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Diseño y Construcción de un Sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la producción de lechugas (Lactuca spp).Una de las principales razones para proponer esta alternativa de agricultura principalmente es para mejorar la cantidad y calidad de la alimentación familiar al mismo tiempo para aumentar los ingresos de las familias productoras de hortalizas. Esta calidad de vegetales se puede lograr con la utilización de cultivos aislados, así como los cultivos hidropónicos, además por sus condiciones de cultivo son libres de parásitos, bacterias, hongos y contaminación por agua. Por la naturaleza de los cultivos hidropónico llevado a cabo en condiciones cerradas, también tiene efectos positivos en la conservación de suelos a diferencia de la agricultura tradicional la cual se realiza en espacios abiertos. Además, se presenta una alternativa de trabajo y negocio para los distintos integrantes de una familia con un mínimo de asesoramiento y que dispongan de pequeñas áreas de la casa para la utilización de esta tecnología. Los cultivos hidropónicos en Chiapas pueden generar la opción de desarrollar a la agricultura familiar cuyo objetivo principal sea la producción de alimentos frescos para el consumo de las familias productoras. Se propone en este proyecto una primera etapa de generación de protocolos de producción de plantas hortícolas. Inicialmente se trabajará con lechuga en pequeños cuartos de cultivo.

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

“Diseño y Construcción de un Sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la

Producción de Lechugas (Lactuca spp)”

Gutiérrez Zebadúa Sergio

Antonio, Hernández Ramos Julio

º

1

César, Silvano López Perfecta

Lorena.

Diciembre de 2009

CUERPO ACADEMICO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO AGROINDUSTRIAL

Universidad Politécnica de ChiapasINGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

_____________________________________________________

Dr. Sergio Saldaña TrinidadDra. Peggy Elizabeth Álvarez Gutiérrez

Dra. Delfeena EapenM en C. Yolanda del C Pérez Luna

M. en C. Roberto Berrones Hernández

Gutiérrez Zebadúa Sergio Antonio.Hernández Ramos Julio César.

º

2

Silvano López Perfecta Lorena.

ã Universidad Politécnica de ChiapasEduardo J Selvas s/N • Col Magisterial

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas+52 961 6120484 • www.upchiapas.edu.mx

º

3

Índice____________________________________________________________________________

Revisión de la literatura................................................................................................71. Introducción.....................................................................................................72. Hidroponía.......................................................................................................8

2.1 Ventajas en el uso de la hidroponía................................................................82.2 Desventajas en el uso de la hidroponía:.........................................................9

3. Nutrición..........................................................................................................94. Distintos Sistemas Utilizados en la Hidroponía.............................................10

4.1. Sistemas abiertos:........................................................................................104.2. Sistemas cerrados:.......................................................................................10

5. Sistemas hidropónicos........................................................................................10 hidropónicos se clasifican de la siguiente manera:............................................10

6. Invernaderos.................................................................................................126.1. Introducción..................................................................................................126.2. Definición de invernadero.............................................................................12

6.3. Ventajas........................................................................................................136.4. Desventajas..................................................................................................136.5. Modelos de invernaderos.............................................................................14

7. Sistema NFT (Nutrient Film Technique)........................................................167.1. Introducción..................................................................................................16

7.2. Ventajas........................................................................................................17 7.3. Desventajas..................................................................................................17 7.4 Componentes y materiales del sistema NFT.................................................18 7.5. Requerimientos del sistema NFT..................................................................188. Establecimiento del sistema NFT para la producción de lechugas (Lactuca spp).........................................................................................................................19

8.1. Introducción................................................................................................198.2. Características botánicas...........................................................................208.3. Partes comestibles.....................................................................................208.4. Ciclo de producción....................................................................................208.5. Nutrición: Macronutrientes y Micronutrientes.............................................208.6. Requerimientos Agroclimáticos..................................................................218.7. Patógenos y Vectores................................................................................21

8.8. Aplicación del sistema NFT en la Lechuga (Lactuca spp).........................21

º

4

Cosecha..................................................................................................................... 229. Pos – cosecha............................................................................................229.1. Preparación para el mercado.....................................................................229.2. Calidad.......................................................................................................239.3. Empaque....................................................................................................239.4. Almacenamiento y Transporte...................................................................23

Planteamiento del problema.......................................................................................25Justificación................................................................................................................26Objetivos.....................................................................................................................27Metas..........................................................................................................................28Metodología................................................................................................................29Cronograma de Actividades.......................................................................................31Referencias................................................................................................................33Glosario de términos..................................................................................................37Anexo 1. Desglose Financiero....................................................................................38

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Datos del proyecto____________________________________________________________________________

Título del proyecto:Diseño y Construcción de un Sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la producción de lechugas (Lactuca spp).

Responsables técnicos: Gutiérrez Zebadúa Sergio Antonio.Hernández Ramos Julio César.Silvano López Lorena.

Programa educativo: Ingeniería Agroindustrial.

Director del proyecto: Dr. Saldaña Trinidad Sergio.

Cuerpo Académico: Cuerpo Académico de Investigación y Desarrollo Agroindustrial.

Asesores: Dra. Peggy Elizabeth Álvarez GutiérrezDra. Delfeena EapenM en C. Yolanda del C Pérez LunaM. en C. Roberto Berrones Hernández

Línea de investigación: Sistemas Alternativos de Producción de Hortalizas.

Tiempo de ejecución:24 meses.

Usuario:A los productores de hortalizas localizados en cualquier municipio del estado de Chiapas.

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ResumenUna de las principales razones para proponer esta alternativa de agricultura principalmente es para mejorar la cantidad y calidad de la alimentación familiar al mismo tiempo para aumentar los ingresos de las familias productoras de hortalizas. Esta calidad de vegetales se puede lograr con la utilización de cultivos aislados, así como los cultivos hidropónicos, además por sus condiciones de cultivo son libres de parásitos, bacterias, hongos y contaminación por agua.

