Tesis-de-Proyecto-Hidroponico.pdf

June 18, 2018 | Author: JoseGregorioPerez | Category: Hydroponics, Agriculture, Soil, Horticulture And Gardening, Water
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NOMBRE DEL PROYECTOAUTOMATIZACIÓN DE LOS PRINCIPALES PROCESOS DE UN CULTIVO HIDROPONICO NFT. PRESENTA: AZUCENA OM JOSE LUIS GO PARA OBTENER EL TITULO DE: ING. MECATRONICO POZA RICA DE HGO., VER. 7 ENERO DE 2014 INDICE GENERAL N° PAG. INTRODUCCION..............................................................................................................................................1 1.1 -objetivos…………………………………………………………………………………………………………..2 1.2 -justificación………………………………………………………………………………………………...……2 1.3 – problema a resolver………………………………………………………………………………………..5 1.4 –metodología…………………………………………………………………………………………………….6 2 –DESARROLLO TEORICO………………………………………………………………………………………8 2.1 –hidroponía……………………………………………………………………………...……………………….8 2.2 -¿qué es la hidroponía?.........................................................................................................................9 2.3 -cómo funciona la hidroponía…………………………………………………………………………..12 2.4 -ventajas y desventajas de la hidroponía…………………………………………………………..15 2.5 -sustratos para la hidroponía y sus característica…………..………………………..………17 2.5.1-tipos de sustratos……………...………………………………………………………………………….20 2.6-técnicas hidropónicas........................................................................................................................25 2.6.1 - la hidroponía utilizando las técnicas de sustratos...........................................................25 2.6.2-técnicas de cultivos en solución................................................................................................27 2.6.3- raíz flotante (técnica estacionaria)..........................................................................................27 2.6.4- técnica laminar nutritiva (NFT)................................................................................................28 2.6.5 -técnicas hidropónicas aéreas.....................................................................................................29 2.6.6-técnica para forraje verde hidropónico..................................................................................30 2.6.7-composición y nutrición de las plantas hidropónicas……………………………………...31 2.7-elementos a considerar para realizar un cultivo hidropónico........................................34 2.8-factores de mayor importancia dentro de un cultivo hidropónico..............................37 3-SELECCIÓN DE UNA TÉCNICA DE CULTIVO HIDROPÓNICA PARA SU IMPLEMENTACIÓN.....................................................................................................................................41 3.1-experimentación con la técnica de cultivo NFT......................................................................42 3.2- diseño preliminar del cultivo hidropónico utilizando la técnica NFT.........................43 3.3-delimitación del área en la que se desarrollara el cultivo y su estructura…………...44 3.4-materiales para cultivo hidropónico NFT.................................................................................45 3.5-selección de las semillas a emplear y siembra........................................................................45 3.6-construcción de la estructura para un sistema de cultivo con técnica NFT...............47 3.7-fertilizante hidropónico para las plantas..................................................................................51 3.8-crecimiento de las plantas pasados algunos días después de la plantación..............52 3.9 -tiempos para el trasplante del germinador hacia el sistema NFT................................53 3.10-medios para contener la planta en el sistema NFT.............................................................53 3.11-sustrato para las plantas...............................................................................................................54 3.12-preparacion del fertilizante para las plantas.......................................................................54 3.13-¿cómo se siembran los cultivos?.................................................................................................55 3.14- extracción de las plantas de los semilleros...........................................................................56 3.15- inserción en tubos de PVC............................................................................................................60 4 -ELEMENTOS PARA LA AUTOMATIZACION…………………………………………………………64 4.1 -Automatización de los principales procesos de un cultivo hidropónico……………..64 4.2 -Instrumentación…………………………………………………………………………………………….65 4.3 -Microcontrolador pic16f877a…………………………………………………………………………65 4.4 -Microcontrolador Pic16f628a…………………………………………………………………………66 4.5 -Integrado 40106…………………………………………………………………………………………….68 4.6 -Sensor de temperatura LM35………………………………………………………………………….69 4.7 -Bomba hidráulica…………………………………………………………………………………………...70 4.8 -tipo de cultivo a utilizar…………………………………………………………………………………..71 4.9 -Factores de gran importancia dentro de un cultivo y procesos a automatizar……72 10 -Formas en cómo se realizara la automatización de procesos………………………….16 -La programación de cada uno de los microcontroladores……………………….…….78 4.87 4.86 4.79 4.75 412 -Simulación del comportamiento de los sensores…………………………………..80 4.11 –sistema de monitoreo de los sensores …………………………………………………………..89 .17 Diseño de los pcbs………………………………………………………………………………………….73 4.…….…………77 4....18 -Conclusiones y recomendaciones………………………………………………………………….19 –Bibliografía………………………………………………………………………………………………….14 -Parte de control automático………………………………………………………………………….15 -Sensores para la lectura de niveles……………………………………………………………….13 -establecimiento de fechas y visualización……………………………………………….4.81 4. combinando la hidroponía con un buen manejo de invernadero se llegan a obtener rendimientos muy superiores a los que se obtienen en cultivos a cielo abierto. hydro = agua y ponos = trabajo. En condiciones naturales. se realizó la selección y puesta en funcionamiento de un sistema automático que manejara dichos procesos. Cuando los nutrientes minerales de la tierra se disuelven en agua. Para ello es necesario tener una instalación que cuente con un cultivo hidropónico. Posteriormente. INTRODUCCION. de forma que se disminuya la intervención humana en sus cuidados y se obtengan mejoras en su desempeño. las raíces de la planta son capaces de absorberlos. Hoy en día esta actividad está tomando mucho auge en los países donde las condiciones para la agricultura resultan adversas. así como la reposición de agua y nutrientes consumidos por la huerta. el suelo actúa como reserva de nutrientes minerales pero el suelo en si no es esencial para que la planta crezca. 1 . La hidroponía o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. Los investigadores en fisiología vegetal descubrieron en el siglo XIX que las plantas absorben los minerales esenciales por medio de iones inorgánicos disueltos en el agua. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada. Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. los principales procesos involucrados en un cultivo hidropónico. La palabra hidroponía proviene del griego. para diseñar un sistema que controle de forma autónoma sus procesos y que sea ideal para el cultivo. Las tareas identificadas como las más críticas fueron la recirculación y oxigenación de la solución nutritiva. grava o perlita. es por lo cual nos dimos a la tarea de investigar en qué consistía esta técnica innovadora de la agricultura y teniendo los conocimientos necesarios para cultivar una planta de esta forma iniciamos la construcción de un cultivo hidropónico NFT (técnica de la película de nutrientes) .1. La construcción de un sistema de este tipo nos permitió estudiar y analizar. Este proyecto tiene como principal objetivo realizar la automatización de los principales procesos de un cultivo hidropónico. actividad que favorece principalmente a los productores masivos. Realizar la automatización de los principales procesos involucrados en un sistema de cultivo hidropónico. Hoy en día nos enfrentamos a un mundo en el que mientras más rápido se produzca y se venda es mejor. 3. 1.1 OBJETIVOS: Objetivo general.Identificar los procesos que con la automatización nos proporcionaran un mejor desempeño de sistema.Diseñar un sistema de automatización de los procesos de cultivo hidropónico utilizando un micro controlador y sensores en conjunto. 3. 2. de tal forma que con ello se reduzca la intervención humana en su manejo. finalmente aplicar dicho diseño a un sistema casero para observar su desempeño y nos proporcione información necesaria para poderlo aplicar a un sistema de producción comercial. con esto me refiero a las plantas y animales. Objetivos específicos. 4-Implementar el diseño realizado en un sistema cultivo hidropónico de lechuga casero y evaluar su desempeño. esto conlleva a que se modifiquen la mayor parte de los alimentos. pero que afecta a los consumidores como tal. que son forzados a crecer de forma rápida y con gran cantidad de químicos.2 JUSTIFICACIÓN.teniendo los conocimientos teóricos de esta técnica ponerla en práctica construyendo un cultivo hidropónico casero.1. ya que esos productos a largo tiempo provocan una serie de fallas en nuestro 2 . se obtenga un mejor desempeño del sistema y mayor producción. 