Diseño y manufactura de un sistema aeropónico

Proyecto de Grado

Autor:

Jairo Alejandro Gutierrez Osorio

Cód. 201414085

Asesor:

Edgar Alejandro Marañón

Ingeniero Mecánico, PhD

Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Bogotá D.C

2018

Resumen:

Desarrollar sistemas urbanos para cultivar vegetales, frutas, y otros productos

derivados de las plantas, se ha convertido en una iniciativa tecnológica que ha avanzado a lo

largo de la última década, debido al aumento de problemáticas ambientales, y a la búsqueda

preservar y optimizar al máximo , los espacios rurales para ciertos tipos de cultivos a gran

escala, que no representen un daño al medio ambiente, y que no representarían rentabilidad

al generarse en estructuras hidropónicas o aeropónicas. Estas alternativas destinadas para la

agricultura urbana, no solo representan un beneficio para la preservación de espacios rurales,

sino que optimizan el agua utilizada en procesos agrícolas y no tiene costos de transporte

asociados, ni utilizan fertilizantes, entre otros beneficios.

Este proyecto se enfocará principalmente en el diseño de un sistema aeropónico, para

uso casero, a partir de materiales disponibles al público como productos para el hogar, y

jardinería, a partir de la indagación a distintas empresas de hidroponía. La creación del

proyecto se dividirá en la creación de cuatro subsistemas independientes: Estructura física,

Sistema de riego, sistema de recolección y controlador.

El producto final de esta investigación, sentara las bases para la creación de este tipo

de granjas a gran escala, y la implementación de estos sistemas, en espacios urbanos con

facilidad de ensamble, transporte, y utilización por parte de cualquier tipo de usuario.

Agradecimientos:

Quisiera agradecer al profesor Edgar Alejandro Marañón, por servir de guía y darme

retroalimentación y apoyo a largo de la creación de este proyecto.

Agradecimientos especiales al cuerpo de técnicos del laboratorio de manufactura y

de fluidos de la Universidad de los Andes, debido a que sin su asesoría la creación de esta

estructura no hubiese sido posible. Su conocimiento fue muy enriquecedor y de mucha ayuda

para el proyecto respectivo.

También quisiera agradecer a las empresas Agrosavia e Hidroponía Industrial, por

permitirme conocer sus instalaciones, sus cultivos y el procedimiento utilizado por ellos para

desarrollar su cultivo aeropónico de papa sabanera, así como facilitarme material de consulta

para desarrollar mi investigación en el área de hidroponía.

Y, por último, pero no menos importante, quisiera agradecer a mis amigos y familia,

por ayudarme en este proceso y apoyarme en las distintas dificultades presentes.

Tabla de Contenido 1. Introducción: ............................................................................................................................... 6

2. Objetivos del Proyecto: .............................................................................................................. 7

2.1 Objetivo General: ..................................................................................................................... 7

2.2 Objetivos Específicos: ......................................................................................................... 7

2.2.1 Diseño del contenedor para la disposición y crecimiento de las plántulas. ............. 7

2.2.2 Diseño e instalación de un sistema interno de aspersión de la solución acuosa. .... 7

2.2.3 Construcción y ensamble del sistema. ....................................................................... 7

2.2.4 Pruebas de funcionamiento y reporte de crecimiento. ............................................ 7

2.2.5 Socialización y exposición del proyecto para nuevas iniciativas tecnológicas de

agricultura. .................................................................................................................................. 7

3. Estado del Arte: .......................................................................................................................... 8

4. Marco teórico: ............................................................................................................................ 9

4.1 Aeroponía: ................................................................................................................................ 9

4.1.1 Ventajas: ..................................................................................................................... 9

4.1.2 Desventajas: .............................................................................................................. 10

4.1.3 Composición del sistema: ......................................................................................... 10

4.2 Controlador ON-OFF: ........................................................................................................ 10

4.2.1 Controlador ON-OFF: ................................................................................................ 12

4.3 Bomba Centrifuga: ............................................................................................................ 12

4.3.1 Selección de la Bomba: ............................................................................................. 13

4.4 PH: ..................................................................................................................................... 16

4.4.1 Medición de Ph: ........................................................................................................ 17

4.1.2 Importancia del Ph en la agricultura: ....................................................................... 19

4.5 Lechuga (Lactuca Sativa): ................................................................................................. 19

4.6 Micro aspersión: ............................................................................................................... 20

5. Metodología: ............................................................................................................................ 21

5.1 Investigación previa: .............................................................................................................. 21

5.1.1 Selección de manguera: .................................................................................................. 22

5.1.2 Selección de microaspersores: ........................................................................................ 22

5.1.3 Selección de la bomba: .................................................................................................... 22

5.1.3 Selección de las plantas:.................................................................................................. 25

5.1.4 Selección de material (Estructura): ................................................................................. 26

5.1.5 Selección del controlador: ............................................................................................... 27

5.2 Diseño: .............................................................................................................................. 27

5.3 Construcción del montaje: ............................................................................................... 29

5.4 Prueba de funcionamiento: .............................................................................................. 33

5.5 Toma de datos: ................................................................................................................. 34

5.5.1 Medición de Ph: ........................................................................................................ 34

5.5.2 Medida cronológica de crecimiento: .............................................................................. 35

6. Resultados: ............................................................................................................................... 36

6.1 Medición de PH:................................................................................................................ 36

6.2 Medida cronológica del crecimiento: .............................................................................. 37

7. Análisis ...................................................................................................................................... 38

8. Conclusiones ............................................................................................................................. 39

9. Recomendaciones ..................................................................................................................... 39

10. Referencias ........................................................................................................................... 40

1. Introducción:

Uno de los problemas que más impacto tienen sobre el medio ambiente en la

actualidad, es la sobrepoblación, urbanización y el desperdicio de recursos. Si bien es cierto

que la raza humana, intenta apaciguar mediante la creación de tecnologías, su influencia

nociva sobre la naturaleza, la tasa de sobrepoblación actual es de aproximadamente 200000

personas por día, adicional a esto se estima que en 2014 la tasa de población mundial urbana

es del 54 %, en contraste con el año 2000, en la cual era del 47%, luego su constante

crecimiento compromete el consumo de recursos, y creación de viviendas sostenibles para

futuras generaciones. En adición a lo anterior, y con respecto al tema de insumos,

especialmente en el ámbito alimenticio, se estima que, en América, un cuarto de la comida

producida es desechada, y un tercio de la misma únicamente es utilizado como composta, eso

quiere decir que el resto se acumula como contaminante y genera gases de efecto invernadero,

nocivos para el planeta tierra.

