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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sI.