1-Conocer los principales procesos involucrados en un sistema de cultivo hidropónico. cultivando la tierra. Desde hace mucho tiempo atrás en la época de los aztecas se practicaba una agricultura sobre jardines flotantes. con el tiempo se fueron perfeccionado estas técnicas hasta que surgió como tal La hidroponía o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales y sustratos en vez de suelo agrícola. esto ayuda a evitar el estancamiento y proporciona a las raíces el oxígeno que tanto necesitan. En México las personas que se dedican a la hidroponía lo hace de forma artesanal y la mayor parte de las personas dedicadas a la agricultura lo hacen de la forma tradicional. sobre los lagos actividad que le beneficiaba mucho a las plantas pues estas tomaban el agua que necesitaban directamente del lago. entre muchas otras. Algunos sistemas bañan las raíces con la solución nutritiva y utilizan una bomba de aire para oxigenar la solución de abajo. las cuales permiten un desarrollo sustentable en equilibrio con la naturaleza. este nutriente solución puede circular alrededor de las raíces ya sea por fuerza de gravedad . en respuesta a esto desde ya hace largo tiempo han surgido actividades de cultivo alternativas que satisfagan estas demandas. grava o perlita.organismo. además de que les permite obtener una mayor producción en muy poco espacio y se coloca como un medio de producción agrícola alternativo muy sustentable que incluso rebaza al cultivo tradicional en tierra. y rara vez están en contacto con las plagas y enfermedades del suelo. La cual consiste en que las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de las plantas. un medio inerte. La hidroponía es un técnica de cultivo muy utilizada en países europeos donde esta ocupa un 70% de los cultivo. Es por este motivo que se considera que la agricultura 3 . Debido a que las plantas hidropónicas reciben un casi perfecto equilibrio en su dieta . como arena lavada. debido a que solo necesitan una solución mineral . Por eso es mejor optar por productos que no contengan tantos químicos y por supuesto que al ser producidos sean de maneras más amigables con el medio ambiente. principalmente cáncer. Las plantas cultivadas usando las técnicas hidropónicas son generalmente más sanas que las plantas que se extraen del suelo cultivado. En un jardín hidropónico. en otras culturas de igual forma de hacia los mismo. o por la fuerza activa de una bomba . evitando así a los agricultores tener que regar las platas. hidropónica apenas inicia su desarrollo en México. De los pocos invernaderos que se instalan en regiones del país mucho de ellos fracasan debido a que las personas no conocen su funcionamiento o requerimientos, es por eso que automatización de un cultivo hidropónico proporcionara un mejor manejo de este tipo de cultivo ya que la mayoría de los procesos estarían controlados. Veracruz es una región agrícola, en la que casi no se conoce este tipo de cultivo que ofrece grandes beneficios, ya que es posible producir más en un menor espacio y mejores productos libres de pesticidas, además de que dicha actividad es incluso aplicada para forrajes que crecen rápidamente, que es de gran ayuda para épocas en las que no hay lluvias para que el pasto crezca de manera natural en la tierra, como mencionamos anteriormente se reduce, el uso de pesticidas para control de las plagas, preparación de suelos, incluso de trabajadores para realizar todas las actividades que conlleva la preparación de un cultivo, por ende se reduce costos de producción. Si se toman en cuenta las múltiples ventajas que presenta la hidroponía como un Medio para mejorar la producción y calidad de los alimentos, es de gran importancia que se desarrollen y se den a conocer para tener mejores rendimientos especialmente para una región como esta en la que sería una excelente opción tanto por su clima. La automatización es una de los pasos más básicos para agilizar y optimizar procesos productivos. Por qué nos permite tener un proceso más controlado y no necesitar mucha supervisión humana ya que los procesos serán realizados de forma automática. Es por ello que nos dimos a la tarea de diseñar un sistema de cultivo hidropónico casero, teniendo como base este diseño implementar la automatización de los principales procesos del cultivo, observar el desempeño del sistema en conjunto tanto en el nivel electrónico aplicado para la automatización asi como la respuesta del cultivo y en base a ello obtener conocimiento que nos permitan posteriormente realizar un diseño de ambos sistemas de manera más adecuada y poder aplicarse a nivel comercial. 4 1.3 PROBLEMA A RESOLVER. El cultivo hidropónico es un proceso delicado que requiere una supervisión y cuidados especiales, para los vegetales o plantas que se están cultivando ya que como sabemos estos dependen de un flujo de agua previamente preparado con elementos minerales que les proporciona los nutrientes necesarios para seguir creciendo, además de que es muy importante la oxigenación de las raíces de las plantas, estos son unos de los procesos más importantes en un cultivo hidropónico ya que se están desarrollando en un medio en el que naturalmente no se crecerían ni sobrevivirían. El conjunto de procesos que constituyen un sistema de cultivo hidropónico, involucran una cantidad de trabajo muy importante, actividades mediante un sistema automático, tendría que de no ser realizadas que ser realizado de manera manual durante todos días o el tiempo hasta que se desarrollen las plantas, ya que se estaría revisando que el flujo de agua llegue correctamente a todas las planta, encendiendo las bombas para oxigenar a las plantas y para alimentarlas. Tareas que de no ser cumplidas diariamente ocasionarían graves estragos en las plantas que se están cultivando. Como mencionamos anteriormente muchas de las huertas hidropónicas implementadas en nuestro país fracasan debido a que no se tiene el cuidado y el manejo adecuado de este sistema, Por lo tanto poder diseñar la automatización de un sistema de cultivo hidropónico casero , nos ayudaría a resolver muchos de estos problemas asociados al trabajo humano continuo que requiere un sistema de este tipo para un óptimo funcionamiento, siendo esto mejor aun cuando después de diseñado este sistema pueda ser aplicado en un cultivo hidropónico casero de lechugas, observar su desempeño y poder aplicarla a un sistema de cultivo más grande para una comercialización. 5 1.4 METODOLOGIA Para poder lograr a cabo cada uno de los objetivos planteados en este proyecto se llevaran a cabo cada una de las siguientes actividades las cuales nos ayudaran a conocer más a fondo sobre el tema de la hidroponía y sus requerimientos, dando como resultado una resolución a nuestro problema. Objetivo. Conocer los principales procesos involucrados en una huerta Hidropónica. Actividades. *- Buscar información en libros sobre cultivos hidropónicos. *- Buscar información en sitios web que ofrecen información y cursos gratuitos de hidroponía. *Investigar sobre técnicas y recomendaciones generales que mejoran el rendimiento del tipo de huerta hidropónica seleccionada. Identificar los procesos que con la automatización nos proporcionaran un mejor desempeño de sistema. *- Seleccionar las tareas de mantenimiento de la huerta que son repetitivas y que son las que mayor cantidad de tiempo consumen. *- Definir las tareas más delicadas de ejecutar, y que por su grado de importancia sería recomendable que se hicieran de forma automática y no manual. *- seleccionar el tipo de cultivo hidropónico ya sea flotante o o por conducción NFT. Diseñar un sistema de automatización para los procesos de un cultivo hidropónico casero, utilizando un microcontrolador. *- seleccionar el tipo de microcontrolador a utilizar tomando en cuenta cada una de las variables que se van a estar manejando en el sistema. *- seleccionar los sensores y diseño de etapas de potencia para las cargas que 6 *. para observar su desempeño y obtener información para una aplicación comercial.seleccionar los materiales básicos para el sistema.seleccionar el lugar donde se realizara la instalación del sistema. *. *. *. *seleccionar el tipo de plantas a cultivar así como el fertilizante adecuado.programar el microcontrolador para leer los sensores y activar las cargas según sea el caso. así como los equipos para la automatización.serán accionas en su caso serán bombas de suministro. *siembra de las plantas elegidas *.hacer el trasplante de las plantas hacia el nuevo lugar de desarrollo y poner en marcha el sistema.construir la parte que albergara a las plantas así como la conducción del agua en el sistema. *. *.instalar los sensores y equipos. 7 .examinar el crecimiento de las plantas durante su etapa de desarrollo y evaluar el desempeño del sistema. *. Implementar en un cultivo hidropónico casero la automatización de procesos. *observar el sistema y adaptar a este la automatización de los procesos más importantes y repetitivo.plantear posibles mejoras o modificaciones al sistema para mejorarlo y llevarlo a cabo en un invernadero. Desde hace algunos años la 1 fig.1 Hidroponía Desde sus inicios las grandes civilizaciones base de su tuvieron como desarrollo y prosperidad. la hidroponía comercial se extiende en el mundo. 