Por la naturaleza de los cultivos hidropónico llevado a cabo en condiciones cerradas, también tiene efectos positivos en la conservación de suelos a diferencia de la agricultura tradicional la cual se realiza en espacios abiertos. Además, se presenta una alternativa de trabajo y negocio para los distintos integrantes de una familia con un mínimo de asesoramiento y que dispongan de pequeñas áreas de la casa para la utilización de esta tecnología.

Los cultivos hidropónicos en Chiapas pueden generar la opción de desarrollar a la agricultura familiar cuyo objetivo principal sea la producción de alimentos frescos para el consumo de las familias productoras.

Se propone en este proyecto una primera etapa de generación de protocolos de producción de plantas hortícolas. Inicialmente se trabajará con lechuga en pequeños cuartos de cultivo.

Sin embargo, para la recolección de las hortalizas se hace con una gran cantidad de personas que disponen de pocas hectáreas de cosecha. Este problema da como consecuencia que emigre a otras ciudades en busca de mejores condiciones de vida. Debido a esta situación, resulta interesante, implementar el uso de cultivos protegidos con una técnica de recirculación de nutrientes que permitan al horticultor ofrecer sus productos en épocas en donde disminuye la oferta y se hagan más rentables.

La ventaja del sistema NFT (Nutrient Film Technique), que resalta en comparación con otros sistemas hidropónicos, es la alta calidad obtenida en los diferentes productos hortícolas. Debido al corto período de cultivo, la constante circulación de agua y elementos minerales permiten a la planta crecer sin estrés. Además, es posible obtener adelantamiento en la producción lo cual los sobrelleva a un mejor precio en los mercados.

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Revisión de la literatura____________________________________________________________________________

1. IntroducciónEn Chiapas, la agricultura puede limitarse debido a las plagas que se

desarrollan en el suelo y pocos profundos e infértiles, altos costos en fertilizantes ineficientemente para las hortalizas, elevadas temperaturas y alta humedad (Resh, 1997). Los cultivos hidropónicos con un sistema de recirculación de nutrientes bajo condiciones controladas pueden ser una alternativa viable para evitar estos problemas. Uno de los objetivos del sistema NFT es la producción de alimentos en fresco para el autoconsumo de las mismas familias productoras. Además de que los mercados exigen cada día alimentos de alta calidad (Pérez, 2007) durante el transcurso del año, ya que de esta manera se podrá obtener niveles de competividad.Sin embargo, la producción intensa de alimentos en Chiapas requiere de una serie de soluciones (Sagarpa, 2007). Actualmente se han desarrollado nuevas tecnologías de vanguardia que han disminuido los factores críticos que afectan considerablemente al cultivo de las hortalizas y de está forma se pueden producir con una menor cantidad de agua y sin suelo.La recolección de las hortalizas se hace con una gran cantidad de personas que disponen de pocas hectáreas de cosecha (Hartman, 2001). Esté problema da como consecuencia que los productores emigren a otras ciudades en busca de mejores condiciones de vida. Debido a esta situación, resulta interesante, implementar el uso de cultivos protegidos con una técnica de recirculación de nutrientes que permitan al horticultor ofrecer sus productos en épocas en donde disminuye la oferta y se hagan más rentables. La hidroponía es un sistema de cultivo que utiliza poca agua comparado con el cultivo tradicional (Gilsanz, 2007). No exige el uso de suelo, presenta alta productividad, requiere de invernaderos y se puede producir todo el año. Por todas estas ventajas, la hidroponía es una alternativa de producción para nuestro campo chiapaneco. La ventaja del sistema NFT (Nutrient Film Technique), que resalta en comparación con otros sistemas hidropónicos, es la alta calidad obtenida en los diferentes productos hortícolas (Izquierdo, 2003). Debido al corto período de cultivo, la constante circulación de agua y elementos minerales permiten a la planta crecer sin estrés. Además, es posible obtener adelantamiento en la producción lo cual los sobrelleva a un mejor precio en los mercados.

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2. Hidroponía

Es un término que se deriva de raíces griegas y significa “Trabajo en Agua” y forma parte de los sistemas de producción llamados Cultivos sin Suelo (Montero, Singh, & Taylor, 2006). Un sistema hidropónico es un sistema aislado del suelo utilizado para cultivar diversas hortalizas, cuyo crecimiento es posible gracias al suministro adecuado de los requerimientos nutricionales que necesita dicha planta a través del agua o de una solución nutritiva. Por lo que la hidroponía, surge como una solución a la agricultura tradicional (Rodriguez, 2005). En el caso de la hidroponía, las raíces están adaptadas para respirar bajo el agua, absorber nutrientes, crecer y desarrollarse (Arrollo, 2002). Esté tipo de cultivo tiene como objetivo reducir los factores que afectan al crecimiento vegetal en relación a las características del suelo.

La técnica de cultivo sin suelo permite obtener hortalizas de excelente calidad, permitiendo un uso más eficiente del agua y fertilizantes (Gilsanz, 2007). Los rendimientos por cada unidad cultivada son mayores y pudiendo ser posible la obtención de varias cosechas por año. Estos sistemas ofrecen un mayor potencial para disminuir la inseguridad alimentaria y el empobrecimiento en las ciudades.

El éxito en los cultivos hidropónicos está en gran parte determinado por el conocimiento de los tres elementos fundamentales en los cultivos sin suelo, que son:

El sustrato. La planta. La solución nutritiva.

2.1 Ventajas en el uso de la hidroponía La Hidroponía, considerado como un sistema de producción agrícola, presenta un gran número de ventajas, desde el punto de vista técnico (Haword, 2005), como son: No existe la competencia de las plantas por los nutrientes. Menor consumo de agua y fertilizantes. Reducción de aplicaciones de agroquímicos. La producción es intensiva, lo que permite tener mayor número de cosechas por

año. Mayor calidad en el producto. Mayor limpieza e higiene.

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2.2 Desventajas en el uso de la hidroponía:

Las principales desventajas que se presenta al implementar un sistema hidropónico para la producción de hortalizas (Gilsanz, 2007 ) son: Como actividad comercial, la inversión inicial es costosa. Se requiere de agua de buena calidad. Se requiere de un abastecimiento continuo de agua (Linares, 2004). Crecimiento de algas en las raíces de los cultivos principalmente en las hortalizas

de hojas.