Teniendo en cuento los datos anteriores, son necesarias tecnologías que permitan el

aprovechamiento de recursos, optimizando así el aprovechamiento de espacios, y reduciendo

al mínimo la emisión de desechos alimenticios y contaminantes altamente negativos para la

atmosfera terrestre, así como la utilización de pesticidas y gases nocivos para el suelo

productivo del planeta.

Las granjas Urbanas son un mercado emergente que ofrecen la opción de aprovechar

los espacios urbanos, tales como parques, edificaciones, e incluso las viviendas en sí, para el

cultivo de vegetales y hortalizas, libres de pesticidas, y contaminantes, y habilitadas para

consumo personal, o distribución. Esta alternativa agrícola existe desde millones de años,

pero en la última década está siendo implementada en gran medida en países desarrollados,

debido a sus ventajas con respecto al cultivo rural; utilizando un 98% menos de agua, y 70%

menos fertilizantes y químicos, además de proporcionar alimentos más frescos para sus

usuarios, y con una obtención mucho más simple, eliminado así gastos de transporte y

distribución.

En este proyecto se busca elaborar una granja urbana, más específicamente un

aeropónico, de uso comercial y personal, para el cultivo de hortalizas, utilizando como

entorno posible las condiciones climáticas en Bogotá, y haciendo prioridad la optimización

del agua y el espacio, y simplificando su instalación y uso.

2. Objetivos del Proyecto:

2.1 Objetivo General:

Diseñar, manufacturar y construir, un sistema aeropónico que permita el cultivo de

diversos tipos de hortalizas a pequeña y a gran escala.

2.2 Objetivos Específicos:

2.2.1 Diseño del contenedor para la disposición y crecimiento de las

plántulas.

a) Selección de un material no contaminante, que permita el crecimiento de las

plantas.

b) Manufacturar un espaciamiento optimizado de las plantas en el contenedor, para

obtener la máxima productividad del mismo.

c) Crear un sistema de fácil desmantelamiento del sistema, para mantenimiento y

limpieza de componentes internos, dentro del contenedor.

d) Purgar el contenedor de cualquier tipo de patógeno presente.

2.2.2 Diseño e instalación de un sistema interno de aspersión de la solución

acuosa.

a) Selección de aspersores, que optimicen el agua utilizada, y que proporcionen el

tamaño de gota esperado.

b) Creación de un sistema interno de realimentación, para la optimizar la cantidad

de agua utilizada en el sistema.

c) Selección de unidad de bombea y de canales tubulares, que suplan las condiciones

del sistema, sin contaminar la solución nutritiva.

d) Programación de un sistema automatizado de aspersión para distintos tipos de

hortalizas.

2.2.3 Construcción y ensamble del sistema.

2.2.4 Pruebas de funcionamiento y reporte de crecimiento.

2.2.5 Socialización y exposición del proyecto para nuevas iniciativas

tecnológicas de agricultura.

3. Estado del Arte:

Los primeros cultivos aeropónicos se registran desde el año 1922 y 1942, con

manzano y Piña, respectivamente en Estados Unidos. Posterior a ello, alrededor de la década

de 1990, en Asia, más específicamente en Corea del sur, se emplea esta nueva técnica

agrícola, para el cultivo de papa, a partir de entonces, este tubérculo se convierte en el foco

de atención y estudio principal de cultivos aeropónicos [1].

Con la implementación de tecnologías recientes, tales como LED´s, sensores, y

aplicaciones telefónicas, estos sistemas han evolucionado de manera significativa y en los

países más avanzados se usan grandes montajes de cientos de plantas, debido a que los costos

asociados a la instalación de sistemas aeropónicos a gran escala, son elevados, pero de igual

manera el porcentaje de cosecha esta alrededor del 90%, luego la relación costo/ ganancia es

muy alta, pero solo con el capital de industrialización de estas naciones [2].

En Colombia, con la ayuda de la empresa aliada a CIP, Corpoica, se implementó por

primera vez la instalación de un cultivo aeropónico de papa sabanera en las instalaciones de

Corpoica en Colombia.

El sistema se implementó en este país tropical, debido a la optimización de costos de

producción asociados. La estructura se instala en zonas altas (>2600), para controlar la

temperatura por medio de sistemas sencillos como cortinas, ventanas, y ductos. De igual

manera en este tipo de climas, se puede aprovechar el montaje a lo largo del año, es decir, el

cultivo de las plantas no se detiene a lo largo del año [1].

Así mismo el surgimiento de empresas que utilizan sistemas similares tales como el

hidropónico, se han afincado en el país colombiano.

Hidroponía Industrial, es una empresa nacional, con una trayectoria de 30 años, hasta

el momento que presta asesoría, y venta de accesorios para cultivos hidropónicos y

aeropónicos en todo el país, así como participar de forma activa en la investigación de estos

sistemas, y cuentan con el equipo necesario para tomas datos cuantitativos precisos de estos

cultivos [3].

4. Marco teórico:

4.1 Aeroponía:

La aeroponía hace referencia al cultivo de plantas, haciendo uso de una niebla

nutritiva para su crecimiento, de esta forma la planta se sumerge total, o parcialmente en una

solución acuosa con nutrientes, la cual induce su crecimiento, sin hacer uso de tierra, ni de

químicos o fertilizantes. Siendo el agua y los nutrientes en ella el único suplemento nutritivo

de las plantas, hacen que este tipo de tecnología optimice la misma, pero de la misma forma

aumenta su complejidad.

El principio de funcionamiento de este sistema, es cultivar las plantas en un entorno

cerrado o semicerrado, crenado dentro del mismo una atmosfera húmeda rica en nutrientes,

dispuesta en forma de niebla por aspersores o por nebulizadores, permitiendo así el

crecimiento de las raíces dentro del sistema, y el desarrollo de la planta en sí, para la obtención

de hortalizas de alta calidad.

Se deben disponer en el sistema pantas germinadas previamente, y procurar no

obstaculizar las raíces, para que tengan acceso libre a la niebla nutritiva y el proceso de

crecimiento sea el adecuado.

Adicional a esto, la solución nutritiva se puede recircular, y filtrar aprovechando al

máximo el agua en la estructura, y midiendo su composición y su PH constantemente, para

asegurar el correcto funcionamiento de los nutrientes, que afectaran directamente el

crecimiento de la planta, así como realizar un cambio de solución cada ciclo de tiempo

dependiendo de la planta a cultivar.

4.1.1 Ventajas:

a. Optimización de agua y nutrientes

b. Mejor uso del espacio y mayor rendimiento por planta

c. Al crecer en un medio enclaustrado y oscuro, las raíces no desarrollan algas

d. Buena oxigenación radicular, lo que produce un mayor crecimiento en las

plantas

e. Fácil manejo, y adaptación a pequeña y a gran escala.