8 . donde William F. también Los principios son encontrados en China. Gricke. Las técnicas de cultivo se mejoraron y se desarrolló la hidroponía. La hidroponía es tan antigua como la misma civilización humana. Durante la segunda guerra mundial las fuerzas aliadas instalan en sus bases sistemas hidropónicos para proveer de vegetales y frutas frescas a las tropas en conflicto. estos terrenos quedaban completamente fértiles para cultivarse. en los famosos Jardines Colgantes. profesor de la Universidad de California.: agricultores construyendo chinampas sobre el lago de Xochimilco. para mejorarlas y el uso de agentes químicos para combatir plagas. el término como tal fue acuñado 1929. aplicación de la ciencia en la agricultura permitió la modificación genética de las plantas. Egipto e India. estaban fabricados de un armazón y lodo que se construían en el lago de Xochimilco. en lo que probablemente fuera uno de los primeros intentos exitosos de cultivar plantas hidropónicamente. la agricultura ya que constituía su principal fuente de alimento. A partir de esto.2 DESARROLLO TEÓRICO 2. que quiere decir (trabajo en agua) y consiste en cultivar plantas en agua. pero muchos creen que la hidroponía empezó en la antigua Babilonia. los inicios de la hidroponía en México. define el proceso como hidroponía que significa "trabajo en agua ". Davis. esta técnica ya antes era usada por los aztecas con el uso de chinampas las cuales eran un tipo de jardines flotantes. por siglos las técnicas de cultivo se fueron perfeccionado y transmitidas de generación en generación. las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta.: plantación de tomate hidropónico en sustrato de coco en etapa de cosecha. y literalmente significaría trabajo en el agua. ya sea por la falta de agua. consiste en la incorporación de los nutrientes que la planta necesita para crecer en el agua de riego. esto se logra mediante soluciones nutritivas. de forma que la planta se nutre a través del agua con que también se hidrata. los cambios climáticos. En síntesis. También se le conoce como la agricultura del futuro ya que forma parte de la agricultura sustentable y alternativa. buscado Por ello es que han alternativas tecnológicas que permitan cultivar a cualquier persona productos de calidad a bajos costos en pequeños o espacios y que permita grandes producir 2 fig. La hidroponía es una técnica que permite cultivar plantas sin la necesidad de tener suelo como sustrato. la poca fertilidad de los suelos. espacio. todo el año. Se puede dar de manera exitosa tanto en pequeña como a gran escala.2 ¿Qué es la hidroponía? El término hidroponía procede de las palabras griegas hydro (agua) y ponos (trabajo). El éxito de dicha técnica de cultivo. por la sobre explotación de suelos. La hidroponía surgió por una necesidad debido a que la mayoría de las aéreas agrícolas ya no son tan productivas como algún tiempo lo fueron.2. pero en México este tipo de agricultura se utiliza principalmente de manera artesanal y pocos conocen su función. 9 . .La hidroponía te permite diseñar estructuras simples y/o complejas favoreciendo las condiciones ambientales idóneas para producir cualquier planta de tipo herbáceo aprovechando cualquier área en su totalidad (azoteas jardines.. terrenos escabrosos.Sostener a la planta 2. Es una técnica desarrollada a partir del conocimiento de la planta proporcionada por una gran cantidad 3 fig. Es por ello que la hidroponía toma las 3 bases para un buen desarrollo de la planta los cuales presento a continuación. La tierra de cultivo tiene tres funciones fundamentales para el desarrollo de la planta: 1. estas condiciones. pero sin los inconvenientes que la tierra representa (residualidad de sustancias nocivas. la hidroponía es la técnica racional de la sustitución. pues se trata de proveerle a la planta 4 fig: Primer experimento hidropónico en el cual se colocaba una planta en un vaso con un corcho y solución nutritiva.Proveer nutrientes 3. altas concentraciones de microorganismos).Reserva de humedad Considerando esto. etc) sin importar las dimensiones como el estado físico de estas.. 10 . de investigadores que sacaron conclusiones de sus propios experimentos. : Cultivo hidropónico vertical de lechuga usando tubos de pbc como medio de conducción de agua para alimentar alas plantas. suelos infértiles. Por ejemplo.: ejemplo de cultivo en suelo y cultivo hidropónico se observa la gran diferencia en la capacidad de producción de esta técnica. En países de primer nivel especialmente los que cuentan con poco territorio como Holanda. etc. sin embargo en este proyecto te mostraremos que no es así.Esta agricultura sin suelo (hidroponía) lamentablemente no ha sido difundida en gran parte de nuestro país hecho que hace que la gente crea que es muy complicada de utilizar y que solo personas muy capacitadas con altos grados de conocimientos en plantas podrían realizarlo. esta relación es parecida a otras verduras como tomate cilantro. Teniendo en cuenta que un país con poco territorio para cultivo o con territorios que no son aptos para la agricultura tradicional constituye un gran avancé ya que les permite tener cultivos en áreas donde antes no crecería ningún tipo de planta debido al suelo o las elevadas temperaturas. por lo contrario es muy práctica y tiene muchas ventajas. repollo. china. mientras que mediante el huso de la hidroponía se pueden llegar a tener hasta 25 – 30 plantas de lechuga por metro cuadrado. 11 . 5 fig. lechugas que se cultivan el suelo en promedio se siembran entre 6 – 8 plantas por metro cuadrado. Japón Israel Bélgica y España son los que lideran en el uso de esta técnica de cultivo debido a sus beneficios ya que los rendimientos obtenidos con hidroponía superan enormemente a Las producciones llevadas a cabo en tierra. pero con los recientes avances es posible controlar el clima en el que crece la planta y tener producción todo el año. perlita. en el cual viene un diagrama de los principales elementos de un cultivo hidropónico NFT . arena. Existen varias formas de cultivar pero todas tienes el mismo principio. La cual básicamente Consiste en cultivar las plantas en recipientes. Debe mantenerse este sustrato siempre húmedo. arcilla expandida. no solo es para grandes productores. hidratando sus raíces constante mente para que crezca sanamente. se observa como el agua con nutrientes pasa sobre las raíces de las plantas . 2. con sustratos formados por diversos materiales. es una alternativa para todo tipo de personas. que ofrezcan a la planta todos los nutrientes que necesita.3 ¿Cómo funciona la hidroponía? Antes de explicarles cómo funciona deben saber que el uso de la hidropónica. el agua llega a un tanque de captación y vuelve a regresar a los tubos para pasar de nuevo sobre las raíces. lana de roca. y de los que carece al no estar en tierra. piedra molida. como serrín. etc. incorporando al agua una combinación de abonos químicos.Tubos hacen llegar el agua hasta las raíces de las plantas para que están la absorban en la imagen se muestra un ejemplo de cómo funciona una técnica hidropónica ala que se le conoce como técnica de la película de nutrientes (NFT) . pero con buen drenaje. Agua con nutrintes Contenedor o conductor del agua a las raíces de la planta 1.2. También se suele utilizar espuma como sustrato para que la planta se sostenga y sus raíces absorban el agua. esta actividad ayuda además ala oxigenación del agua 12 .El agua se vierte el los tubos. usar una solución con nutrientes sobre las raíces de la planta. Para hacer eficiente estas técnicas necesitas implementar un fertilizante para preparar una solución nutritiva que contengan los elementos esenciales para el desarrollo de la planta Pero como sabemos en este mundo nada es perfecto. humedad. en sistemas re-circulantes. y cuenta con algunas desventajas que son casi imperceptibles como el costo inicial el cual resulta elevado. sin embargo esto es una mentira ya que están fácil dejando claro que cualquier persona lo pude hacer ya sea un ama de casa . agua y nutrientes. esto se debe a la falta de información y que no nos permite adoptar la idea de las plantas como un ser vivo. Medios de anclaje y sostén hacemos referencia a sustratos o estructuras. Técnicas de cultivo hidropónico Hidroponía Medios de anclaje y sostén. así que también la hidroponía tiene sus defectos. A partir de este principio se desarrollaron técnicas que se apoyan en sustratos (medios que sostienen a la planta). en el jardín y 13 .Solución nutritiva. Otra parte muy importante de la hidroponía es que permite atender las necesidades alimenticias sin pensar en grandes densidades o mayor número de plantas. cada uno de estos constituyen la parte fundamental de las técnicas hidropónicas. flotantes y aéreos sin perder de vistas las necesidades de la planta como temperatura. las cuales permitirán hacer fluir o mantener la solución nutritiva por ciertos periodos. con esto nos referimos a lograr cultivos hidropónicos en casa. esta deficiencia de conocimientos a rezagado hasta cierto punto a la hidroponía permitiendo creer a la gente que solo los agricultores o personas dedicadas al estudio de la plantas lo puede practicarla. Estos elementos son esenciales para producir cualquier planta en forma hidropónica. un niño o un físico matemáticos . Control de maleza Se tiene mayor presencia Disminuye la población y de malezas resultan casi inexistentes Enfermedades y patógenos en el suelo Son propensas a No existen patógenos enfermedades producidas debido a que se sustituyó por el suelo el suelo Agua Tiende a un estrés hídrico debido que aunque le suelo tenga agua no está disponible en su totalidad. flores y pequeños arbustos o frutillas con mayor atención pero funcional permitiéndote crear un huerto urbano permitiéndote crear una alimentación saludable como una buena forma de terapia ya que ayuda a bajar los altos niveles de estrés. Mostrándoles las ventajas de esta sobre el suelo para producir.la azotea ya sean hortalizas. No existe tal estrés ya que las técnicas hidropónicas tienen siempre disponible el agua 14 . A continuación presentamos un cuadro comparativo de los aspectos esenciales a cuidar cuando se realiza cultivos en suelo. Sin suelo hidroponía Nutrición de la planta Es difícil controlar debido a Se tiene estabilidad su variabilidad por el permitiendo monitorear y medio ambiente corregir Espaciamiento Se limita su fertilidad y la Altas densidades y mayor densidad de plantación es aprovechamiento de menor espacio y luz. Sobre suelo. Características esenciales. y sin suelo. Además es posible corregir fácil y rápidamente la deficiencia o el exceso de un nutriente. Ventajas Se puede lograr un balance ideal de aire. así como también se puede tener un adecuado control del pH del cultivo. En pequeña escala la inversión inicial es baja y la recuperación es siempre rápida. ya que se puede tener una humedad uniforme y controlada de los cultivos mediante la manipulación de los drenajes.: los cultivos hidropónicos ofrecen la ventaja de productos limpios. 