3. NutriciónLos nutrientes para las hortalizas cultivadas en sistemas hidropónicos son suministrados en forma de soluciones nutritivas concentradas (Hombre Naturaleza, 2000 y Castañeda, 1997). Para su desarrollo necesitan absorber una cierta cantidad de nutrientes que provienen del dióxido de carbono y la otra parte tienden a tomarla de las sales inorgánicas disueltas en el agua. Estos elementos son transformados gracias a la ayuda de la energía luminosa. En los cultivos hidropónicos las hortalizas, toman estas sustancias químicas de la solución nutritiva disuelta en el agua por medio de las raíces.

Únicamente 16 elementos están considerados como esenciales para el desarrollo y crecimiento de las hortalizas (Izquierdo, 2003). Estos se dividen en macronutrientes, requeridos en grandes cantidades y los micronutrientes, requeridos en menor cantidad (Véase cuadro 1).

Cuadro 1. Macro y micronutrientes para la nutrición de las plantas

Macronutrientes MicronutrientesNitrógeno (N) Fierro (Fe)Potasio (K) Cloro (Cl)Azufre (S) Manganeso (Mn)Fosforo (P) Boro (B)Calcio (Ca) Cobre (Cu)Magnesio (Mg) Zinc (Zn)Carbono (C) Molibdeno (Mo)Hidrógeno (H) Oxigeno (O)

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4. Distintos Sistemas Utilizados en la HidroponíaLos sistemas pueden ser clasificados dependiendo de la técnica empleada para la producción de hortalizas. Un cultivo hidropónico es el método de aplicar solución nutritiva a raíces de las hortalizas (Baixauli y Aguilar, 1992.). Existen diferentes tipos de sistemas hidropónicos, desde los más simples, con funcionamiento manual, hasta los más sofisticados y completamente automatizados. Los sistemas hidropónicos se pueden dividir en:

4.1. Sistemas abiertos: La solución de nutrientes no es reutilizada (Ayuso, 2006). Es decir, es aquel donde la solución nutritiva es provista a la raíz de la planta y no se recicla.4.2. Sistemas cerrados: La solución nutritiva es recuperada y se vuelve a utilizar (Ayuso, 2006). En otras palabras es el sistema en el que la solución es recuperada y se recicla para el uso continuo por la raíz

5. Sistemas hidropónicosEn esté tipo de sistemas las raíces de las plantas están en contacto directo con la solución nutritiva. La ventaja de los cultivos sin suelo está en la facilidad para emplear técnicas de irrigación (Universidad de San Carlos de Guatemala, 2004 y Marulanda, 2003) con un consumo moderado del agua, como en el caso de los hidropónicos puros donde las raíces de las plantas están sumergidas en la disolución nutritiva. Es por ello que los sistemas hidropónicos se clasifican de la siguiente manera:

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Sistema Nutrient Film Technique (NFT)

Sistemas hidropónicos

Circulantes

Estacionarios

Agregados

Sistema Deep Flow Technique (DFT)

Sistema estático

Sistema de raíz flotante

Sistema de bolsa colgante

Sistema en canales de cultivo

Sistema capilar

Sistema en macetas hidropónicas

6. Invernaderos6.1. Introducción

La demanda de alimentos por el rápido incremento de la población mundial, exige que la agricultura moderna sea capaz de producirlos con un mínimo deterioro ambiental. (Maldonado, 2004). Una alternativa vial para resolver esté problema es la produccion de cultivos bajo condiciones de invernaderos. Sin embargo, el uso de

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invernaderos se ha convertido en una necesidad, debido a la gran cantidad de factores que afectan la producción agrícola en el estado de Chiapas, así como también la alta demanda de alimentos en fresco que día a día incrementan en nuestro estado.

El uso de invernaderos permite lograr producciones más altas por unidad de área sembrada, en comparación con otros sistemas de producción, o cosechar cultivos en fechas estratégicas para el mercado que tienen una mayor rentabilidad.

6.2. Definición de invernadero

Un invernadero es una estructura construida de material resistible, en cuyo interior es posible regular manual o automáticamente las condiciones ambientales (Riaño, 1992 y Linares, 2004). Pueden ser construidos con fierro galvanizado, aluminio, madera, cubiertos artificialmente con película transparente u otros materiales (Véase figura 1). Con el único fin de garantizar el desarrollo óptimo de una a varias especies de hortalizas cultivadas. Los cultivos bajo invernaderos son considerados un sistema de producción intensiva que requiere en forma permanente de habilidades del productor para controlar y manejar los diferentes ciclos, la cosecha y la manipulación de la planta u hortaliza. Los invernaderos son un factor de protección para los cultivos establecidos. De hecho, el horticultor intenta, a través de los invernaderos, modificar el clima local para satisfacer mejor las necesidades de sus cultivos de hortalizas en cualquier estación del año.

6.3. Ventajas

El uso de los invernaderoa para la producción de hortalizas da una serie de ventajas (Alas, 2003) como:

Proteger las hortalizas de la luz ultravioleta.

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Figura 1. Invernadero. Foto: Gutiérrez S.

Proteger el cultivo de las inclemencias del tiempo como granizo, heladas, lluvias, viento, entre otros (Leiva, 1992).

Aumento de la producción y disminución de costos. Menores problemas de maleza en los cultivos. La utilización de fertilizantes orgánicos (Leiva, 1992). Calidad de las frutas. Tecnología extranjera. Diseño de invernaderos de acuerdo a la zona geográfica de producción de

hortalizas.

6.4. Desventajas

Es importante recalcar que al hacer uso de los invernaderos para aumentar la producción de hortalizas implica una serie de desventajas para el productor como son:

Alto costo inicial. Falta de asesoría técnica a los productores (Barquero, 2001). Dificultad con la calidad del agua para riego. Contaminación causada por los desechos del plástico (Tapia, 1990). Uso inadecuado del invernadero. Incremento de la temperatura. Falta de programas para la automatización de dichos invernaderos.