Ilustración 1. Esquema de un Aeropónico

4.1.2 Desventajas:

a. Altos costos de instalación y programación.

b. Si se afecta la solución nutritiva, se afecta el crecimiento de todo el sistema.

c. Alto riesgo de atascamiento por parte del sistema de aspersión.

d. Un descuido en la higiene, podría crear hongos y bacterias en las raíces, y

afectar el crecimiento de las plantas.

4.1.3 Composición del sistema:

a. Contenedor: Como va a ser el sitio donde se dispondrán las plantas, debe ser

en principio de bajo costo, inmune a cualquier tipo de corrosión, y de fácil

manipulación para la disposición de canastillas dentro de él, donde se pondrán

las respectivas plantas. Adicional a esto, como tendrá un sistema de aspersión

interno el sistema debe ser esterilizado e impermeable para la correcta

circulación y aprovechamiento de la solución nutritiva.

b. Sistema de aspersión: Deben disponer de rociadores, nebulizadores o

aspersores, u otro tipo de tecnología, que proporción una niebla nutritiva fina,

es decir, con un tamaño de gota preciso, para el máximo aprovechamiento del

mismo, por parte de las raíces, y obtener un crecimiento esperado acertado.

Deben ser de tipo cerrado, y proporcionar micro y macro ambientes óptimos

de crecimiento.

c. Solución Nutritiva: Debe ser de producción simple y de fácil disolución y

con una composición nutritiva alta, para que las hortalizas alcancen el tamaño

adecuado y no exista competencia por nutrientes entre las plantas, así mismo

para simplificar este proceso, debe ser fácil de distribuir y absorber. [4]

4.2 Controlador ON-OFF:

Controlador:

Un sistema de control es aquel cuya estructura permite recibir variables de entrada

y perturbaciones, modificar con una acción, y generar una salida con el fin de

administrar, dirigir, modificar o regular, el comportamiento de otro sistema.

Los estímulos externos al sistema pueden ser, variables de control, en las cuales se

ejerce el dominio por parte del sistema y perturbaciones, las cuales no son

modificables y generan cambios en la salida.

Los controladores se dividen en dos subgrupos; controladores de lazo abierto y de

lazo cerrado:

Los controladores de lazo abierto, solo se rigen por la variable de entrada, la cual

genera un cambio en la salida, pero sin existir ningún tipo de relación paramétrica

entre variables. Se caracterizan por tener una instalación e implementación

sencilla, sin embargo, son inestables ante cualquier tipo de perturbación externo

debido a que la salida no es comparable con la entrada, y la precisión del mismo,

depende de una calibración previa adecuada.

Los controladores de lazo cerrado, se basan en la retroalimentación, es decir, a

partir de la salida, el sistema realiza ajustas en la entrada y va modificando la señal

para obtener el resultado esperado. Tiene una estabilidad mayor ante variaciones

internas y perturbaciones, y es comúnmente utilizado en grandes estructuras, y en

procesos de alta complejidad y etapas, donde la intervención humana no sería

optima en términos de tiempo. Se caracterizan por tener una instalación más

compleja, y por tener gran número de parámetros, pero así mismo una precisión

mayor en la variable de control, y una respuesta ante modificaciones en la misma.

Ilustración 2. Esquema de controladores de lazo abierto y lazo cerrado

Se busca que un sistema de control, garantice estabilidad en el montaje en cual sea

implementado, y responda positivamente ante cualquier tipo de estímulo y

perturbación externa. Así mismo debe ser eficiente y preciso con respecto a la

respuesta requerida, es decir al proceso de control, que sea realizable y que tenga

robustez frente a errores en el modelo y a la respuesta del mismo. De igual manera,

se busca que su implementación sea lo más simple posible y la manipulación del

mismo realizable y cómoda mediante un ordenador en tiempo real.

Los elementos básicos y primarios que componen un sistema de control son:

Sensor: Realiza la cuantificación de las variables a controlar en el sistema.

Controlador: Compara la señal obtenida por el sensor, con los parámetros

establecidos y las referencias, y calcula la acción a realizar para regular la respuesta

del sistema.

Actuador: Efectúa la acción calculada por el controlador, y modifica las variables

de control en el proceso.

Proceso: Es el subsistema en el cual se efectúan las acciones y a partir de él se

genera la señal de salida. [5]

4.2.1 Controlador ON-OFF:

Es uno de los controladores más sencillos en cuanto a funcionamiento, se le

denomina también todo o nada, consiste en interrumpir la señal con respecto a una

referencia predeterminada de la variable a controlar (temperatura, tiempo, velocidad,

etc.) Funciona por retroalimentación y comparación, y tiene solo las posiciones de

prendido y apagado.

Se caracteriza por tener una variación cíclica de la variable a controlar, ya que

constantemente es comparado con el parámetro de referencia para modificar la salida.

Debido a su instalación y a su estructura simple, es una de los más utilizados a escala

industrial, y es adecuado para tiempos de respuesta cortos, sin embargo, no tiene la

capacidad de producir un valor exacto de la variable a controlar, por lo tanto, no es el

sistema de mayor precisión. [6]

Ventajas:

- Simplicidad de mantenimiento, instalación e implementación.

- Bajos costos relacionados

- Amplio uso en procesos de una precisión relativa baja.

Desventajas:

- Mínima precisión

- No se debe implementar en sistemas de alto riesgo.

4.3 Bomba Centrifuga:

Una bomba consiste en un dispositivo capaz de generar energía hidráulica a

partir de energía mecánica. En este caso, un tipo específico de bomba, es la centrifuga,

cuyo mecanismo de conversión consiste en un rotor o turbina, el cual gira de forma

cerrada dentro de una coraza o carcasa, y entrega una velocidad y presión adicional

al fluido, las cuales se añaden a las mimas propiedades con las cuales ingresa al

sistema.

Esta bomba se caracteriza por tener un caudal uniforme ya que no sufre de

ningún tipo de pulsación a lo largo de funcionamiento. De igual manera la altura de

elevación de la bomba, disminuye a medida que el caudal crece, así mismo, al

clausurar la válvula de paso a lo largo de la tubería, la presión sube y la potencia

decrece. Existe una independencia entre la altura a la cual el líquido es impulsado, y

la naturaleza del mismo, es decir, se ignora la influencia que produce la viscosidad

en el movimiento del fluido. Otro punto a destacar, es que el peso específico del fluido

elevado, es proporcional a la potencia absorbida por la bomba, la cual es continua a

lo largo de su funcionamiento.

Ilustración 3. Esquema de una bomba centrifuga

El fluido ingresa por el eje del rotor, y se a la velocidad y presión de entrada

del mismo, la velocidad y presión proporcionada por la rotación de la turbina, por lo

tanto, la velocidad de salida es mayor a la de entrada.