6 fig. Es posible cultivar repetidamente la misma especie de planta y realizar varias cosechas al año. Este ahorro es particularmente grande en los sistemas re circulantes. agua y nutrientes. se tiene la posibilidad de enriquecer los productos alimenticios con sustancias como vitaminas o minerales.2. Además se logra uniformidad de cultivos y excelentes condiciones para semilleros.4 Ventajas y desventajas de la hidroponía. Adicionalmente. Es posible obtener un gran ahorro en el consumo de agua dado que los drenajes se pueden controlar. Casi no hay gasto en maquinaria agrícola ya que no se requiere preparar la tierra para sembrar. Esto es debido a que no seda el fenómeno de agotamiento de suelos. que no desperdician agua durante su crecimiento ya que esta se esta recirculando en el sistema para ser absorbida totalmente por las plantas. 15 . Desventajas Se requiere cuidado con los detalles y para su manejo a escala comercial se necesita de conocimiento técnico combinado con la comprensión de los principios de filosofía vegetal y de química orgánica. No existe una difusión amplia de lo que es la hidroponía. los cultivos hidropónicos son extremadamente sensibles a la falta de agua. 16 . No es tan sensible a fenómenos meteorológicos si se tiene una adecuada protección de los mismos. Se obtiene una mayor calidad y un crecimiento más acelerado de las plantas y mayor limpieza e higiene de los cultivos. A diferencia de los cultivos en tierra. esto hace que quien ya cuenta con dinero invertido en maquinaria y 7 figura. terrenos para cultivos tradicionales opte por no hacer el cambio a la hidroponía. También se tiene más alto rendimiento por superficie debido a que permite una mayor densidad de población. Se requiere de agua continuamente.Se tiene una reducción de costos de producción a mediano plazo. incluso por periodos cortos de tiempo. Además de que permite el uso de terrenos no aptos para la agricultura tradicional. Se necesita conocer y manejar la especie que se cultive en el sistema. clima controlado o cobertura de cultivos. En el ámbito comercial el gasto inicial es relativamente alto. Inspección de fresas hidropónicas. debido a un mayor control del entorno. ya sea con sistemas de invernadero. Se reduce en gran medida la contaminación del medio ambiente y los riesgos de erosión. que protege y da soporte ala planta para el desarrollo de la raíz en las hortalizas y flores. determina la posibilidad de que la planta tenga disponibles los nutrientes para que esta pueda realizar sus procesos metabólicos (fotosíntesis. -retención de humedad La retención de humedad por el sustrato. La fibra de coco como sustrato promueve el buen anclaje de las raíces. es por ello que se recurre a realizar mezclas de los mismos. ya que estos debían de reunir una serie de características que fuesen favorables para nuestro cultivo. ¿Qué es un sustrato hidropónico? Un sustrato es un medio solido e inerte. 8 figura: ejemplos de sustratos más usado en hidroponía. menos frecuentes serán los riegos. no siempre un sustrato reúne todas las características deseables. a continuación enlistaremos algunas de las propiedades generales que debe de reunir un buen sustrato. permitiendo que la solución nutritiva se encuentre disponible para su desarrollo. 17 . traspiración. Para que esta retención de humedad se encuentre disponible va a depender mucho de su granulometría (tamaño de las partículas) y porosidad (espacio que hay entre las partículas). ¿Qué características debe tener un buen sustrato? Desde los inicios de la hidroponía los sustratos eran considerados como un material de gran importancia. procesos reproductivos).2. respiración y 9 figura: piedra porosa con buena aireación. Sin embargo. además propicia la aireación y retiene la cantidad necesaria de agua. Mientras más elevada sea la capacidad de retención de agua del sustrato. buscando que unos aporten lo que les falta a otros.5 Sustratos para la hidroponía y sus características. después de que éste se haya saturado de agua y haya terminado de drenar. la solución nutritiva se mueve verticalmente a través del perfil del mismo. Es esencial cuando se utiliza un sistema de riego por goteo. esto se define como la proporción del volumen de oxígeno que se encuentra disponible en el sustrato. Los sustratos más inadecuados son aquellos que se desmoronan fácilmente con la acción del agua. 18 . Durante todo este proceso la raíz de nuestra planta debe tener una respiración adecuada 10 figura: un buen sustrato permite la oxigenación de las raíces y por ello es importante elegir un sustrato con estructura estable. haciendo que las raíces de las plantas encuentren una humedad homogénea en todo el recipiente -Capacidad de aireación en la raíz El nivel de capacidad de aireación óptimo varía entre un 20% y un 30%. llegando rápidamente al drenaje y dejando zonas secas en las cuales no se puede desarrollar las raíces haciendo que la planta no se desarrolle bien o no crezca adecuadamente. Es por ello que la estabilidad de las propiedades físicas son de vital importancia en cultivos de larga duración. el agua es absorbida en todas direcciones. muy poroso y la aireación complementaria de la solución.-La capilaridad Esta propiedad consiste en que el sustrato tenga la capacidad de absorber y distribuir en todas las direcciones la solución nutritiva a través de los microporos. por lo antes mencionado se considera que los sustratos utilizados en hidroponía proporcionan mayor oxigenación en comparativa a la obtenida en suelos naturales. -Estabilidad física La compactación y descomposición del sustrato puede causar una reducción en el espacio poroso y en la capacidad de aireación a lo largo del cultivo. Cuando el sustrato no tiene capilaridad. en el cual se necesita que el agua se distribuya horizontalmente a partir del punto de goteo. ya que de esta forma evitaremos el peligro de la falta de oxígeno en la zona radicular (raíces). Cuando el sustrato tiene una buena capilaridad. deberá permitir un buen drenaje. es recomendable que este sea liviano para poder tener un fácil manejo. en este sentido. debemos aplicar mayor cantidad de riegos. fibra de coco. -Biológicamente inerte El sustrato hidropónico debe ser a diferencia del suelo. incluso antes que otras condiciones. el sustrato a utilizar por eso es recomendable que hagas una cotización sin sacrificar la calidad de tu producto. infecciones o enfermedades a nuestros cultivos. pero nunca debemos de inundar el sustrato. -Bajo costo Generalmente este factor determina. Cuando una planta hidropónica requiere una mayor cantidad de solución nutritiva o agua. vermiculita. ya que esto va contra la disponibilidad del oxígeno. -Químicamente inerte significa que No debe suministrar ningún elemento que pueda representar una alteración en la solución nutritiva. un medio carente de actividad biológica. 19 . -Disponibilidad Esta es una condición lógica. Al seleccionar el sustrato debemos de cerciorarnos que este disponible en el medio.-Liviano El peso del sustrato determina la resistencia del montaje hidropónico. algunos de los sustratos más livianos utilizados en la hidroponia son: perlita. cualquier presencia de microorganismos o insectos tendría un carácter contraproducente ya que puede causar daños. lana de roca. -Buen drenaje Todo tipo de recipiente y de sustrato que se estén utilizando. pero a veces no se toma en cuenta. En nuestro país existen una serie de sustratos que pueden ser empleados para el desarrollo de cultivos hidropónicos. desde el punto de vista biológico es completamente libre de microorganismos. En términos generales los sustratos se pueden clasificar en tres grupos: Sustratos Inorgánicos. su origen es volcánico. Es un material disponible en nuestro país. En este grupo se incluyen los sustratos que tengan 11 figura: ejemplos de sustratos usados en hidroponía. La grava proporciona una excelente aireación. 20 . -Piedra pómez. sin embargo la retención de humedad es muy escasa de un 17% aproximadamente. estos se utilizan solos o en mezclas. así como una breve descripción. en busca de obtener las mejores condiciones para el desarrollo de las plantas y asimilación de solución. las que miden alrededor de 1 a 2 mm de diámetro son las que se utilizan en la hidroponía. La grava son pequeñas partículas que se obtienen de materiales procedentes de depósitos naturales o canteras que son triturados.1 Tipos de sustratos. posee una buena estabilidad física y durabilidad.5. Enseguida te mencionaremos aquellos que puedes utilizar.2. Posee una retención de agua de un 38%. partículas mayores a 2 mm de diámetro. -Grava. -Perlita. es ligero y con una apariencia esponjosa. En nuestro país se utiliza con gran éxito. -Vermiculita. de origen volcánico. La capacidad de retención de agua es de un 49%. en cuanto a retención de humedad tiene un 63%. sin embargo posee partículas muy pequeñas las cuales tienen que ser eliminadas mediante lavados para evitar que se encharque nuestro cultivo. El tamaño recomendado debe encontrarse entre 5 y 15 mm. 21 .5 . Se utiliza y es recomendable para lugares de clima cálido debido a que tiene una capacidad de retención de humedad del 68%. tiene una baja densidad con buenas propiedades. La vermiculita es un silicato de aluminio con una estructura laminar. La perlita es básicamente un silicato de aluminio de origen volcánico. Algunas de las grandes ventajas como sustrato es la capacidad que presenta para mantener la humedad constante a lo largo de la zona radicular.