El objetivo de la construcción de invernaderos es conseguir un crecimiento más rápido, saludable y económico en los cultivos (Samperio, 2005 y Bautista, 2006). Además, de controlar la temperatura, humedad, luminosidad; así como para evitar el crecimiento de plagas y enfermedades así mismo lograr altas cosechas fuera de temporada.

La abundancia de la luz solar, agua y temperatura son factores importantes y determinantes para una muy buena cosecha.

6.5. Modelos de invernaderos

Los modelos de invernaderos son variables; se encuentran diseños rústicos elaborados con materia prima regional como bambú y la madera, principalmente en las zonas tropicales (Alcázar, 2008 y Bautista, 2006).

Estas estructuras solo se emplean para proteger del sol y en aquellos lugares donde no es tan exigente el control de plagas. Pero no eso solo eso, sino que para construir

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un invernadero hay que tener en cuenta dos aspectos muy importantes: la luminosidad y la resistencia al viento.

Entre los tipos de invernaderos construidos se encuentran los siguientes (Alcázar, 2008; Bautista, 2006 y Samperio, 2005):

o Sierra: Se emplean para diversos cultivos de hortalizas.

o Túnel: Invernaderos con altura y anchura variables. Posee alta resistencia al viento, alta transmisión de luz y es apto para materiales flexible (Véase figura 2).

o Rústico: Son resistentes a los fuertes vientos y no tienen ventanas. Están hechos de tubos galvanizados (Véase figura 3).

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Figura 2. Invernadero túnel. Foto: Linares H.

Figura 3. Invernadero rústico. Foto: Linares H.

o Capilla: Se adaptan a cualquier tipo de cultivo y a diferentes climas. Es importante señalar que la pendiente del techo varía según los rayos del sol y el nivel de lluvia que se presente en la zona geográfica. Además de que presentan una excelente ventilación para beneficio de los cultivos (Véase figura 4).

o Holandés: Son de buen comportamiento térmico y alto grado de control de condiciones ambientales y su costo es alto. Debido a que es elaborado con vidrio, principalmente (Alas, 2003). Además de que carecen de ventanas laterales.

7. Sistema NFT (Nutrient Film Technique)7.1. Introducción

Esté es un cultivo en donde las raíces de las plantas se encuentran directamente en contacto con la solución nutritiva (Resh, 1992 y Alvarado, 2001.) Por lo general, este sistema está catalogado como de alto costo y requiere del suministro de agua constante. La ventaja de está técnica es que la solución nutrientes es recolectada y

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Figura 4. Invernadero capilla. Foto: Linares H.

nuevamente suministrada a través de los canales de cultivo de PVC hacia las raíces (Véase figura 5).En este sistema, las plantas crecen en el agua como pero sobre canales de cultivo de PVC o láminas de nutrientes que está en constante movimiento, es importante señalar que la temperatura de la solución nutritiva debe estar entre los 12 – 14ºC (Salomón, 2007) para evitar daños en el sistema radicular de la hortaliza.

Este sistema puede ser implementado con materiales y equipos de bajo costo (Winsor, 1985 y Carrasco, 1996). Estos materiales pueden ser tubos de PVC y/o polietileno, madera y bombas de agua de bajo precio.

Otra característica de este sistema es el desnivel o pendiente que debe tener en la superficie de cultivo, ya que con esto, ayudará a la recirculación de la solución nutritiva La constante oferta de agua y elementos minerales permite a las plantas crecer sin estrés y obtener el potencial productivo del cultivo. Además, es posible obtener adelanto en la cosecha lo que para algunos mercados locales conlleva un mejor precio.La lechuga es la cuarta hortaliza que se cultivaba en sistemas hidropónicos en comparación con la cosecha a campo abierto (Briones, 2004), en donde se tienen mayores problemas de enfermedades, plagas y de calidad.

7.2. Ventajas

El sistema de cultivo hidropónico NFT presenta una serie de ventajas frente a los sistemas recirculantes en sustratos (Alvarado, 2001 y Haword, 2005), dentro de las cuales se pueden destacar las siguientes:

La alta calidad de los productos hortícolas. Corto período de cultivo.

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Figura 5. Sistema NFT. Foto. Gutiérrez S.

Figura 6. Materiales. Foto: López M.

Alto rendimiento. Menor consumo de agua. Menor uso de la mano de obra. Control muy preciso en la nutrición. El agua y los nutrientes se encuentran en contacto directo con las raíces del

cultivo. Alto contenido de vitaminas en las hortalizas cultivadas principalmente de

vitamina C y ácido fólico. La instalación de un sistema Nutrient Film Technique es sencillo.

7.3. Desventajas

Las desventajas que presenta el sistema NFT en comparación a otros sistemas hidropónicos (Carrasco, 1996 y Adams, 1980) son:

Se requiere de un conocimiento efectivo sobre el sistema. Una contaminación por patógenos en el agua puede afectar todo el sistema. Estricto funcionamiento de la solución nutritiva. Alto costo.

La producción de lechugas cultivadas en un sistema NFT (Carrasco, Tapia y Urrestarazu, 2006) se ha demostrado que dicha hortaliza tiene un porcentaje alto de nitratos en comparación al sistema de raíz flotante.

La solución nutritiva puede alcanzar temperaturas altamente excesivamente altas.

7.4 Componentes y materiales del sistema NFT

Para construir e instalar un sistema Nutrient Film Technique en cualquier zona geográfica se requiere de una serie de materiales (Alvarado, 2001, Samperio, 2005 y Carrasco, 1996) tomando en cuenta que estos materiales deben ser de excelente calidad para evitar perdidas en la producción de dichas hortalizas. Los materiales para la construcción de dicho sistema son:

o Tanque: Almacena la solución nutritiva y es necesario que esté protegido de la radiación solar para evitar el desarrollo de algas.

o Canales de cultivo: Permiten el paso de la solución de nutrientes y se recomienda que sean de materiales de PVC, ya que presenta algunas ventajas como bajo costo y fácil instalación.

