UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOF . I . S . E . IFACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS, ELECTRONICA E INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERA EN SISTEMAS ELECTRNICA E INDUSTRIALCARRERA DE INGENIERA INDUSTRIAL EN PROCESOS DE AUTOMATIZACIN PERODO ACADMICO: ABRIL/2015 SEPTIEMBRE/2015

TRABAJO FINAL

I. PORTADAUNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOFacultad de Ingeniera en Sistemas, Electrnica e IndustrialProyecto Acadmico de Fin de SemestreTtulo: Germinador InteligenteCarrera:Ingeniera Industrial en procesos de Automatizacin rea Acadmica:Ciencias BsicasLnea de Investigacin:Circuitos elctricosCiclo Acadmico y Paralelo:Tercero A IndustrialAlumnos participantes: Crdova Carrillo lvaro Santiago Fiallos Acosta Pal Orlando Freire Cuesta Diana Fabiola Galarza Villavicencio Ana Beln Izurieta Jessica Montenegro Garofalo Frank Janio Peralvo Brito Luis Ponce Lpez Carlos Julio Saca Balladares Gladys Lusmila Villacis Salazar Ricardo Javier

Mdulo y Docente:Circuitos Elctricos Ing. Rosa Almache

II. INFORME DEL PROYECTO1. PP2. YY2.1 Ttulo

Germinador Inteligente.

2.2 Objetivos

General Elaborar un germinador inteligente que controle la luminosidad, temperatura, humedad.

Especficos

Investigar el principio de funcionamiento del germinador inteligente. Identificar los requerimientos necesarios para el crecimiento de las plantas y los procesos que intervienen cada etapa. Potenciar el crecimiento adecuado de plantas mediante el control de temperatura y humedad. Desarrollo del proyecto.

2.3 Resumen

El sistema de germinacin inteligente propone controlar la temperatura y humedad dentro del invernadero, creando un espacio apropiado para el ptimo desarrollo de una planta especfica, y segn la programacin que se le definida al autmata, l actuara. Si la temperatura pasa del mximo, entrara en funcionamiento ventiladores que extraern de aire. En el caso que la temperatura se baje demasiado y pase a la mnima temperatura, se desactivan los ventiladores y se prenden las resistencias de calefaccin. Al igual que el sistema de riego el mismo que se activara segn este programado. De esta manera se garantiza un ptimo crecimiento de la planta cultivada.2.4 Palabras clave: Temperatura, microclima, germinador, sensores, resistencias, automatizacin, humedad, pics.

2.5 Introduccin

El germinador inteligente crearaun ambiente con el microclima, apropiado para el ptimo desarrollo de una planta especfica, por lo tanto, con el objetivo de obtener la temperatura apropiada, la humedad relativa y la luminosidad del ambiente y con la ventaja de poder manipular estos recursos, se puede alcanzar alta productividad, en cualquier poca del ao, de esta manera alargar el ciclo de cultivo, a bajo costo, en menos tiempo, con menor impacto ambiental, protegindolos de las lluvias, el granizo, las heladas o los excesivos vientos que pudieren perjudicar el cultivo.La importancia del presente proyecto est centrada en conocer ciertos parmetros acerca de la germinacin de las plantas para su crecimiento ptimo.

2.6 Materiales y Metodologa

Temperatura

Es el factor ms importante dentro del sistema de germinacin, ya que el crecimiento y/o desarrollo de los cultivos se detienen por debajo de los 10-12 Cy por encima de los 30-32 C. As mismo se deben aclarar los siguientes conceptos de temperaturas, que indican los valores objetivos a tener en cuenta para el buen funcionamiento del cultivo y sus limitaciones: Temperatura mnima letal. Aquella por debajo de la cual se producen daos en la planta. Temperaturas mximas y mnimas biolgicas. Indican valores, por encima o por debajo respectivamente del cual, no es posible que la planta alcance una determinada fase vegetativa, como floracin, fructificacin, etc. Temperaturas nocturnas y diurnas. Indican los valores aconsejados para un correcto desarrollo de la planta. El exceso de temperatura causa dao en la morfologa y en los distintos procesos fisiolgicos de las plantas, como son:1. la formacin floral, 2. la quemadura de hojas, 3. la mala calidad del fruto, 4. el exceso de transpiracin, 5. el acortamiento de la vida del cultivo, 6. la reduccin de la fotosntesis neta debido al exceso de respiracin [1].TOMATEPIMIENTOBERENJENAPEPINOMELNSANDA