-Roca volcánica o tezontle. Es un material rojizo.2 mm. así mismo tiene una excelente capacidad de aireación gracias a su porosidad. tiene una capacidad de expansión de hasta 12 veces su volumen. de color blanco a grisáceo. -Arena de río Este material heterogéneo cuenta con una capacidad de retención de agua del 56% y para que sea utilizado en hidroponia se recomienda adquirir arena de 0. En México existen yacimientos en el estado de Chihuahua. en seguida te mencionaremos algunos de importancia para la hidroponía. solo si éste fue sometido a un proceso de eliminación de las sustancias tóxicas. Sin embargo este sustrato tiene una retención de humedad de un 54% lo que es ideal para climas templados y secos. Las arcillas expandidas son de gran utilidad para el cultivo de orquídeas. -Aserrín El aserrín abunda y es muy barato en algunas regiones de México por ejemplo en Chihuahua y Durango. No todos los aserrines ofrecen buenas condiciones para el cultivo hidropónico. tiene la capacidad de retener humedad de hasta un 78% y muy ligero permitiendo que la raíz tenga un buen desarrollo.-Arcillas expandidas. tiene una buena capacidad de drenaje libre y proporciona una buena aireación. -Lana de roca. una de las principales características es que presenta un pH neutro. Dado el desconocimiento de que se tiene de la procedencia no es muy utilizado. así como de productos importados de otros países. Sustratos Orgánicos Estos grupos regularmente son productos de desecho de alguna actividad agropecuaria o industrial. La lana roca se obtiene de pequeñas fibras hechas de roca. sobre todo aserrín de pino. 22 . ya que este es muy liviano y su capacidad de retención de humedad es baja. ya mezclado. -Cascarilla de café. La retención de humedad que tiene es muy buena con un 57%. esto permite que se mantenga químicamente estable. posee características similares a las de fibra de coco. 23 .-Fibra de coco. es muy utilizado para la germinación y desarrollo por sus características con una excelente retención de humedad (70%). El peat moss es un material importado a nuestro país procedente por lo general de Canadá. con un 40%. se genera después de que el fruto del cocotero ha sido procesado con fin de obtener las fibras más larga. -Cascarilla de arroz. pues se descompone en pocos días. La cascarilla de arroz se utiliza fundamentalmente con grava. pero es de muy corta vida. es bueno para oxigenar sustratos. Esta fibra de coco es empleada en hidroponia la cual tiene una alta relación de carbono/nitrógeno. La Fibra de coco se encuentra dentro de los residuos agroindustriales de origen tropical. Es un sustrato de baja capacidad de retención de humedad. no requiere de ningún proceso. -Peat moss. para oxigenar y disminuir el peso de los sustratos. D) El Foamy Agrícola es una espuma fenólica. pero la mayoría ha desparecido del mercado ya que muchos productores no lo aceptaron. Se han producido. Se emplea en la confección de semilleros y es mezclado con otros sustratos livianos. Se utiliza como material de relleno. C) Espuma de poliuretano. actuando como medio físico para dar soporte a la planta. probado y promovido un determinado número de polímeros de geles. utilizada en la hidroponía. logra un balance ideal de agua y aire y al ser de lenta descomposición no necesita reponerse en el cultivo por más de seis años. 24 .Sustratos Sintéticos -Geles. A) Espuma de polietileno. -Espuma sintética. drenaje. muchos de los métodos hidropónicos actuales emplean algún tipo de medio como grava arenas o piedras pómez. cada una es escogida según. tamaño y desarrollo de la planta sin perder de vista los procesos fisiológicos de esta conforme al diseño para su producción. Antes que nada quiero recordarles que como vimos anteriormente un sustrato es un medio para generar el sostén de la planta como anclaje de la raíz no necesariamente inerte esto dependerá del clima de la zona o las necesidades de cada persona. 12 figura: técnicas que utiliza la hidroponía..6 Técnicas hidropónicas.1 La hidroponía utilizando las técnicas de sustratos. aserrines. aireación y facilidad de absorción de nutrientes en este último lo que nos interesa es que la planta pueda tomar los nutrientes sin ningún problema para su desarrollo. En la hidroponía existen diferentes formas de cultivo. 2.2. tipo de planta y de su conveniencia. cascarilla de 25 .6. La técnica de sustratos consiste en medios que ancle la raíz y den sostén a la planta manteniendo la humedad. carbones. arcillas expansivas. a continuación conoceremos las técnicas hidropónicas y explicaremos en qué consisten. de las cuales Nosotros debemos de seleccionar la técnica hidropónica adecuada para sustituir al suelo atendiendo la forma. con riego por goteo. Pepino y tomate hidropónico. 13 figura.arroz. 14 figura: cultivo hidropónico de chile habanero utilizando sustrato orgánico de fibra de coco. variando principalmente del tipo de suelo en donde se colocan las plantas. 26 . Esta técnica es la más utilizada ya que se pude usar cualquier material de tipo orgánico e inorgánico siempre y cuando no afecta a la solución nutritiva o genere problemas con esta. cultivado sobre sustrato. Existen varias formas de cultivo en sustrato. etc. a los cuales se les llama sustratos a los cuales se les añade una formula nutritiva disuelta en agua (solución nutritiva) que contiene todos los elementos esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas. hierbabuena. berros. 15 figura. albahaca. Raíz flotantes. resultando impráctico en algunos casos.2.3 Raíz flotante (técnica estacionaria) Otra variante de la hidroponía es la técnica de raíz flotante en la cual las raíces de las plantas se encuentran sumergidas total o parcialmente en la solución de agua y sustancias nutritivas. apio y para hierbas aromáticas como la mejorana. también con agujeros para las plantas. Ha sido probado con fresas.2 Sistemas de cultivo en solución. acelga. y menta. utilizándose principalmente para la producción de hortalizas tales como lechuga. Algunos de estos sistemas utilizados se enuncian a continuación. 2. perejil.6. aunque también se 27 . El principal medio de cultivo como su nombre lo indica es la solución nutritiva. dependen de los recipientes en donde se coloca la solución nutritiva y si se recircula o no. presenta algunas dificultades con esta última hortaliza debido al peso de sus frutos. Al igual que el sistema de cultivo en sustrato. pepinos y tomates.6. las plantas están sobre una plancha de duroport (esterofon) insertadas en agujeros y flotan sobre la solución con nutrientes. col. Los soportes más utilizados son las tuberías con agujeros pero también se utilizan sistemas de flotación con láminas de estereofón. En ambos casos lo más común es el uso de pequeñas canastas en donde se colocan las plantas. En esta técnica se necesita de algún medio que soporte la planta sobre el agua para que la misma no se hunda. 6. 28 . así como también por el tamaño de las raíces de las plantas a cultivar para obtener una buena circulación de la solución. betabel. Un sistema hidropónico tipo NFT en canales de PVC se muestra en la figura [10]. por su fácil implementación y circulación de la solución. Ejemplo de sistema NFT. NFT). papas. algunos utilizan camas o albercas como en el sistema de raíz flotante. la solución está en recirculación constantemente formándose una película delgada de nutrientes de 3 a 5 milímetros con la finalidad de que las raíces se puedan oxigenar. 16 figura.. variando el diámetro de los tubos según la densidad de las plantas colocadas en ellos. usando tuberías para transportar el agua hacia las raíces de las plantas.4 Técnica laminar nutritiva (NFT) En la técnica laminar nutritiva (Nutrient Film Technique. rábanos. por lo antes mencionado es que no se recomienda cultivar estas plantas en sistemas como NFT y Raíz flotante. 2. ya que este tipo de plantas son muy susceptibles al exceso de agua ocasionando pudrición y muerte. Este sistema se usa por lo regular en tubos de PVC. En el caso de producción de órganos subterráneos de almacenamiento como zanahorias. resulta indispensable que el desarrollo se realice bajo la técnica de siembra directa para controlar la humedad en el sustrato. cebollas.. Existen varios tipos de medio de cultivo. pero con la recirculación de la solución nutritiva o en canales rectangulares o cilíndricos.pueden utilizar trozos de esponja con agujeros para sujetar a Las plantas del punto en el cual su tallo se une con su raíz y se utiliza una bomba que oxigene el estanque. . aparte de un cubo de propagación si las plantas se empezaron de semilla. La aeroponía puede usarse para cultivar las plantas durante todo el ciclo y también da excelentes resultados cuando se usa para enraizar esquejes.6. mayores son las cosechas que produce. Una última variante de la hidroponía recibe el nombre de aeroponía.2. absorbiendo mucha más agua y nutrientes que las plantas regadas a mano. agua y nutrientes absorbe una planta. Esta técnica consiste en el cultivo de plantas cuyas raíces se mantienen suspendidas en el aire y que periódicamente reciben “baños” o “rocío” de agua con sustancias nutritivas. de igual forma se ala derecha se observa la técnica aplicada a cultivos de papas. 17 figura: cultivos de lechugas aeroponícas en forma vertical. fo 29 . Las raíces de la planta crecen en una cámara o canal donde están alimentadas por aspersores o pulverizadores que distribuyen la solución nutriente. Cuanto más oxígeno. La aeroponía es un sistema de cultivo en el que las raíces de la planta están suspendidas en el aire y constantemente pulverizadas con una nube de solución nutriente. Las plantas cultivadas en aeroponía tienen acceso constante a oxígeno y solución nutriente. No se usa ningún medio de cultivo. gracias a una bomba de agua.5 Técnicas aéreas Aeroponía. menor incidencia de enfermedades. etc. El Forraje verde hidropónico (FVH) es una manera de producir intensivamente forraje fresco para animales de trabajo ó engorda (ya sean vacas. temperatura. como son la humedad. gallinas. cunícola y avícola).2. 