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o Bomba: Tiene la función de impulsar la solución nutritiva desde el tanque hasta los canales de cultivo a través de las tuberías de distribución.

o Red de distribución: La solución nutritiva es distribuida a través de una red compuesta de tuberías y mangueras de PVC.

Tubería colectora: Se encarga de recoger la solución nutritiva desde los canales de cultivo y la lleva de nuevo al tanque donde se encuentra el resto de la solución de nutrientes.

7.5. Requerimientos del sistema NFT

Durante la produccion de hortalizas en el sistema NFT sedeben de toar en cuenta una serie de requesitos (Carrasco, 1996 y Adams, 1980) con el fin de obtener una produccion de excelente calidad, estos requisitos son:

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o Altura de la lámina: Consiste en recircular en forma constante una lamina de solución nutritiva que permita la oxigenación de las raíces y el aporte de agua y sales nutritivas durante todo el periodo de cultivo.

o Flujo volumétrico: Es recomendable manejar un flujo entre 2 a 3 l/min.

o Oxigeno disuelto: Se requiere de aproximadamente 50 cm de altura para que caída la solución nutritiva. Además de que es uno de los elementos más importantes para el crecimiento de la hortaliza, es por ello que de debe mantener la cantidad necesaria y apropiada de oxigeno disuelto en el agua para garantizar también la sanidad de las plantas. Se debe tener de 2 – 2.5 mg/l de oxigeno disuelto (Salomón, 2008) pero actualmente se requiere de un 5.25 mg/l de oxigeno disuelto. La presencia de raíces de color oscuro es un indicador de una mala oxigenación de la solución nutritiva y esto limita la absorción de agua y nutrientes, (Briones, 2004) afectando el crecimiento y desarrollo de las plantas.

o Pendiente: Al menos unos 5 cm de desnivel, para que la solución nutritiva fluya constante en el sistema y luego descienda por gravedad.

o Longitud de los canales: El largo de los canales de cultivo no debe ser mayor a los 15 metros.

8. Establecimiento del sistema NFT para la producción de lechugas (Lactuca spp).

8.1. Introducción

La lechuga (Lactuca spp), es una hortaliza compuesta de hojas, contienen fibra, se consume en fresco, principalmente en ensaladas. Esté cultivo pertenece a la familia Compositae y corresponde a la especie Lactuca sativa.

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8.2. Características botánicasLa lechuga (Lactuca spp) es una planta anual de siembra radicular profunda y hojas dispuestas en cogollos. La forma de la hoja va desde avaladas hasta redondas, son lisas y de color verde (Véase figura 7). El tallo es de forma cilíndrica y la raíz no sobrepasa los 25 cm de profundidad.

8.3. Partes comestiblesLas hojas, debido a que tienen un alto contenido de fibras.

8.4. Ciclo de producciónInicia: 50 – 80 días después de la siembra.

8.5. Nutrición: Macronutrientes y MicronutrientesLa lechuga (Lactuca spp) requiere de la siguiente concentración de solución nutritiva para su desarrollo (Véase cuadro 2):

Cuadro 2. Compuestos para la solución nutritiva de lechuga (Lactuca sp) para un

litroCompuesto Concentración

Nitrógeno (N) 140.9 ppmFosforo (P) 25.2 ppmPotasio (K) 96.4 ppmMagnesio (Mg) 25.3 ppmCalcio (Ca) 151 ppmAzufre (S) 44.9 ppmFierro (Fe) 2.5 ppmManganeso (Mn) 1 ppmBoro (B) 0.45 ppmZinc (Zn) 0.05 ppmCobre (Cu) 0.05 ppmMolibdeno (Mo) 0.05 ppm

La lechuga (Lactuca sp) es una planta muy eficiente en medio hidropónica y el uso de esta solución hará el cultivo absolutamente sorprendente.

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Figura 7. Lechuga hidropónica, Foto:

8.6. Requerimientos AgroclimáticosSuelo: Terreno franco – arenoso, fértil, con buen drenaje, rico en materia orgánica y con una buena retención de humedad, por lo que su pH óptimo es el comprendido entre 5.6 a 6.7.

Luminosidad: Necesita media luz, entre 12 a 14 horas.

Humedad: Debe estar comprendida entre los 60 – 80%.

Clima: Requiere de climas templados principalmente.

Temperatura: Requiere de una temperatura óptima de 15 a 20 ºC., con una temperatura máxima de 25 ºC y una mínima de 10 ºC.

8.7. Patógenos y VectoresPlagas.

Pulgones. Mosca del cuello. Minadores (Liriomyza trifolii y Liriomyza huidobrensis)

Enfermedades.

Mildiú velloso (Bremia lactucae). Moho gris. Septoriosis (Septoria lactucae)

8.8. Aplicación del sistema NFT en la Lechuga (Lactuca spp)

Para el cultivo de la lechuga (Lactuca spp) bajo el sistema NFT, se deben cuidar los factores de temperatura, humedad y luminosidad en el invernadero, para así poder obtener un producto de calidad y de alto valor comercial (Resh, 1992; Carrasco, 1996 y Hombre Naturaleza, 2000). Además de que esta hortaliza de hoja por excelencia dada su alta calidad culinaria como ensalada fresca. Se cultiva en todo el mundo bajo diferentes sistemas de cultivo, al aire libre, bajo invernadero, en suelo y también en hidroponía. Es la principal especie de hoja cultivada en el sistema "NFT", ya que es posible obtener lechugas de alta calidad en varias cosechas al año (Véase figura 8).