4.3.1 Selección de la Bomba:

La selección de una bomba para una aplicación en particular puede

determinarse mediante su cabeza, o su potencia. En particular para riego podemos

hallar su la potencia requerida de la maquina a partir de la siguiente formula:

𝑃 = 𝛾𝑄𝐻𝑚 Ecuación 1. Potencia

P = Potencia

Q = Caudal

Hm = Cabeza total (Altura total o manométrica)

𝛾 = Peso específico del agua

Para hallar la respectiva cabeza requerida para el sistema, debemos incluir a

altura a la cual queremos propulsar el fluido y las pérdidas por elementos dentro del

sistema en el cual este se movilice, que representan fricción y un aumento de potencia

para la bomba.

Para hallar la altura a la cual el líquido debe ser impulsado, se utiliza la

siguiente formula.

Ilustración 4. Esquema de impulsión de la bomba

𝐻𝑔 = 𝐻𝑖 − 𝐻𝑎 Ecuación 2. Altura Geométrica

Hg = Altura Geométrica

Hi = Altura impulsión

Ha = Altura absorción

Después de hallar la altura geométrica que sería a la cual, queremos llevar el

fluido con ayuda de la bomba, hallamos la altura total, la cual es la altura geométrica

más las perdidas relacionadas:

𝐻𝐻=𝐻𝐻𝐻𝑚 = 𝐻𝑔 + 𝛥𝐻

Ecuación 3. Altura Manométrica

Hm = Altura total o manométrica

Hg = Altura Geométrica

ΔH = Altura por perdidas

A continuación, calculamos las perdidas en el problema:

𝛥𝐻 = 𝛥𝐻𝑙 + 𝛥𝐻𝑠 Ecuación 4. Altura por perdidas

ΔH = Altura por perdidas

ΔHl = Altura por perdidas lineales

ΔHs = Altura por perdidas singulares

A partir de allí definimos las ecuaciones de los dos tipos de pérdidas que

pueden existir:

𝛥𝐻𝑙 =𝑓𝑙

𝐷(

𝑣2

2𝑔)

Ecuación 5. Perdidas lineales

ΔHl = Altura por perdidas lineales

f = Coeficiente de fricción

g = Gravedad

L =Longitud de tubería

D = Diámetro tubería

v = Velocidad del fluido

𝛥𝐻𝑠 = 𝐾(𝑣2

2𝑔)

Ecuación 5. Perdidas singulares

ΔHs = Altura por perdidas singulares

f = Coeficiente de fricción

g = Gravedad

v = Velocidad del fluido

A partir de allí introducimos la fórmula del coeficiente de fricción y la

del número de Reynolds (El cual será necesario en el cálculo de la fricción):

𝑓 =64

𝑅𝑒

Ecuación 6. Coeficiente de fricción

f = Coeficiente de fricción

Re = Numero de Reynolds

𝑅𝑒 =𝜌𝐷𝑣

µ

Ecuación 7. Numero de Reynolds

Re = Numero de Reynolds

𝜌 = densidad del fluido

D = Diámetro de la tubería

v = Velocidad del fluido

µ = Viscosidad dinámica del fluido

𝑄 = 𝐴𝑉 Ecuación 8. Caudal

Q = Caudal del fluido

V = Velocidad del fluido

A = Área tubería

A partir de realizar el cálculo de las ecuaciones respectivas obtenemos

la potencia de la bomba que se requeriría para el riego respectiva, y se podría

realizar la selección de la misma con base en la potencia reportada por la

descripción de la bomba y su utilidad respectiva.

4.4 PH:

El Ph (Potencial de Hidrogeno), es una medida de la cantidad de iones hidrogeno en

una sustancia, expresado como el logaritmo negativo de la concentración de los mismo en el

fluido a mesurar. Determina la acidez o alcalinidad de un líquido a partir de una escala

numérica de 1 a 14, siendo las sustancias menores a 7 consideradas acidas, y las mayores a

7, básicas.

Entre más se acerque a 0 el valor de Ph de la sustancia, mas acida se considerará, así

mismo entre más cercano a 14, más alcalina se determinará, siendo 7 el valor neutral de la

escala, el cual corresponde típicamente al agua. [7]

Ilustración 5. Escala de Ph [8]

4.4.1 Medición de Ph:

Papel tornasol:

Es un método mayormente cuantitativo que consiste en sumergir una tira de

papel, la cual reacciona ante la concentración de iones de hidrogeno en la sustancia y

cambia su color, determinando si la sustancia es acida o básica. El color resultante se

compara con la escala de color determinada, siendo la resolución típica de esta forma

de medición igual a 1 unidades de Ph.

No se recomiendo el empleo de este método en sustancias turbias, ya que

pueden modificar irregularmente el color de nuestra referencia (en este caso el papel),

así mismo si se busca una precisión alta en la medición se recomiendan otros métodos.

[7]

Ilustración 6. Papel tornasol indicador de Ph

Medidor de Ph:

Es el método con mayor uso en la industria y con una mayor precisión.

Su funcionamiento consiste en la variación en la corriente eléctrica entre dos

electrodos, sensibles a la concentración de hidrogeno en las soluciones (iones

de hidrogeno), las cuales generan una fluctuación en la corriente y

proporcionan una digital en el dispositivo. De esta manera, uno de los más

populares tipos de Ph-metro, es el electrodo de bombilla de vidrio, cuerpo el

cual tiene una membrana sensible y reactiva a los iones de hidrogeno, y a

partir de la comparación con una referencia estable, ubicada en el segundo

electrodo, el cual produce un voltaje estable, y genera una diferencia al

compararse con el otro, la cual es transducida y transmitida de forma digital

o análoga para la lectura del experimentador.

Cuando el bulbo de vidrio se sumerge en el fluido, el voltaje generado

en su superficie, cambia al relacionarse con el Ph de la solución. Dicho cambio

es registrado en el primer electrodo, y el segundo, (denominado electrodo de

referencia), al tener un voltaje estable, produce una señal al sensar esta

diferencia de potencial eléctrico, la cual se amplifica, para visualizarse más

fácilmente y con mayor resolución (La cual comúnmente en este tipo de

dispositivos es igual a 0,01 Unidades de Ph)

Para obtener una medición precisa y aumentar la exactitud del

dispositivo de medición, se debe utilizar en su calibración una sustancia

conocida como amortiguadora o “Buffer”, la cual tiene un Ph estable (estas

sustancias se caracterizan por tener lecturas de Ph invariables a temperaturas

determinadas) y se utiliza como referencia precisa y confiable, y partir de

adaptar los electrodos a esta lectura, se realiza la medición y se obtiene un

mejor resultado. Se debe realizar una calibración periódica para garantizar la

legitimidad de la medición, y así mismo conocer la temperatura a la cual se

está registrando la lectura. [7]

Ilustración 7. Medidor de Ph o Phmetro [9]

4.1.2 Importancia del Ph en la agricultura:

Existen distintos tipos de plantas en la industria agrícola cuyo

crecimiento depende parcialmente de mantener un rango de Ph en el suelo en

el cual se desarrollan o en los nutrientes que reciben. Un ejemplo

característico de este, sería la para la cual requiere un suelo acido, el cual

corresponde a un rango de Ph de 4,8 a 5,4, por otro lado, plantas como la caña

de azúcar, requieren una neutralidad mayor, es decir rango de Ph alrededor de

7. Cada planta asimila sustancias de forma distinta dependiendo de la

alcalinidad o acidez, relativa de esas. Usualmente para aumentar la alcalinidad

de un suelo acido, se utilizan sustancias como la cal pulverizada, las cuales

tienen un Ph bastante básico.