30 . sin embargo. caballos. Existen diferentes técnicas para llevar a cabo la producción de forraje verde. ovino. En este tipo de técnica consiste en el diseño de una pequeña infraestructura en la cual se hace una germinación directa utilizando charolas y nebulizaciones hasta obtener plantas completas en un periodo 10 -15 días que dando disponible para la alimentación de ganado (bovino.6. caprino. se evitan alteraciones digestivas. Para la producción de forraje verde hidropónico no se utiliza ningún sustrato. en todas existen factores en común que resultan fundamentales para llegar a obtener un forraje de alto grado alimenticio para la especie animal que se esté destinando. Algunas de las ventajas del forraje verde hidropónico son el suministro constante durante todos los días del año. cerdos. porcino. aumento de fertilidad y aumento de la producción de leche. 18 figura: cultivo de forraje.). cuyos. conejos. solamente semilla forrajera y una solución nutritiva adecuada para la producción del forraje y agua.6 Técnica para forraje verde hidropónico. borregos. así como las medidas fitosanitarias al inicio y durante la producción para mantener el forraje libre de hongos. que maximiza el aprovechamiento de espacio y de recursos. aireación y luminosidad. utilizando maíz. la calificación científica para el etiquetado de la materia orgánica es que debe estar compuesto de los siguientes elementos. Los elementos comunes son: hidrógeno – oxígeno – Oro – Plata etc. La falta de algunos elementos en el desarrollo de los vegetales produce. 19 figura. El compuesto H2O (agua). las plantas poseen la capacidad de extraer estos elementos por cualquiera y utilizarlos para crear alimentos. La mayoría de los elementos existen de forma compuesta en la naturaleza. El H20 se forma cuando el hidrógeno.2. y O están fácilmente disponibles. ulceras. tanto en el aire y el agua. está hecho de dos partes de hidrógeno y una de oxígeno. un gas inestable. se quema o se oxida (combinado con oxígeno). carbono. Para desarrollar una sólida comprensión de la hidroponía. primero tenemos que revisar la composición orgánica de las plantas. oxígeno y nitrógeno. 20 figura. De hecho. así que reaccionan con otros elementos hasta estabilizarse en compuestos. Toda la materia orgánica en la Tierra se compone de al menos cuatro elementos básicos. 31 . hidrógeno. H. Puesto que C. La molécula es el conjunto más pequeño de átomos de reconocibles que pueden ser identificados por ser un elemento específico. ya que son químicamente inestables cuando son de forma pura. La luz proporciona la energía para que esto sea posible. Más del 90% de peso en seco de una planta se compone de estos cuatro elementos orgánicos. Composición en porcentajes de la atmosfera terrestre. Este es un tema importante al momento de elegir los alimentos que se utilizan con el sistema hidropónico – tenga esto en cuenta al leer acerca de un solo nutriente parte que contiene “todo” -.7 Composición y Nutrición de las plantas hidropónicas. si este fuera el caso. el nutriente sería convertido en inútil en un corto periodo de tiempo como las sales elementales se combinan rápidamente en compuestos que sus plantas simplemente no pueden absorber. fosfato y ATP (energía) la producción de flores y el crecimiento de la producción de la fruta y de la raíz. almidones y celulosa. (P) Fósforo: Azúcar. La fortaleza. coenzimas y clorofila. coenzimas y clorofila. 32 . Macro nutrientes Macro nutrientes son absorbidos en grandes cantidades. El Carbono constituye aproximadamente el 50% del peso seco de la planta. (H) Hidrógeno: Importante en el intercambio catiónico de nutrientes (la reacción química que hace que las raíces absorban los nutrientes) y en las relaciones sueloplanta. (O) Oxígeno: Requerido para formar azúcares. esto debido a la cantidad que necesita la planta. El hidrógeno también es esencial para la formación de azúcares y almidones y se obtiene fácilmente a partir de agua. (N) Nitrógeno: Necesario para la formación de aminoácidos.(C) Carbón: Se produce en las paredes celulares. los demás elementos que componen una planta se denomina como macronutrientes y micronutrientes. azúcares fabricados por la clorofila. El oxígeno es esencial para que se produzca el proceso de la respiración que proporciona a las plantas la energía que utilizan para crecer. Estos son los 4 elementos básicos presentes en una planta. así como la propia clorofila. cuando una planta carece de agua comenzará a bajar la presión de turgencia y se marchitan. una vez ingeridos tienen los siguientes objetivos: (N) Nitrógeno: Necesario para la formación de aminoácidos. (K) Potasio: La síntesis de proteínas requiere niveles altos de potasio. el crecimiento de la raíz. El agua también mantiene la estructura de las plantas rígida a través de lo que se conoce como presión de turgencia. y la fabricación de azúcar y almidón también requieren potasio. 33 . Por ejemplo. fungicida natural. la fructificación y la siembra. (Fe) Hierro: Formación de clorofila y respiración de los azúcares para proporcionar energía de crecimiento. (Mg) Magnesio: Producción de la clorofila. (Mn) Manganeso: Un catalizador en el proceso de crecimiento. (Ca) Calcio: Necesario para la formación de la pared celular. (S) Azufre: La síntesis de proteínas. La mayoría de los nutrientes se enumeran en cantidades de NPK representados en porcentajes. la fabricación de enzimas. (Zn) Zinc: Formación de clorofila. porque las fórmulas convencionales preparadas para las plantas que crecen en suelos no contienen los equilibrios adecuados. esta concentración asciende a sólo el 30% – esto es debido a que el porcentaje restante por lo general consiste en un relleno de materiales de quelación usados para ayudar al proceso de nutrición. la absorción de agua. una solución 10-10-10 contendría 10% de nitrógeno 10% de fósforo y potasio al 10% en peso. la respiración y el metabolismo del nitrógeno. (Mo) Molibdeno: Metabolismo del nitrógeno y fijación. Utilice sólo los nutrientes específicos para cultivos hidropónicos. (Cu) Cobre: Activa las enzimas necesarias para la fotosíntesis y la respiración. la formación de oxígeno en la fotosíntesis.Micronutrientes Los micronutrientes absorbidos en pequeñas cantidades sirven para estos fines: (B) Boro: Necesario para la formación de las paredes celulares cuando se combina con el calcio. Del tipo de cultivo que vayas a sembrar. no solo es para grandes productores. 1. La elección de la planta determina en gran medida el posible éxito o fracaso de un cultivo hidropónico ya que se debe escoger una especie que se desarrolle correctamente en el ambiente que se tiene disponible.8 Elementos a considerar para realizar un cultivo hidropónico. no aporta ningún elemento a la nutrición de la planta (material inerte). La semilla seleccionada se mantendrá en semilleros con una mezcla homogénea con sustrato. Elegir un buen sustrato algunos de los mencionados anteriormente. de manera fácil. Se recomienda escoger un tipo de cultivo a la vez hasta que logre dominarlo por completo. Puede ser utilizada como una actividad recreativa en:  La escuela: Enseñando a los niños a elaborar los alimentos desde la semilla. En nuestro caso escogimos la parte trasera de nuestra casa para construir un sistema de cultivo hidropónico. 4. es una alternativa para todo tipo de personas. techos. 2.2. pero debe primero saber con qué espacio cuenta: terrazas. pequeños espacios domésticos o en pequeños lotes urbanos difíciles de cultivar por sistemas tradicionales. pero que a diferencia de la tierra. Delimitación.  En el Hogar: Que familias se de diquen al cultivo ya sea para obtener ingresos económicos o puedan ser utilizadas para autoconsumo. Hay que conocer las condiciones en las que se va a cultivar y escoger plantas que sean adecuadas para dichas circunstancias. Se debe regar cada 3 días dependiendo la humedad que se 34 . Primero debe saber que el uso de la hidroponía. para fomentarles el consumo de alimentos saludables. 3. balcones. Las Semillas. describiremos los elementos a considerar para poder iniciar un cultivo hidropónico casero. patios. Sustrato. Un sustrato es un lugar que sirve de soporte a una planta. A continuación. No es viable cultivar tomate a una altura de 3000 metros y tampoco lo es cultivar lechuga cuando la temperatura media es de 28°C. Para comenzar su huerta hidropónica no es necesario tener un sitio grande. Semilleros. No es lo mismo cultivar una planta como la lechuga – que no da frutos – a cultivar una planta como el tomate cuyo objetivo es producir frutos en la mayor cantidad y con la mayor calidad posible. Humedezca todas plantas del semillero y golpee ligeramente las dos partes laterales del semillero para que se afloje el sustrato. debe de tener una altura entre 10 y 12 cm y de 2 a 6 hojas verdaderas. Es la parte más importante de la hidroponía. se hace cuando la planta sea capaz de sostener el sustrato sin desprenderse de la raíz. En resumen escoger el mejor sistema. para una mejor expulsión de la planta. Retire del semillero tomando la plántula desde la base para evitar romper raíz. Solución Nutritiva. En caso 35 . En este paso requiere determinar qué sistema de cultivo hidropónico se va a utilizar. ya que ésta solución determina la cantidad y la calidad de los nutrientes como macro y micro bajo los cuales se van a nutrir nuestras plantas. Una vez se ha diseñado el sistema que se va a utilizar y se ha escogido la planta que será cultivada se debe planear un régimen nutritivo que tenga en cuenta las diferentes etapas de crecimiento y las características de asimilación de nutrientes de la planta que se quiere cultivar. Este paso está muy ligado a la viabilidad económica del proyecto y a la especie de planta escogida ya que diferentes tipos de planta en diferentes climas requieren de distintos sistemas. Trasplante. 