En el cuadro 3 se engloban los factores principales para el cultivo de lechuga (Lactuca spp)

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Cuadro 3. Ficha del cultivo de lechuga (Lactuca spp) en el sistema NFT

Antecedentes del cultivo

Temperatura óptima de germinación 12 – 21ºCTiempo aproximado de germinación 6 – 12 díasTiempo aproximado de transplante después de la germinación

20 – 30 días

Solución nutritiva

Factor de conductividad 10 – 15Ph 5.5 – 6.5 Consumo se solución nutritiva por planta al día

0.18 litros por planta

Cosecha La cosecha la lechuga (Lactuca spp) se lleva a cabo en la semana 10, cuando cada lechuga (Lactuca spp) pesa aproximadamente de 15 a 200 gramos. Las lechugas (Lactuca spp) son cultivadas y empacadas para después ser comercializadas en los diferentes puntos de venta del Estado de Chiapas.

9. Pos – cosecha

9.1. Preparación para el mercadoLa lechuga se le debe eliminar cualquier suciedad que traiga del lugar de cosecha, se deben de lavar con agua limpia. Además, de eliminar aquellas hojas afectadas por enfermedades, por daño mecánico o deshidratas. El lavado se hace en cajas desinfectadas en las cuales las lechugas deben ir colocadas con el corte hacia arriba y no estrujadas o metidas a la fuerza, ya que esto hace que ocurran quebraduras y rajaduras en las hojas que afectan la calidad final, pero además se convierten en entrada para organismos que causan enfermedades.

9.2. CalidadUna lechuga (Lactuca spp) de buena calidad debe de estar limpia, sin residuos de suelo, hojas, insectos, ni mucho menos de babosas, deben de tener apariencia

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Figura 8. NFT. Foto: Silvano L.

Tomado de: Carrasco e Izquierdo, 1996.

fresca y sus hojas deben estar enteras. Deben estar tiernas por que de lo contrario tienen un mal sabor.

9.3. EmpaqueLas lechugas (Lactuca spp) son generalmente empacas en cajas plásticas selladas y estás son guardadas en cajas de cartón (Véase figura 9).

9.4. Almacenamiento y TransporteUna vez empacadas y colocadas en las cajas de cartón, se procede a almacenar dicho producto, mientras las lechugas son llevadas a los diferentes puntos de ventas. Esté lugar puede ser el mismo camión, que debe estar limpio y desinfectado o en otro lugar donde el sol no afecte en ningún momento a la calidad de la hortaliza y donde no estén en contacto con ningún contaminante, como agroquímicos, suelos, insectos, entre otros. Y se debe de evitar colocar sobre ellas otros productos, que les afecte considerablemente su apariencia y sobre todo su precio.

La comercialización de dicha hortaliza puede ser por vía aérea o marítima (Briones, 2004), la diferencia entre ellas es el costo. El transporte aéreo es más elevado que el transporte marítimo, aunque la decisión de la vía óptima de envío depende principalmente del cliente, quien generalmente escoge el medio de transporte a utilizar.

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Figura 9 .Empaque de lechuga. Foto: Díaz L.

Planteamiento del problema____________________________________________________________________________

Actualmente, la reducción del espacio de suelo cultivable, la menor disponibilidad de agua saneada para el riego y el aumento de las exigencias del mercado en calidad y sanidad de las hortalizas, especialmente las de consumo en fresco, junto a otros

factores, hace que la agricultura tradicional se vea amenazada por patógenos y factores ambientales que hacen que cada día disminuya la producción. El principal problema es que no se cuenta con un sistema de cultivo adecuado lo que esta llevando

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que la producción se adelante o se atrase por cultivar a cielo abierto. En los últimos años con el calentamiento global los productores no se pueden confiar en el riego de temporal debido al cambio en las épocas que anteriormente eran de siembra y de producción. Por lo que esta situación es catastrófica por que el precio de las hortalizas es de alrededor de $2.80 el cual esta muy por debajo del costo de producción que es de $3.80, sin embargo otros de los problemas que se presentan en nuestro estado para la producción de las hortalizas tiene que ver con la forma en que los productores controlan y cuidan el producto que venden y por la falta de tecnología. La producción de hortalizas principalmente de hojas y frutos se desarrollan en zonas donde las altitudes no son mayores a los 900 m.s.n.m como en el caso de la lechuga (Lactuca ssp), en estas zonas se cuentan con una serie de ventajas como:

Clima. Suelo. Temperatura. Humedad.

Precipitación.Estos factores agroclimáticos son óptimos para el desarrollo de diferentes hortalizas. Sin embargo, los productores no tienen los conocimientos necesarios para tecnificar la producción de sus cultivos. Una de las razones es que el 80% de ellos son analfabetas, es decir, que no cuentan con un grado de estudio y el resto únicamente tienen los niveles básicos. Esta falta de capacitación da como resultado el mal uso y el control inadecuado de insecticidas, el tiempo empleado en la producción, el exceso del consumo de agua, la mala implementación de los nutrientes, el no tener un control de la temperatura en las raíces, el mal manejo de la simplicidad de la instalación y de las operaciones y el alto consumo energético. Dan como consecuencia un producto de mala calidad, la baja cantidad por la unidad de aérea sembrada y de bajo precio afectando notablemente la vida económica de los productores.

¿Puede el sistema NFT (Nutrient Film Technique) asegurar la producción de hortalizas inocuas y de calidad?

Justificación____________________________________________________________________________

El crecimiento poblacional y las migraciones modifican día con día las áreas destinadas a la agricultura. El alto costo de la vida, el incremento en los combustibles, los altos índices de contaminación

ambiental, la falta de fuentes de trabajo entre otros, llevan a las personas a producir sus propios alimentos en espacios reducidos y de manera natural.

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Por lo que este proyecto pretende generar una alternativa de producción de hortalizas bajo condiciones de hidroponía e invernadero con un sistema NFT (Nutrient Film Technique). La producción sin suelo permite obtener hortalizas de excelente calidad y un uso más eficiente del agua y nutrientes. Al mismo tiempo se reduce espacio, costos, energía, el ataque de patógenos y vectores en la materia prima. Desde el punto de vista tecnológico permite tener un control en la constante recirculación de agua y nutrientes esenciales que permiten a la planta crecer sin estrés.