4.5 Lechuga (Lactuca Sativa):

Es una especie de hortaliza o planta herbácea, proveniente de las regiones

semitempladas y uno de los vegetales más consumidos a nivel mundial

(Aproximadamente 25 millones de toneladas anuales). Se caracteriza por tener el

ciclo de desarrollo más corto de todas las hortalizas, y ser consumida comúnmente

cruda, debido a su sabor fresco y a la facilidad de cultivo y de esterilización de la

misma. Tiene un ciclo aproximado de 6 semanas, y debido a su variedad de especies,

y a sus condiciones amplias de crecimiento, es una planta popularmente cultivada

en invernaderos.

Lechuga Crespa (Lactuca sativa var. Crispa):

Su nombre proviene de la forma ondulada de sus hojas, es una de las

variedades de lechuga mas consumidas, y conocidas a nivel mundial debido a

su versatilidad de crecimiento. Existe en variedades tales como verde y roja,

tiene un ligero sabor amargo al consumirse crudas, y se adicionan

popularmente a las ensaladas debido a la forma llamativa de sus hojas.

Necesita un entorno de crecimiento (Solución, sustrato o suelo), con un Ph

entre 5,5 y 6,5 unidades. [10]

Ilustración 8. Lechuga Crespa

4.6 Micro aspersión:

Es un método de riego utilizado popularmente en el sector agrícola, debido a

su eficiencia, costos y facilidad de instalación. Se diferencia de la aspersión

convencional debido a que proporciona una cobertura menor, tiene un tamaño de

gota más pequeño, micrométrico, lo cual facilita la absorción y optimiza el agua, y

trabaja a bajos caudales, lo cual requiere un consumo menor de energía.

Se caracteriza por tener una instalación sencilla en mangueras, tener distintos

tipos de rotores o bailarinas (Los cuales son piezas giratorias que distribuyen la

aspersión dependiendo de la presión y el tipo), y tener un área de aspersión menor

pero más uniforme. De igual manera al tener un tamaño de gota mayor, al riego por

goteo, no se obstruyen fácilmente. Se utiliza principalmente para el riego de

hortalizas, plantas aromáticas, flores, entre otros. Son adaptables a cualquier tipo de

riego o suelo, y sus componentes o accesorios son de tamaña reducido y altamente

económicos, reduciendo los costos en comparación a riegos de aspersión a gran

escala.

Ventajas:

- Mayor uniformidad de área de riego.

- Pueden ser ajustables, dependiendo del tipo de riego requerido.

- Ahorro energético

- Difícilmente obstruibles en comparación al riego por goteo.

- Uso óptimo del agua.

- Su correcto funcionamiento puede ser fácilmente evaluable y

corregible.

Los dispositivos utilizados para este tipo de riego se denominan micro

aspersores, y vienen estandarizados y especificados bajo tres criterios

principales: Presión de operación, caudal de operación y diámetro de riego o

aspersión.

Ilustración 9. Micro aspersor

5. Metodología:

5.1 Investigación previa:

Debido a que se realizara el diseño orientado hacia el riego y crecimiento de

plantas, se debe realizar una investigación previa en el ámbito de la aeroponía, para

conocer cultivos reales con esta tecnología, y las problemáticas alrededor de la

misma.

Para lo cual se visitó dos empresas, Agrosavia, la cual es la división

colombiana de la empresa Corpoica, y se estudió un cultivo aeropónico de papa

sabanera. Consistía en planchones de 15 metros cuadrados aproximadamente y se

consulto acerca del diseño del mismo, el tipo de aspersores, la disposición de las

plantas y el tipo de bomba y filtros utilizados en este tipo de sistemas.

De igual manera se visitó a la empresa Colombiana Hidroponía Industrial, la

cual realiza asesorías en el ámbito de este tipo de cultivos. En dicha empresa se

consulto acerca del tipo de soluciones nutritivas a implementar en este tipo de

tecnologías agrícolas, así como los dispositivos de medición, para mantener un

control constante en las plantas a partir de la medición de PH en la solución del riego,

adicional a esto se obtuvieron recomendaciones sobre las autoridades en el tema de

hidroponía, de cómo disponer las plantas para un aprovechamiento más óptimo de los

nutrientes, y el dispositivo para controlar el riego.

5.1.1 Selección de manguera:

Debido a que no se manejara grandes caudales para un prototipo de 24

plantas, y es necesario flexibilidad en el ducto de riego, se seleccionó una

manguera para jardinería de 16mm de diámetro.

5.1.2 Selección de micro aspersores:

Se seleccionaron estos para el riego del sistema debido a su aplicación

para el sector agrícola, más específicamente, el uso en hortalizas. Su elección

se en la facilidad de instalación en el riego, para el cual se usó una manguera

de 16mm, y por lo tanto se escogieron micro aspersores rotatorios, de boquilla

de 1,5mm, debido a que eran fácilmente adaptables a la manguera. Se

dispusieron 4 a lo largo del sistema de riego.

Ilustración 10. Micro aspersor seleccionado

5.1.3 Selección de la bomba:

Criterio de potencia:

Para esta selección se basó en los micro aspersores utilizados para

riego agrícola, en este caso se utilizaron micro aspersores de 1,5 mm de

boquilla, instalados directamente a la manguera y con un tamaño de gota

aproximado de 200 micras, y con un caudal de operación de 105 litros por

hora.