5. A los 28 días (aproximadamente). El trasplante se hace al atardecer para evitar exceso de calor. (En zonas muy cálidas los riegos son diarios). Si se le dificulta. puede introducir un palito en los orificios que se encuentran en la parte baja de la charola. más barato posible es la mejor opción a la hora de determinar el sistema de cultivo hidropónico. 6. Determinar el sistema de cultivo.vea y mantener el semillero en un lugar iluminado pero no directamente a la luz. Se sumergen las plantas en un vaso con agua y se sacuden suavemente de modo que desprendan todo el sustrato sin lastimar las raíces. 7. Los materiales requeridos para construir un sistema también lo pueden hacer muy costoso y poco viable así sea la mejor opción desde un punto de vista técnico. 8. Control natural de plagas. Es el mecanismo bajo el cual vamos a suministrar a nuestra planta la solución nutritiva. Existen en el mercado diferentes clases de sistemas de riego automatizado. Ambiente. es el uso de herramientas naturales para controlar las plagas e infecciones en nuestro cultivo. Para darles vida hasta su cosecha. 10. 11. Es el medio donde vamos a mantener a nuestro cultivo. Finalmente las plantas se pasan a las charolas hidropónicas. se pasan directamente. Lo más importante a la hora de empezar un cultivo hidropónico comercial o un cultivo hidropónico de tamaño importante es realizar un estudio piloto a pequeña escala para ver si las propuestas hechas en los pasos anteriores si son en realidad viables bajo las condiciones ambientales propuestas. En muchos casos este puede ser controlado mediante un invernadero. Realizar una prueba a pequeña escala. Éste se puede realizar automatizado o manual. Una vez se realiza una prueba a pequeña escala se vuelve mucho más fácil el ver los errores que existen en la práctica. los cuales se enfocan principalmente a la hortaliza que se está sembrando y a la forma física en que se está acomodando el cultivo. 9. 12. 36 .. Muchas veces la experiencia en distintos climas. Corregir los problemas de la pequeña escala y ampliar en factores de 11.de trasplantar a sustrato. como puede ser en una azotea o en un patio. Un aspecto muy importante de la hidroponía y de cualquier tipo de cultivo. pero también se puede cultivar al aire libre. Sistema de Riego. Después de haberse corregido los errores se puede entonces proceder a ampliar el cultivo al doble de su tamaño repitiendo el proceso para poder abordar los distintos problemas que vayan surgiendo mientras se va ampliando la escala de aplicación. terrenos o países no es directamente transferible a las condiciones en las que se desea realizar el cultivo y asumir que esto se puede hacer antes de tener resultados a pequeña escala es un grave error. procurando sembrar las hortalizas en la estación del año adecuada. 2.9 Factores de mayor importancia dentro de un cultivo hidropónico. Cantidad de Nutrientes. la hidroponía facilita el balance de los nutrientes que recibe la planta para hacer eficiente estas técnicas necesitas implementar un fertilizante para preparar una solución nutritiva que contengan los elementos esenciales para el desarrollo de la planta, es por ello que cuando se pretenda realizar un cultivo de este tipo se realice primero un ensayo para observar cómo se desarrollan con determinadas cantidades de fertilizante, para posteriormente ajustarlos a valores óptimos; sin embargo, esto también significa que un inadecuado manejo de la dosificación de los nutrientes que se agregan a la disolución nutritiva, puede conducir a un desbalance negativo para el desarrollo de los cultivos. Existen muy diversos tipos y valores de concentraciones de las disoluciones nutritivas que se utilizan en los cultivos hidropónicos y no existe una formula única que funcione en todos los cultivos por igual. Muchos ingenieros agrónomos y biólogos se dedican a estudiar el desarrollo de los Cultivos y basados en esos estudios, mejorar dichas formulas nutritivas; sin embargo, cada cual tiene su opinión y criterio personal respecto a cuál es la combinación óptima para cada producto. Con respecto a la huerta hidropónica utilizada en este trabajo, la combinación y concentración de nutrientes es una formula común que se puede adquirir en viveros, la misma es mostrada en la siguiente Tabla. 21 fig. Fórmula para elaboración de fertilizante hidropónico, cada persona puede variar las cantidades al experimentar y ver que cantidad le ofrece mejores rendimientos. 37 Aunque a lo largo del tiempo sean ido perfeccionado fórmulas que han sido probadas para ciertos cultivos y que son recomendadas para determinados cultivos de plantas , ya que las plantas que no dan frutos no requieren tantos elementos o concentraciones de ellos a continuación muestro algunas recetas mas populares desarrolladas en institutos del fomentó ala agricultura hidropónica. Un ejemplo es la fórmula de Bechhart y Connors, desarrollada en la Estación Experimental Agrícola de New Jersey que utiliza: Sulfato de Amonio SO4(NH4)2 30 gramos Fosfato de Potasio monobásico KH2PO4 57 gramos Sulfato de Magnesio MgSO4+7H2O 114 gramos Nitrato de Calcio Ca(NO3)2+H2O 486 gramos Esta fórmula se disuelve directamente en 200 litros de agua. Se puede ocupar para cultivar apio, cebolla, berenjena, rábano, pimiento, tomate, entre otros vegetales. Otro ejemplo es la fórmula desarrollada en el Colegio de Agricultura Universidad de California: Nitrato de Calcio Ca(NO3)2+H2O 90 gramos Nitrato de Potasio KNO3 90 gramos Fosfato ácido de amonio 20 gramos Sulfato de Magnesio MgSO4+7H2O 30 gramos Esta fórmula es disuelta directamente en 200 litros de agua. Se utiliza normalmente en cultivos florales como; rosas, crisantemos, claveles y geranios. 38 Oxigenación del agua El flujo de oxígeno a nivel de las raíces es crítico para el desarrollo de las plantas; por este motivo es que en los cultivos clásicos en tierra es recomendable la existencia de lombrices que oxigenen el suelo, así como el adecuado levantamiento y volteo del suelo antes de la siembra. En el caso de la hidroponía esto continúa siendo válido, y se requiere de un flujo de aire que oxigene las raíces. En el caso de la aeroponía es evidente que esto no es un problema; sin embargo, en el caso de la hidroponía propiamente dicha es un factor crítico a tomar en cuenta. Para los cultivos con sustrato sólido es importante que dichos sustratos permitan el flujo de aire entre las raíces de las plantas; esto se logra al utilizar trozos de sustrato de un tamaño que no sea extremadamente pequeño de forma que no se bloqueen las porosidades en las que el aire puede circular. En el caso de los sistemas de raíz flotante la oxigenación es aún más difícil de asegurar y controlar. En esta variante de la hidroponía, lo más común es el uso de sistemas de burbujeo o bien la recirculación o sustitución del agua de cultivo. Temperatura del agua La temperatura del agua es un factor importante a considerar para el desarrollo adecuado de las plantas. Si dicha temperatura baja, se empiezan a precipitar algunas sales que forman la solución nutritiva haciendo que la concentración se vea afectada y se perjudique la absorción de nutrientes. En el caso de temperaturas altas, las raíces de las plantas se empiezan a tornar amarillentas y de apariencia marchita. En dicho caso, la absorción de nutrientes también se ve afectada y la planta se enferma. El caso de las bajas temperaturas no constituye un problema del cual preocuparse en todo el año en la mayor parte del territorio de Veracruz ya que estas temperaturas no son constantes y solo se registran en determinados meses del año excepto por el calor el cual predomina la mayor parte del año y las temperaturas altas si son fáciles de alcanzar debido a la abundante radiación solar que se recibe durante un día despejado. 39 Las altas temperaturas son evitables por métodos como: proveer a la huerta de algo de sombra (con moderación para no afectar el desarrollo de las plantas). Aunque la recirculación del agua de cultivo no es un factor crítico pero se. la recirculación del agua surge como una excelente alternativa para el ahorro de la misma y para asegurar los niveles mínimos de ella en el sistema. pero que si haya un flujo pequeño. constituye una opción muy adecuada para asegurar la oxigenación de las raíces de las plantas y evitar el incremento de la temperatura del agua. Para este último tipo de cultivo. Finalmente. Esto se logra mediante el riego periódico en el caso de cultivos en sustrato sólido y manteniendo un nivel mínimo de agua en el caso de la hidroponía de raíz flotante. 