T mnima letal0-2(-1)0(-1)0-10

T mnima biolgica10-1210-1210-1210-1213-1511-13

T ptima13-1616-1817-2218-1818-2117-20

T mxima biolgica21-2723-2722-2720-2525-3023-28

T mxima letal33-3833-3543-5331-3533-3733-37

Tabla 1.Exigencias de temperatura para distintas especies[2]Sistema de Control del Invernadero:-Ventilacin lateral, Ventiladores diseados para operar de forma automtica, por decisin del programa controlador.-Extractor, colocado en la parte alta del invernadero para expulsar el aire caliente y renovarlo de accionamiento automtico.-Refrigeracin por goteo de agua, Este actuara en un da caluroso en el que el sistema de ventilacin no logre disminuir la temperatura mxima.Humedad RelativaLa humedad relativa es la cantidad de agua contenida en el aire dentro del germinador, es el factor climtico que puede modificar el rendimiento final de los cultivos. Cada especie tiene una humedad relativa ambiental idnea para vegetar en perfectas condiciones.Existe una relacin inversa entre la temperatura con la humedad por lo que a elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por lo tanto disminuye la humedad relativa. Con temperaturas bajas la humedad relativa baja. Cada especie tiene una humedad ambiental idnea para vegetar en perfectas condiciones: al tomate, al pimiento y berenjena les gusta una humedad relativa sobre el 50-60%; al meln, entre el 60-70%; al calabacn, entre el 65-80% y al pepino entre el 70-90%.La humedad alta favorece a la transmisin de plagas, enfermedades y abortos florales. La humedad baja podra secar las plantas [1].Sistema de Control del Germinador: Para poder evitar una humedad excesiva, debemos de regar a las primeras horas del da y suspender el riego en el caso de tener la humedad relativa alta dentro del sistema de riego programado ya que tendremos el mismo efecto expuesto anteriormente. Si el grado de humedad es demasiado bajo, vaporizando las plantas de forma peridica. Sensores de humedad activan el sistema de riego Cooling System para elevar a la humedad. Ventilacin lateral, controlada por software y sensores programados para los diferentes tipos de plantas. Das nublados y fros programacin de riego cort. [3]

RiegoEl riego es importante ya que tanto el exceso, como el defecto de agua en el suelo durante un tiempo prolongado, restringen el crecimiento de las plantas. [3]El objetivo del riego es aplicar al suelo una cantidad de agua, en forma oportuna y uniforme que satisfaga el requerimiento hdrico de los cultivos, con unos tiempos que depender de cada especie que sern sembradas dentro del germinador. Por tal motivo resulta conveniente conocer las caractersticas de dichas caractersticas (suelo-agua), la naturaleza y comportamiento de las especies cultivables y las estrechas interrelaciones que se establecen en el complejo suelo-agua explorado por los sistemas radicales (races) [4].Control del Germinador: Aplicar al suelo una cantidad de agua, en forma oportuna y uniforme que satisfaga el requerimiento hdrico de los cultivos, con un criterio conservacionista de los recursos el cual cuenta con sistema de riego controlado y programado por tiempo. La irrigacin incrementa la evaporizacin de la superficie del suelo, de ese modo reduce la temperatura de la superficie del suelo. Sensores y sistema de riego trabajan en conjunto para disminuir la temperatura por mtodo de evaporacin. Regar por las maanas para minimizar la condensacin, ya que esto podra ser una causa de enfermedades. Sistema de riego programado por las maanas. En das nublados y fros reduce el riego. Sensores coordina con el sistema de riego para reducir el tiempo de operacin. [3]Principio de un germinadorUn germinador provee un ambiente apropiado, tanto en el suelo como en el aire, para el cultivo de especies vegetales. Las razones principales que llevan a cultivar en invernaderos pueden enumerarse en: Proveen un microclima especial para el mejor crecimiento de los cultivos. Logran extender los tiempos de produccin. Protegen a los cultivos de las inclemencias del tiempo.Un invernadero inteligente es aquel que mediante sensores, actuadores y software, pueden controlar todas las variables sin la intervencin del hombre, logrando una produccin ms eficiente que la de un invernadero normal. [3]

MicroclimaUn microclima es un clima local de caractersticas distintas a las de la zona en que se encuentra. El microclima es un conjunto de afecciones atmosfricas que caracterizan un contorno o mbito reducido.Los factores que lo componen son la topografa, temperatura, humedad, altitud-latitud, luz y la cobertura vegetal. [5]SensoresEs un dispositivo que detecta fenmenos fsicos, como la energa, velocidad, aceleracin, tamao, cantidad, etc. Podemos decir tambin que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la seal que mide para que la pueda interpretar otro elemento.Conectados a un computador de modo que los valores censados puedan ser ledos por un humano. [6]Sensor de temperaturaEncargado de medir la temperatura interna del Invernadero. Cuando esta se encuentra por debajo del rango permitido, el sistema da la orden de cerrar las ventanas laterales y si es necesario encender la calefaccin para mantener el calor interior y proteger al cultivo de las heladas y cuando se encuentra por encima del rango permitido, las ventanas laterales de abren en caso de estar cerradas, el sistema activa el extractor y el sistema de evaporacin de agua Cooling System entra en funcionamiento. [6]Sensor de humedadEncargado de medir la humedad relativa del ambiente, cuyos datos se usaran para suspender el sistema de riego si sus valores son muy altos y de activar el sistema de vaporizacin Cooling System en caso que sus valores sean muy bajos. [6]Sensor de luzColocado en el interior. Encargado de recolectar los datos de la luminosidad interior, en caso de ser bajos (das nublados) se encendern las lmparas de sodio de alta resistencia para que la plantacin puede seguir con el proceso de fotosntesis y trabajara con el sistema de riego para que los das fros y de poca iluminacin acorte el riego y evitar un exceso de humedad. [4]