Teniendo en cuenta estas características y el diámetro de la manguera

de riego se realizaron los cálculos respectivos para obtener la potencia de la

bomba necesaria para suplir el sistema:

Q = 105 𝐿

ℎ = 0,000029

𝑚3

𝑠

Debido a que son 4 micro aspersores en el sistema, multiplicamos este

caudal por esa cantidad para obtener el caudal total, y dividimos el mismo en

el área de la manguera para obtener la velocidad del fluido en nuestro sistema:

Q = 0,000029 𝑚3

𝑠 * 4

Q = 0,00017 𝑚3

𝑠

𝐴𝑚 = 𝜋 ∗ (0,0082)

𝐴𝑚 = 0,0002 𝑚2

𝑉 = 𝑄

𝐴𝑚

𝑉 = 0,85𝑚

𝑠

Determinamos el número de Reynolds, y el coeficiente de fricción a

partir de los datos de velocidad y caudal obtenidos, y las propiedades físicas

del agua (Densidad, viscosidad y peso específico):

𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎= 1000 𝑘𝑔

𝑚3

µ𝑎𝑔𝑢𝑎= 0,001 𝑘𝑔

𝑚∗𝑠

D = 0,016

𝑅𝑒 =𝜌𝐷𝑣

µ

𝑅𝑒 =1000 ∗ 0,016 ∗ 0,85

0,001

𝑅𝑒 = 13600

𝑓 =64

𝑅𝑒

𝑓 = 0,0047

Perdidas lineales: (Para lo cual utilizamos una longitud de 4 metros para la

manguera)

𝑓 = 0,0047

g = 9,81 𝑚2

𝑠

l = 4m

𝛥𝐻𝑙 =𝑓𝑙

𝐷(

𝑣2

2𝑔)

𝛥𝐻𝑙 = 0,0433 𝑚 Perdidas singulares: (Para lo cual utilizamos una válvula totalmente abierta en

la salida de la bomba)

K = 10

𝛥𝐻𝑠 = 𝐾(𝑣2

2𝑔)

𝛥𝐻𝑠 = 0,3682 𝑚

Perdidas totales:

𝛥𝐻 = 𝛥𝐻𝑙 + 𝛥𝐻𝑠

𝛥𝐻 = 0,4115 𝑚

Tenemos una altura de superficie de 0,25 metros sobre el piso, y una altura de

impulsión de 1,65 metros sobre el peso, a partir de allí calculamos la altura

geométrica y manométrica (total):

𝐻𝑔 = 𝐻𝑖 − 𝐻𝑎

𝐻𝑔 = 1,4 𝑚

𝐻𝑚 = 𝐻𝑔 + 𝛥𝐻

𝐻𝑚 = 1,8115

A partir de esta cabeza total, del caudal hallado inicialmente (que depende del

tipo y numero de microaspersores), y del peso específico del agua, obtenemos

la potencia de la bomba a seleccionar:

𝛾 = 9800𝑁

𝑚3

𝑃 = 𝛾𝑄𝐻𝑚

𝑃 = 3,02 𝑤

Criterio de cabeza:

A partir de la cabeza total hallada en el literal anterior, y al tener las

perdidas incluidas dentro del cálculo de la misma, podemos utilizar esta

propiedad para realizar una correcta selección de la bomba a utilizar en nuestro

sistema.

𝐻𝑡 = 1,8115 𝑚

Para lo cual seleccionamos una bomba centrifuga con un cabeza de 2,1

metros y una potencia de 30 watts:

Ilustración 11. Bomba Centrifuga Sumergible

5.1.3 Selección de las plantas:

Para esta selección el criterio principal fue el ciclo de cultivo, y las

condiciones climáticas de Bogotá (debido a que este sería el sitio de aplicación

para nuestro prototipo funcional), y se seleccionó la lechuga crespa como

objetivo de cultivo al tener un ciclo corto (6 semanas), y ser aptas para cultivos

hidropónicos y aeropónicos.

Teniendo en cuenta esto, se dispondrán las plántulas en la estructura

con un crecimiento previo de 4 semanas, debido a la necesidad de tener una

raíz desarrollada (mínimo 10 centímetros) para la absorción de nutrientes a

partir de la aspersión. Y se debe manejar un Ph en la solución nutritivo en un

rango aproximadamente neutral (5,5 – 6,5 unidades de Ph).

Ilustración 12. Plántula de lechuga

5.1.4 Selección de material (Estructura):

Teniendo en cuenta que es necesaria una estructura altamente liviana,

de mantenimiento y limpieza sencillas, y de fácil ensamble, se eligió el PVC

como material para desarrollar la estructura donde se dispondrán las plántulas,

debido a su peso liviano, a su facilidad de manufacturar, al sellado que otorga

a todo el sistema, debido a las conexiones estandarizadas entre piezas, y a su

bajo costo.

Ilustración 13. Tubería de PVC

5.1.5 Selección del controlador:

Debido a que el sistema necesitaba automatizarse, a causa de los

múltiples riegos diarios, y la aplicación casera, la cual debe ser con la mínima

intervención humana posible. Dadas las razones anteriores, se escogió un

Controlador On-Off para manipular el encendido de la bomba, a partir de la

parametrización del tiempo. Se programa de forma cíclica y se conecta la

bomba directamente al mismo, utilizando la hora del día como referencia y

programando horarios de encendido y pagado a partir de esta.

5.2 Diseño:

A continuación, se realizaron diseños previos para la construcción final del

sistema de aeroponía, teniendo en cuenta que está orientado para implementarse en

hogares, y debe tener un ensamble sin mayor complejidad, una manipulación e

implementación sencilla, así mismo como un máximo de 30 plantas para cultivo,

debido a que es un prototipo. De esta forma con la asesoría del profesor asesor, se

consultaron los distintos diseños se y con base en su complejidad y la facilidad para

obtener las piezas dentro del presupuesto permitido para el proyecto, es decir, con el

fin de optimizar gastos y espaciamiento.

Primer diseño preliminar:

Ilustración 14. Primer diseño preliminar

Las problemáticas principales alrededor de este diseño surgían a partir de la

disposición entre la torre y el tanque, es decir, este acople debía tener un respectivo filtro

para la solución además de no tener fugas, ser totalmente sellada, y soportar el peso de

toda la torre, sistema de riego, y plantas. Adicional a esto, debido a que la altura total de

la estructura era igual a 1,6 metros, con una torre de PVC (Material el cual se eligió en

pro de su peso, facilidad de desinfección y manufactura del mismo, así como el precio

unitario por tubo) de 1,2 metros , con un diámetro interno de 16 pulgadas, lo cual

representaba medidas propias de tubos de desagüe, los cuales industrialmente se venden

en una cantidad mínima de 6 metros, por lo cual no se optimizaba en gastos y solo estaba

disponible en superficie corrugada lo cual aumentaba su dureza y fragilidad, y por lo

tanto su manufactura.

Dimensiones:

- Tanque:

Altura = 0,4 mts

Largo = 0,6 mts

Ancho = 0,6 mts

- Torre:

Altura = 1,2 mts

Diámetro externo = 0,395 mts

- Total:

Altura = 1,6 mts

Largo = 0,6 mts

Ancho = 0,6 mts

Segundo diseño preliminar:

Ilustración 15. Esquema de segundo diseño preliminar

Este diseño permitía una disposición de 22 plantas máximas, y un sistema de riego

retroalimentado de fácil instalación con un único desagüe, y una disposición de torres,

separada del tanque donde se dispone la solución nutritiva, lo cual permite una instalación

más sencilla, y una manipulación de la solución más óptima, debido a que el cambio de

la misma se hace a partir de intervalos de tiempo, y las mediciones de PH se hacen

directamente a la solución.