El diseño y construcción de un sistema NFT para la producción de hortalizas, surge como una alternativa tecnológica para el sector agrícola. Una de las ventajas de implementar el sistema NFT en relación con otros sistemas hidropónicos, es la alta calidad

obtenida en el producto, un mayor rendimiento en corto período de cultivo y el incremento de su precio en los diferentes mercados. El sistema NFT (Nutrient Film Technique) puede ser aplicado con tecnologías más sencillas en las ciudades dentro del contexto de la llamada agricultura urbana, principalmente en zonas de extrema pobreza, como manera de favorecer el autoconsumo y lograr por medio de la producción de hidroponía que las familias tengan disponible los alimentos indispensables para su alimentación. Por esta razón, el sistema NFT permitirá determinar el rendimiento de producción.

Objetivos____________________________________________________________________________

OBJETIVO GENERAL

Establecer un cultivo hidropónico a través de un sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la producción de hortalizas inocuas a nivel piloto.

OBJETIVOS PARTICULARES

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1. Diseñar el sistema NFT a través de un sistema protegido de invernadero para el cultivo de hortalizas.

2. Construir e instalar el sistema NFT (Nutrient Film Technique) con material de bajo costo para la producción de diferentes hortalizas.

3. Aplicar el sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la producción de lechugas (Lactuca sp) como modelo de estudio.

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Metas____________________________________________________________________________

1. Un prototipo.

2. Un sistema NFT (Nutrient Film Technique) en la Universidad Politécnica de Chiapas.

3. Un manual operacional del sistema NFT (Nutrient Film Technique).

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Metodología____________________________________________________________________________

1.1 Germinación de semillas de lechuga (Lactuca spp)

Para la germinación de semillas de lechuga, se utilizarán charolas de poliestireno con 200 cavidades. Se utilizará peat moss como material de sostén, con el que se llenarán todas las cavidades. Una vez llenadas las cavidades se hará un orificio en el centro con un lápiz, después se colocará la semilla de lechuga en el orificio y se cubrirán con una capa de peat moss, y luego se mojarán muy bien con un aspersor; enseguida se colocaran en forma de torre, es decir, una charola encima de la otra, para que la humedad no se pierda y se distribuya perfectamente y se cubre con un plástico de polietileno de color negro. Se cuidará la emergencia y luego se colocarán una a una individualmente y se regarán diariamente con agua los primeros 8 días.

1.2 Preparación de solución nutritiva para la nutrición de las lechugas (Lactuca spp)

Para la preparación de solución nutritiva se mide 1.5 gramos de Hakhaphos y diluirlo en 400ml de agua, una vez diluido se afora a un litro en un matraz volumétrico. Se debe rotular un bote con el nombre de la solución, después vaciar la solución nutritiva en el recipiente y almacenarlo en un lugar fresco.

Posteriormente se riegan las plantas durante la primera semana con agua pura; en la segunda semana se riega con 33% de solución y 67% de agua; en la semana tres se riega con 66% de solución y 34% de agua y en la semana cuatro regar las plantas con el 100% de solución nutritiva.

1.3 Transplante de las plántulas de lechugas (Lactuca sp)

Para el transplante de las plántulas de lechuga se tiene que hacer orificios en los vasos de unicel, después se humedece el peat moss y las perlitas hasta llegar a una humedad aproximada del 70%. Posteriormente, se llenan los vasos con el peat moss y se coloca en los vasos de unicel y por ultimo se extraen las plántulas de las charolas y se colocan en los vasos.

1.4 Control de calidad de la lechugas (Lactuca spp)

Para la determinación de la calidad de las lechugas lo primero que se hace es extraer la hortaliza del tubo de PVC y se les quita de a 5 - 8cm de raíz, enseguida se mide la lechuga de forma vertical con una regla, después se miden las especificaciones sensoriales y deben de presentar hojas de color verde, textura lisa, libres de daños mecánicos y de pudriciones de acuerdo a las normas NMX-FF-51-

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1982, NOM-FF-6, NOM-FF-9 y NOM-Z-12.

1.5 Diseño y construcción del sistema NFT (Nutrient Film Technique) para la Producción de Lechugas (Lactuca spp)

Para la construcción de sistema NFT hay que hacer perforaciones en la superficie de los tubos de PVC, enseguida, se ensamblan o se unen los tubos hidráulicos con codos y se le pone pegamento para fijar los tubos en la base del sistema, una vez hecho esto se colocan los plántulas de lechuga (Lactuca sp) sobre ellos y se le empieza a suministrar la solución nutritiva que lo componente los micronutrientes y macronutrientes ambos pasaran por los canales de cultivo para que las plantas de lechugas (Lactuca sp) pueden alimentarse por medio se sus raíces y finalmente obtengan un buen desarrollo, crecimiento y sobre todo que estén libres de agentes patógenos. .

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Cronograma de Actividades____________________________________________________________________________

Mes

Sem.

Actividad

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Revisión bibliográfica de modelos de sistemas NFT que

existen.

Selección de modelo.

Realizar el diseño en Solid Edge 21

Selección y compra de materiales.

Producción de plántulas

Prueba de prototipo (Diseño de experimento)

Construcción del sistema NFT

Determinación de concentración óptimas de

nutrientes

Establecimiento de condiciones óptimas de

cultivo hidropónico

Trasplante de plántulas de vaso

Establecimiento del cultivo hidropónico de lechugas

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Mes

Sem.

Actividad

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Reporte y análisis de resultados

Diseño de empaque

Cosecha de lechugas

Elaboración de manual

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Referencias____________________________________________________________________________

1. Alas Martínez, M. ( 2003.). Estructura de costos para la producción de hortalizas en Invernaderos. . Costa Rica.: CATIE.

2. Alvarado, D. C. (2001.). Lechugas Hidropónicas. España: Universidad del Pacifico.

3. Ayuso, Y. (2006). Cultivos Hidròponicos. AGRONATURA , 12 - 14.

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14.Linares Ontiveros, H. (2004). Manejo de Invernaderos.

34

Chapingo, Mèxico: Universidad Autonòma de Chapingo.