Funcionamiento de un sistema de control climticoPara controlar el microclima en el interior de un invernadero se utiliza un sistema de control realimentado, que se compone de cuatro partes fundamentales: Proceso: Variable a controlar (Ej. Temperatura). Sistema de medida o elementos que realizan una estimacin del valor de la variable a controlar y las dems variables que necesite el controlador (Ej. Sensor de temperatura). Controlador: Sistema que compara el valor actual de la variable a controlar con el valor deseado de sta y toma las decisiones oportunas para que la diferencia entre estos dos valores sea nula. (Ej. Computador y herramienta informtica que controlen las variaciones de temperatura). Actuadores: Son los dispositivos al que el controlador ordena funcionar para mantener a la variable en los lmites deseados. (Ej. Ventilacin, calefaccin, etc.). [5] Control en invernaderosEn un invernadero, se deben controlar todas la variables simultneamente, climticas y no climticas; internas y externas al invernadero. Por tanto, al controlador deben llegar las seales de todos los sensores que miden las variables anteriores. Para eso es necesario disponer de un multiplexor que recoja todas las seales para que el controlador pueda trabajar con ellas.Una vez que el controlador recibe las seales procedentes de los sensores que le informan sobre el estado de las variables, comprueba que stas se encuentren en los lmites permitidos y da las rdenes oportunas a los actuadores para alcanzar el estado global deseado. Si una de las variables no se encuentra dentro de su intervalo permitido da la orden al actuador correspondiente para que acte en consecuencia. Para activar un actuador se utilizan los rels, que son como interruptores que cierran los circuitos cuya misin es el arranque de estos actuadores.Debido a que el control del clima de un invernadero se compone de varios lazos de control, necesitando una gran capacidad de clculo y decisin, se suele utilizar un computador como controlador del sistema. [5]

2.7 Resultados y Discusin

El acondicionamiento de un sistema el cual controle todos los recursos en el crecimiento de un cultivo ya sea esta de la sierra o de la costa dentro del germinador inteligente incrementara la rapidez de su crecimiento dndonos como resultado un producto de buena calidad, libre de qumicos, plagas y efectos climticos dainos es por eso que la implementacin del sistema dentro de la productividad agrcola producir buenos beneficios.

2.8 Conclusiones

La tecnologa como podemos darnos cuenta abarca todas la reas productivas, y en la industria, ha demostrado que sin mucho esfuerzo se ha ido desarrollando rpidamente, respetando sobre todo el medio ambiente en los que estamos incluidos nosotros como seres humanos, en la actualidad nosotros tenemos una gran variedad de herramientas tecnolgicas que pueden facilitar los esfuerzos ecolgicos ya que el germinador inteligente sistematiza la crianza de distintas especies de plantas, sabiendo que debemos utilizar este recurso con mucho cuidado, pues as como los invernaderos ayudan al crecimiento inmediato de los cultivos, tambin la perjudican modificando el ecosistema de la fauna.Al final solo podemos decir que si ponemos al servicio de la naturaleza toda la tecnologa existente, podemos realizar un control exhaustivo que complementara todos los cultivos y tener un mejor producto e incrementar la productividad de las mismas.

2.9 Referencias bibliogrficas

[1] A. Moreno Vega, Mantenimiento y manejo de invernaderos, Paraninfo. [2] http://www.infoagro.com/, 23 02 2010. [En lnea]. Available: http://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htm. [ltimo acceso: 11 07 2015].[3] M. Arahal, Tcnica de prediccin con aplicaciones en Ingeniera, Sevilla, 2006. [4] E. A. Sciutto y . J. E. Mascarea , http://www.invernadero.8m.net/, 20 08 2011. [En lnea]. Available: http://www.invernadero.8m.net/capitulo2.html. [ltimo acceso: 17 07 2015].[5] S. Gliessman, Agroecologa, Turrialba, 2002. [6] A. Serna Ruiz, Gua Prctica de Sensores, 2010.

2.10. Fotografas y grficos