Adicional a esto, permitía utilizar para las torres tubos de PVC de 6 pulgadas de

diámetros, los cuales tenían una manufactura más sencilla, y su desinfección final se

realizó fácilmente. El tubo inferior del sistema permitía una recolección más eficaz de la

solución, y la disposición de las torres permitía una instalación más precisa para el ducto

de riego, que en este caso se realizó con una manguera plástica de 16 milímetros de

diámetro, ya que determinaba un recorrido a seguir a partir de la forma de la estructura.

Dimensiones:

- Tanque:

Altura = 0,31 mts

Largo = 0,5 mts

Ancho = 0,4 mts

- Torre:

Altura = 1,2 mts

Diámetro externo = 0,158 mts

Ancho Total = 0,22 mts

- Total:

Altura = 1,6 mts

Largo = 1 mts

Ancho = 0,8 mts

5.3 Construcción del montaje:

A partir de los diseños anteriores, se eligió el diseño preliminar secundario y se

procedió a realizar su respectiva construcción:

a. Se realizó el corte del tubo de 6 metros en dos secciones de 70 centímetros y

dos secciones 40 centímetros respectivamente y se unió la estructura

utilizando los codos de 6 pulgadas:

Ilustración 16. Corte de tubo y ensamble

b. Posteriormente se manufacturaron los 24 orificios (12 por cada torre), donde

se dispondrán los codos de 3 pulgadas, con sus respectivas plantas:

Ilustración 17. Manufactura de orificios en las torres.

c. A continuación, se realizó un corte en los codos y se instalaron a presión

dentro de las torres, y se realizaron los huecos inferiores para la recolección

de solución, y se realizó el corte de la manguera aproximado de 4 metros de

extensión total:

Ilustración 18. Disposición de codos en la estructura

d. Consecuente a lo anterior, se realizó el corte de dos tubos de 6 pulgadas de

diámetro con una altura de 40 centímetros cada uno, con el fin de servir de

base para la estructura, así mismo para un mayor ajuste se acoplaron dos

parales de madera, y se instaló el sistema de desagüe, utilizando una tubería

de dos pulgadas en la parte inferior, y se dispuso el una aproximación del

sistema de riego, introduciendo la manguera dentro de la estructura para hacer

una esquema de la disposición de los micro aspersores y ubicando la bomba

en su respectiva posición dentro del tanque:

Ilustración 19.Instalación de recolección y riego

e. Finalmente se realizaron unos últimos ajustes, recortando la manguera con

respecto a la longitud total requerida para el correcto funcionamiento del

riego, y se instalaron 4 micro aspersores en el sistema (2 por torre), para

completar el ensamble final de la estructura:

Ilustración 20. Montaje final

5.3.1 Modelo de riego:

Ilustración 21. Esquema de riego

• Se dispuso de un espaciamiento vertical entre microaspersores de 40 cm.

• Irrigación a partir de aspersión y escurrimiento en todo el sistema.

5.4 Prueba de funcionamiento:

Prueba de estructura:

Después de haber realizado el ensamble definitivo de la estructura, se puedo

en marcha el sistema de riego, y se ensayó si la estructura se mantenía compacta

y en equilibro durante su etapa de funcionamiento, y con el peso de si misma y

de las plantas dispuestas, de manera autónoma, sin necesidad de intervención

humana.

Se realizó este ensayo al poner en funcionamiento la irrigación del sistema sin

las plantas, y luego con las mismas, y ser realizaron las correcciones pertinentes

para mantener el equilibrio en la estructura, utilizando solo las bases dispuestas

en la parte inferior de la misma. Para lo cual se ajustaron los parales de madera

en las bases, apretando las dos uniones de tornillo de cada uno de ellos, y se

distanciaron entre si hasta obtener una estructura estable debido a que se distribuía

mejor el peso del cuerpo.

Prueba de riego:

El sistema de irrigación consta de dos partes en el diseño, las cuales son el

sistema de riego; el cual se compone de la manguera , los 4 micro aspersores

instalados a esta, y la bomba , que suple de caudal a todo el sistema, y el sistema

de recolección, el cual se compone de la estructura interna de la tubería, el tubo

de desagüe (El cual recoge la solución y la devuelve al tanque), el filtro (Para el

cual se utilizó una malla de calcetín la cual tiene un espaciamiento micrométrico

entre costuras y otorga una buena filtración a la sustancia) y el tanque.

Para el sistema de riego, se ensayó su funcionamiento sin disponer de las

plantas para ver el correcto funcionamiento y distribución de agua de los micro

aspersores dispuestos en el sistema, llenando el tanque, encendiendo la bomba y

mediante la disposición de vasos desechables translucidos se evidencia la

permeabilidad del agua irrigada en los mismo y el alcance de los micro aspersores

a partir del mismo. Para corregir y aumentar el alcance a la redonda de los

mismos, se dispuso una válvula al final del riego cuando la solución retornar al

tanque y se clausuro casi al máximo para aumentar la presión dentro del sistema,

y por lo consiguiente el alcance de la aspersión.

El funcionamiento del sistema de desagüe radicada en la correcta recolección

de la solución, a partir del tubo inferior el cual toma la solución que se reposa en

la parte inferior de la estructura la filtra y la devuelve al tanque para ser irrigada

nuevamente en el sistema. Adicional a esto, se debía sellar el sistema de todo tipo

de fugas, debido a que la aplicación de este dispositivo será para usos caseros, y

la perdida continua de la solución provocará que el tanque se desocupe

periódicamente, lo que afectaría directamente a las plantas y posteriormente a la

bomba, obstaculizando el correcto funcionamiento del cultivo. Para corregir las

fugas o goteras en la estructura se dispuso de un empaque hermético en la parte

inferior de la estructura tubular, es decir, en la conexión entre el tubo de desagüe

y la estructura de las torres donde están dispuestas las plantas.

Disposición definitiva del sistema:

Después de realizar las pruebas anteriores, se dispuso finalmente el sistema al

aire libre, con 14 plántulas de lechuga crespa y un riego programado de intervalos

de 30 minutos de funcionamiento y 30 de descanso entre las 7:00 horas y las 16:00

horas, es decir 10 riegos diarios.

5.5 Toma de datos:

Para probar el sistema se utilizó como planta experimental la lechuga crespa

(Lactuca sativa var. Crispa) con un desarrollo previo de 4 semanas, podando su

crecimiento hasta este punto y midiendo de forma cualitativa su desarrollo a partir

de ese punto.