15.Maldonado Torres, R., & Àlvarez Sànchez, M. (2004). Invernaderos: Diseño, Menejo y Producciòn. Seleccion de Sustratos para la produccion de Hortalizas. (págs. 1 - 25). Mèxico: UACH.

16.Montero, S., Singh, B. K., & Taylor, R. (2006). Tierra Tropical. EVALUACIÓN DE SEIS ESTRUCTURAS DE PRODUCCIÓN HIDROPÓNICA DIVERSIFICADA EN EL TRÓPICO HÚMEDO DE COSTA RICA (págs. 1 - 11). Costa Rica: Universidad EARTH.

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23.Suarez, William. Instalación y Esparcimiento de Aspersores en el Sistema de Riego. AGRONATURA. Vol. 2. Núm. 3. 2004. Págs. 3 – 14.

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35

26.Salomón Sádaba, Juan A., Sanz de Galeano Javier, etc. Cultivo Hidropónico de Lechuga. 2008. 06 de Septiembre de 2009 Disponible en: http://www.navarraagraria.com/n170/arhile.pdf

27.Salomón Sádaba, Juan A., Sanz de Galeano Javier, etc. Lechuga en cultivo hidropónico. 2007. 07 de Septiembre de 2009 Disponible en: http://www.navarraagraria.com/n164/arbande.pdf

28.Gilda Carrasco, Jaime Tapia y Miguel Urrestarazu, 2006. 06 de Septiembre de 2009. Disponible en: http://www.scielo.cl/pdf/idesia/v24n1/art05.pdf

29. Wendy Evelyn Briones Vera. Producción y comercialización de lechugas hidropónicas al mercado Alemán. 2004. 05 de Septiembre de 2009. Disponible en: http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/1428/1/2811.pdf

30. Arrollo Márquez Ma. Violeta. 2002. 07 de septiembre de 2009. Disponible en: http://www.camdf.sep.gob.mx/actualizArte/r05/pdf/4.pdf

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Glosario de términos____________________________________________________________________________

Cultivo hidropónico.- Es un sistema aislado del suelo utilizado para cultivar diversas hortalizas, cuyo crecimiento es posible gracias al suministro adecuado de los requerimientos nutricionales.

Germinación: Es el proceso por el cual el embrión, que había permanecido encerrado en la semilla, da origen a la raíz y a las primeras hojas de una nueva planta que, por tanto, puede ya alimentarse por sí misma. Para que la germinación se realice, es necesario que disponga de agua, oxígeno y calor.

Hidroponía: Es un término que se deriva de raíces griegas y significa “Trabajo en Agua. Un sistema hidropónico es un sistema aislado del suelo utilizado para cultivar diversas hortalizas, cuyo crecimiento es posible gracias al suministro de agua con nutrientes.

Invernadero: Es una estructura construida de material resistible, en cuyo interior es posible regular manual

Lechuga: Es una hortaliza que perteneciente a la familia de las Asteráceas, del género Lactuca y especie sativa.

NFT.- Es una técnica de película de nutrientes. En donde las raíces de las plantas se encuentran en directamente en contacto con la solución nutritiva

Plántula: Son aquellas nuevas plantas que se adaptan a cualquier suelo, humedad, luz y temperatura para su buen desarrollo.

Solución nutritiva.- Mezcla que contiene a todos los elementos necesarios que la planta necesita para su buen desarrollo.

Trasplante.- Trasladar las plantas del sitio que están arraigadas y plantarlas en otro lugar de mayor dimensión. .

automáticamente las condiciones ambientales.

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Anexo 1. Desglose Financiero ____________________________________________________________________________

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UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CHIAPASCUERPO ACADEMICO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

AGROINDUSTRIAL ANEXO 1 CLAVE: SAPHNOMBRE DEL PROYECTO: Diseño y construcción de un Sistema NFT para

la Producción de Lechugas (Lactuca sp).Anexo 1: Desglose Financiero

a) Aportaciones        RUBRO FINANCIABLE ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA (n) SUMA

         

GASTO CORRIENTE         1. Estancia $0.00 $0.00     

2. Viáticos 0.00  0.00     3. Pasajes y Gastos de Transportación 0.00  0.00     4. Gastos de Trabajo de Campo 0.00  0.00     5. Gastos de atención a profesores visitantes,

técnicos o expertos visitantes 0.00  0.00    

6. Publicaciones e impresiones  0.00 1200.00     7. Compra de Libros  0.00 0.00     8. Documentos y servicios de información  0.00 0.00     9. Artículos, materiales y útiles diversos 0.00  0.00     10. Pago por servicios externos especializados

a terceros 0.00  0.00     

11. Registro de patentes y propiedad intelectual 0.00  0.00     12. Operación y mantenimiento de laboratorios

y plantas piloto 0.00  25,000.00     

13. Plan de negocios 0.00  0.00     14. Validación del concepto tecnológico

(Diseños y prototipos de prueba) 0.00  0.00     15. Herramientas menores y dispositivos para

pruebas experimentales 0.00  0.00     

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16. Software especializado 0.00 0.00     17. Gastos de capacitación 0.00  0.00     18. Apoyo a estudiantes 0.00  0.00     19. Otros (estímulo mensual y estímulo anual). 0.00  0.00     20. Otros (materiales de consumo de uso directo) 0.00 0.00     

Total de gasto corriente 0.00  26,200.00      GASTO DE INVERSIÓN        1. Equipo de laboratorio $45,574.17  $15,000.00     2. Maquinaria y equipo industrial  $9,000.00 $3,000.00     3. Equipo de cómputo y periféricos 0.00  0.00     4. Plantas piloto experimentales  0.00 0.00     5. Herramientas mayores 0.00  0.00     6. Construcción 12,435.98  8,000.00     7. Instalaciones 4,500  0.00     8. Otros (mobiliario de proximidad)  0.00 0.00     

Total de gasto de inversión $71510.15  $26,000.00      Total gasto corriente + gasto inversión     $26,200.00     

MONTO TOTAL $71,510.15   $52,200.00