lunes, 21 de mayo de 2007


Tema

Sistema de control automático de temperatura basado en un calentador solar (de paneles solares) en un invernadero de jitomate ubicado en San Antonio Oxtoyuca, Hidalgo.

Área disciplinar

Sistemas de Control Automático
Microcontroladores
Electrónica de Potencia
Sensores de Temperatura
Paneles solares
Calentadores de agua
Horticultura

Unidad de observación

Invernadero de plantas de jitomate ubicado en San Antonio Oxtoyuca, Hidalgo.

Unidad de Análisis

Temperatura del aire dentro de un invernadero de plantas de jitomate.

Problema de Investigación

En la actualidad existen diversos sistemas de control automático y manual utilizados para controlar la temperatura del aire dentro de un invernadero. Desafortunadamente la mayoría de estos sistemas utilizan dispositivos que presentan algunos inconvenientes como por ejemplo los que utilizan calentadores alimentados con diesel o gas propano, los cuales producen una cantidad considerable de gases que contaminan al medio ambiente, además de que su mantenimiento y costo de adquisición es muy caro. Por esta razón, es necesario desarrollar nuevas tecnologías alternativas de menor costo y que además no causen contaminación.

Preguntas de Investigación

¿Cuál es el perfil de temperatura a seguir?, ¿En qué época del año y qué tan frecuente se presentan cambios indeseables de temperatura?, ¿Cómo afectan los cambios bruscos de temperatura a los cultivos?, ¿Qué tecnología existe actualmente para controlar la temperatura en el interior de un invernadero?, ¿Cuáles son las ventajas e inconvenientes de esta tecnología?, ¿Por qué es necesario diseñar e implementar un sistema capaz de controlar la temperatura dentro de un invernadero, cuya adquisición sea accesible a la economía de los productores, que su mantenimiento sea barato y sobre todo que no contamine al medio ambiente?, ¿A quien beneficiaría la implementación de este sistema?

Objetivo General

Diseñar un sistema de control automático de temperatura en un invernadero.

Objetivos Específicos

Estudiar los aspectos generales de la operación de un invernadero en el que se cultivan plantas de jitomate.
Conocer todas las variables involucradas en el proceso de crecimiento de la planta asi como las condiciones óptimas para su crecimiento.
Caracterizar los rangos de operación para la variable temperatura.
Proponer un esquema de control apropiado para la variable objeto de estudio (temperatura).
Estudiar el modo de operación de las celdas solares como modo alternativo para la generación de energía eléctrica que puede ser utilizada para alimentar un calentador de agua.

Justificación

En los últimos años se ha incrementado considerablemente el uso de invernaderos en el ámbito agrícola. Esto debido a que los invernaderos ofrecen diversos beneficios a los productores como lo es sembrar sus cultivos durante todo el año obteniéndose un mayor rendimiento de las plantas y una mayor calidad en los frutos.

Así como los invernaderos ofrecen varias ventajas, también presentan varios inconvenientes como lo son los cambios bruscos de temperatura que afectan de una manera importante el desarrollo de las plantas. Estos cambios de temperatura pueden causar daños irreparables tanto en las plantas como en los frutos, por ejemplo en las plantas las bajas temperaturas pueden causar que estas se quemen y los frutos pueden reventarse, y en ocasiones no se cuenta con la tecnología necesaria para poder controlar esta variable. Por tal motivo el presente trabajo de tesis esta encaminado a estudiar todos los aspectos que intervienen en el control de temperatura dentro de un invernadero así como diseñar un sistema de control de temperatura adecuado que permita solucionar los inconvenientes de costos de tecnología, de mantenimiento y de contaminación del medio ambiente.

Hipótesis

Cuando las condiciones climáticas en cuanto a temperatura no son las óptimas para los cultivos dentro de un invernadero, un sistema de control automático de temperatura basado en un calentador de celdas solares es de gran ayuda para contrarrestar los niveles bajos de temperatura, ya que este sistema es capaz de primeramente tomar muestras de la temperatura del aire y después activar un calentador solar para elevar la temperatura del aire hasta alcanzar los niveles requeridos. El combustible de este calentador (energía solar) es el adecuado de manera que no contamina en lo absoluto al medio ambiente contrariamente a como lo hacen los calentadores de gas y diesel que se utilizan actualmente. Además, si se llegase a implementar este sistema, se pretende que el precio de adquisición del mismo sea accesible para la mayoría de los productores agrícolas del país.

Por otro lado, este sistema a basado en un calentador de celdas solares no produce ningún ruido, no consume combustible (ya que solo funciona a base de la energía solar que es un recurso natural casi inagotable), el mantenimiento que necesita es mínimo, razón por la cual el costo de esta tecnología no seria muy elevado. De esta manera dicho sistema se instalaría afuera del invernadero de modo que las celdas solares puedan captar la máxima energía solar necesaria para posteriormente convertirla en energía eléctrica y así mas tarde utilizar dicha electricidad para activar los dispositivos de calefacción pertinentes que puedan aumentar la temperatura dentro del invernadero de acuerdo a las necesidades de los cultivos y lograr que los mismos alcancen su crecimiento óptimo.

Reflexión

La sobre explotación de los recursos naturales y energéticos es un problema muy evidente que se presenta en casi todos los países industrializados en todo el mundo. Por esta razón es muy importante impulsar el desarrollo de la investigación para la creación de nuevas tecnologías que beneficien a la sociedad y que sobre todo utilicen combustibles alternativos provenientes de fuentes inagotables.