De igual manera para la solución nutritiva se utilizaron dos soluciones madres

(Solución A y solución B) obtenidas por la empresa Hidroponía Industrial, las

cuales se mezclaron (La proporción de mezcla de cada solución es igual a 4

centímetros cúbicos por litro de agua), en 27 litros según la proporción dada. El

ph de cada solución corresponde a 3.0 para la solución A y 5.0 para la solución

B, es decir, ambas soluciones eran acidas, y al mezclarse con el agua (De Ph 7),

se neutralizan para llegar al rango de Ph óptimo para el crecimiento de nuestro

cultivo (5.5 a 6.5 unidades de Ph).

5.5.1 Medición de Ph:

Se realizó un registro diario del Ph de la solución nutritiva (Debido a

que el rango para el crecimiento de lechuga es de 5.5 a 6.5, unidades de

Ph, es decir un poco más bajo de la neutralidad.

Para lo cual se utilizó un PH metro comercial de resolución 0,1

unidades de Ph, y se tomaron 3 medidas diarias a una hora determinada

cada día, durante 2 semanas.

Ilustración 22. Ph metro utilizado

5.5.2 Medida cronológica de crecimiento:

Para ser consecuente con el crecimiento de las plantas, se mesuro su

crecimiento a partir de tener una referencia diaria de las mismas, para lo

cual se fotografiaron ambas torres de plántulas, durante 2 semanas.

Teniendo en cuenta esto, las fotografías se tomaron después del último

riego diaria (4:30pm), todos los días para evidenciar el crecimiento,

desarrollo y estabilidad de la planta al final del día, y se tomó como

referencia el día 0, en el cual fueron podadas, revisadas y dispuestas dentro

del sistema para su crecimiento posterior.

6. Resultados:

6.1 Medición de PH:

Tabla 1. Medición de Ph

Ilustración 23. Grafica de Ph vs Días de cultivo

(Se realizó cambio de solución en los días 1,3 y 5.)

6.2 Medida cronológica del crecimiento:

Torre 1:

Ilustración 24. Crecimiento torre 1

Torre 2:

Ilustración 25.Crecimiento torre 2

7. Análisis

El crecimiento de este tipo específico de lechuga requiere un Ph entre un rango

de 5,5 y 6,5 unidades, la cual según la tabla 1 y la ilustración 23, podemos evidenciar que

se mantiene dentro de este rango. La razón de las pequeñas fluctuaciones en la primera

parte de la gráfica, se debe al consumo de la parte acida de la solución, es decir, ya que

la solución nutritiva se componía de una solución A y una solución B , ambas de Ph acido

, con valores de 5,0 y 3,0 respectivamente, mezclados con agua, al ser consumidos por la

plata, esta neutraliza la solución , ya que la mayor parte de la solución (30 litros) está

compuesta de agua de Ph neutro igual a 7, en comparación con las respectivas soluciones

, las cuales se agregaban en una proporción de 4ml por litro de solución, para un total de

120 ml de cada solución. Esto demuestra un consumo nutritivo por parte de las plantas,

especialmente en la segunda parte de la gráfica 23, ya que en esta parte no se realizó

cambio de solución a partir del día 5, y se monitorio hasta el día 10, mostrando una

pendiente de neutralización, en la cual el Ph se acercaba progresiva y linealmente a un

Ph neutro de 7.

Con respecto a la prueba de crecimiento, podemos evidenciar un crecimiento

sobre todo en la parte frontal baja y derecha de la ilustración 24 y 25, y algunas de las

plántulas alcanzaron un crecimiento y luego se degeneraron o se marchitaron

progresivamente. Esto se debe a que por la disposición de 4 microaspersores, y el

funcionamiento continuo de estos sin intervención durante toda la toma de datos, pudo

causar una obstrucción en alguno de los irrigadores de la parte superior, y las plantas

intervenidas por el mismo se vieron afectadas, ya que los niveles de Ph eran los óptimos,

y la manguera no presentaba ningún tipo de obstrucción significativa durante toda su

longitud. Adicional a esto, las plantas expuestas al sol, evidenciabas quemaduras en sus

hojas, lo que puede afectar directamente la calidad del producto final, y por lo mismo su

consumo, luego parte de la cosecha final no sería habilitada como alimento. En cifras

aproximadas, de las 12 plántulas cultivadas, se generó un producto final cosechable y

consumible en 7 plantas lo cual equivale a un 58, 3%, lo cual es mayor a la mitad y es un

buen indicador para el prototipo, y se puede aumentar esta tasa de cultivo, disponiendo

mas microaspersores, utilizando una bomba con una potencia mayor, y disponer de un

invernadero parcial, que neutralice cierto porcentaje de los rayos solares y que no se vea

afectado el producto final.

A partir del prototipo se reporta un consumo de potencia del mismo diario de 0,15

kW/ h y mensual de 4,5 kW/h, con un consumo aproximado del 58,3 %, de las plántulas

cultivadas (7 de 12), y dos veces al mes, debido a que el ciclo de la lechuga crespa es de

6 semanas, pero se utilizaron plántulas de 4 semanas, luego después de dos semanas el

producto final sería apto para servir de alimento.

8. Conclusiones

- El aumento del pH se debe al consumo nutritivo de las plantas a lo largo de los días,

debido a que disminuyen los componentes ácidos de la solución nutritiva.

- Se puede evidenciar el efecto directo de los problemas de irrigación con el

crecimiento de la planta.

- El crecimiento también se puede ver afectado por la sobreexposición a la luz solar.

- Utilizar la presión como criterio de selección para la bomba, con el fin de instalar

irrigadores más óptimos, tales como nebulizadores.

- Cualquier tipo de estrangulación en la manguera, u obstrucción en los micro

aspersores, causan fallas en el sistema de irrigación, y damnifican rápidamente el

crecimiento de las plántulas.

- Consumo promedio al día de 0,15 kW/ h y mensual de 4,5 kW/h, con un producto

final equivalente a 58,3% de las plántulas sembradas, dos veces al mes.

9. Recomendaciones

- Instalar una bomba de mayor potencia, para irrigar el cultivo a partir de nebulizadores

en lugar de micro aspersores, y garantizar una mayor nube de solución, y por lo tanto

una mayor permeabilidad.

- Es recomendable una verificación diaria del filtro para evidenciar su funcionamiento

y el de los irrigadores dentro del sistema.

- Realizar un ensayo de permeabilización de las raíces antes de iniciar con el cultivo.

- Aislar la estructura de los rayos solares directos para evitar el daño a la planta.

- Estabilizar la estructura con una unión permanente entre la base y las torres.

- Instalar un tercer grupo de micro aspersores para garantizar la irrigación en el área

superior

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