40 . el mismo se encuentre en un sitio fresco y protegido Del sol. Cantidad de agua y recirculación En un cultivo hidropónico es muy importante saber que se debe mantener una humedad adecuada en las raíces para un sano crecimiento de las plantas. si puede utilizarse como una herramienta para el control de factores críticos. la recirculación retarda la formación de limo que prefiere mayormente el agua estancada. como podría ser dentro de un agujero en la tierra. es decir que no haya demasiado líquido. En este último caso también se recomienda que si se tiene depósito de agua para bombeo. así como también evita la aparición de espuma o nata que es común en el agua estancada. Por ejemplo. usar recipientes con aislamiento térmico para contener el agua de cultivo y recircular el agua de forma que la misma se pueda airear y enfriar. también contribuye a evitar la precipitación de las sales disueltas en el agua y ayuda a mantener una concentración de nutrientes uniforme en todo el sistema. Otro de los beneficios de la recirculación es que propicia un crecimiento aún más acelerado de las plantas al estar continuamente renovando el agua en la que se encuentran las raíces. Por otra parte. la razón por la cual elegimos este tipo de cultivo fue porque se nos facilitaba su mantenimiento. teniendo presente que el objetivo de nuestro proyectos es diseñar e implementar un sistema de automatización para los principales procesos de un cultivo hidropónico. partiendo de la selección de una hortaliza la cual se cultivara usando la técnica seleccionada. En esta parte de la investigación explicaremos el tipo de técnica que escogimos. se definirán las características de nuestro sistema. teniendo ya definida la técnica procederemos a diseñar la estructura que sostendrá el cultivo y posteriormente construiremos el cultivo en base a el diseño que se plateo. Anteriormente mostramos las técnicas más utilizadas en la hidroponía así como también conocimos sus características principales y como funcionaban.3 SELECCIÓN DE UNA TÉCNICA DE CULTIVO HIDROPÓNICA PARA SU IMPLEMENTACIÓN. debido al tiempo que teníamos para entregar el proyecto el cual es corto . 22 figura: cultivo con técnica NFT (técnica de la película de nutrientes) 41 . de tal forma que teniendo la estructura del cultivo hidropónico adaptaremos a este la automatización de sus procesos. así también por la versatilidad del diseño y adaptabilidad a nuestros intereses en torno al proceso de automatización de sus principales procesos. su construcción. el sistema hidropónico con el cual vamos a trabajar en su automatización. pero para ello es necesario primero tener ya construido. este tipo de técnica consiste en hacer pasar la solución en las raíces de las plantas utilizando tuberías como conductores hacia las raíces de las plantas. teniendo conocimiento de cada una de ellas elegimos la de Técnica laminar nutritiva (NFT). 23 fig. plantas iniciadas en hidroponía con gran éxito. se encuentran en perfectas condiciones además de que de esta forma se facilita su riego ya que solo se agrega agua a la entrada principal y está sola se distribuye hacia los tubos. 42 .1 Experimentación con la técnica de cultivo NFT Antes de diseñar e implementar un sistema nos dimos a la tarea de realizar una serie de pruebas con plantas comunes de jardinería para observar su comportamiento y crecimiento dentro de tubos de PVC. Como se observa en las imágenes los tubos están suspendidos. además de que nos permitió observar las mejoras que le podríamos aplicar a un sistema como estos. estas plantas ya llevan en este sistema aproximadamente 6 meses o 7. cabe destacar que este sistema fue echo de tal forma que el sustrato contuviera nutrientes. los tubos fueron sellados de las orillas para evitar que el relleno del sustrato se saliera cuando metiéramos agua al sistema. Para ello utilizamos tubos lo cuales fueron perforados y rellenados con un sustrato. que consistía en arena y palizada.3. un práctica de este tipo nos permitió tener una idea más clara de cómo funcionaría un sistema NFT. después de varios meses observamos como las plantas con su riego constante se desarrollaron satisfactoriamente. así que el agua que agregábamos no contenía ningún tipo de fertilizante era agua común. sin aplicación de ningún sensor o bombas para su automatización. 1. 3. 43 . En esta parte del proyecto solo presentaremos las apartes del diseño.Tubo de distribución envía el agua a cada uno de los tubos .3.El agua contenida en el tanque es subida al tubo de distribución. además de esto la constante recirculación. Como ya elegimos la técnica de cultivo ahora presentaremos un diseño preliminar de la estructura. el agua llega a las raíces de las plantas que se encuentran alojadas en los tubos. el agua que va a estar almacenada en el tanque de captación ya contiene los nutrientes disueltos en ella. cada vez que el agua ingrese a los tubos con la ayuda de una bomba esta egresara al tanque guiada por una seria de mangueras. por lo tanto. que sostendrá nuestro cultivo. Explicación del sistema.El agua que entra a los tubos regresa al tanque por medio de mangueras de desague y el siclo se repite. esto se retomara y se planteara en la parte de automatización del sistema. en el cual podremos observar el diseño ya con elementos para su automatización. 2.2 Diseño preliminar del cultivo hidropónico utilizando la técnica NFT. nos permitirá la oxigenación del agua que es necesaria para las plantas. las cuales son que la planta tenga 6 horas de luz diarias. es decir mostraremos el área que elegimos para instalar el cultivo teniendo en cuenta a las recomendaciones necesarias para el desarrollo de la planta.3 Delimitación del área en la que se desarrollara el cultivo y su estructura. 24 figura: limpieza del área elegida así mismo como instalación de elementos para la estructura. ahora seguiremos con los pasos recomendados para realizar un cultivo hidropónico. elegimos instala una maya sombra para estas cuestiones. 44 .3. se ubique en un lugar donde no existan corrientes de aire muy fuertes que puedan dañar la planta. Teniendo el posible diseño de la estructura. en esta parte hablaremos sobre la delimitación del sistema. atendiendo a la parte de que debe existir un techo para evitar que las fuertes lluvias o el exceso de los rayos del sol dañen las plantas. principalmente en lugares fríos. $640 SEMILLAS DE LECHUGA. 4 TUBOS 6 METROS CADA UNO.4 Materiales para cultivo hidropónico NFT. 45 . 5 Selección de las semillas a emplear y siembra. WATA 2 BOLSAS 1 BOLSA $30 29 BROCAS DE CORONA 1 JUEGO $10 SOLUCION NUTRITIVA 500 GRAMOS. mas envió 2 BOMBAS. El tipo de semillas fue de lechuga orejona principalmente por que la planta que más se utiliza en un cultivos hidropónicos por su gran adaptabilidad y mínimos cuidados. al aire libre o bajo invernaderos. BOMBAS DE AGUA PARA $90 $100 $200 MANGUERAS 2 ME DIDAS 10 METRO DE ½ 5/8 Y ½ 8 METROS DE 5/8 $87 TOTAL= $ 1186 3. además de que Se puede cultivar durante todo el año. MATERIAL TUBOS DE PVC CANTIDAD PRECIO APROXIMADO. 750L. Lechugas orejonas es un ejemplo de las lechugas que elegimos para el cultivo.3. 25 figura. Sus hojas son rizadas. Son frágiles y florecen a veces prematuramente. temperatura óptima para La el desarrollo de la lechuga es de 19 a 24 grados Centígrados. escolares y mercados locales.Las variedades de lechuga orejona: LECHUGAS DE HOJA SUELTA: Es apropiada para huertas caseras. soportando una temperatura una máxima de 28ºC y una mínima de 26 figura. Siembra de lechuga orejona. también de tomate y cilantro. son de hojas muy suaves al tacto. Condiciones ambientales para favorecer el desarrollo de la lechuga hidropónica. rectas y compactas. teniendo en cuenta que el 46 . pasamos a la siembra para ello escogemos el sustrato que albergara a nuestras semillas. de color verde amarillento y de sabor muy agradable. Dentro de estas existen 2 clases: A) Hojas crespas o rizadas: Son grandes. Una vez elegida la semillas. El hábito de su crecimiento es vertical. Las hojas son de color verde claro. 7ºC. ondulado y de bordes muy crespos B) Hojas Suaves: Como su nombre lo indica. 6 Construcción de la estructura para un sistema de cultivo con técnica NFT. volviéndose muy frágiles e inservibles para ser trasplantadas. iniciaremos con la construcción de la estructura. Tubos de pvc que utilizaremos para el sistema. 47 . Las plantas se sembraron cada 5 centímetros una de la otra. montados sobre unos postes. 27 figura. aprovecharemos para empezar a construir el sistema en esta parte. Así mismo evitar exceder la cantidad de agua para no ahogar a la planta. En cuanto a los cuidados que debe tener la planta durante la germinación es necesario que la planta tenga suficiente humedad. el tipo de sustrato que elegimos fue una mezcla de hojas trituradas con arena y un pequeña cantidad de aserrín. 3. colocando los tubos para tener una idea de cómo se verá el sistema ya terminado.sustrato que elegimos no aporte ningún tipo de nutrientes ya que la semillas contiene los nutrientes necesarios para germinar solo le proporcionaremos el agua diariamente tratando de que el sustrato este húmedo para la rápida germinación de la planta. miden 6 metros de largo y son de 3 pulgadas de diámetro. pero que tampoco le falta ya que eso provoca que las plantas crezcan de manera prematura y se empiecen a alarga como hilos. Después de haber plantado las lechugas. que no esté expuesta directamente a sol. además de que este elevación permite que el agua que este entrando a los tubos y cayendo de regreso al tanque del que sale. para evitar que algún animal o insecto dañe el cultivo. 48 .Los tubos serán montados sobre una estructura que construimos con postes de madera de tal forma que los tubos estén suspendidos. oxigene el agua con 28 figura. Los tubos están sobre unas bases con un pequeño ángulo de inclinación para que el agua que baya entrando en cada uno de los tubos este circulando asía fuera del tubo y regrese a un tanque y posteriormente vuelva a regresar en forma de proceso repetitivo. Se realizaron varias perforaciones para escoger el tamaño de vaso adecuado para colocar la planta dentro de los orificios. Siguiendo con la construcción ahora continuaremos con la perforación de cada uno de los tubos. teniendo en cuenta que. 49 . aremos una perforación cada 20 centímetros ya que es la distancia recomendada para cultivo de lechuga hidropónica. cada uno de los tubos tiene 6 metro de largo. que corta en forma de círculos. 29 figura. para un correcto desarrollo de esta y que no allá tumultos al estar demasiado cerca una de otra.la caída. Para perforar los tubos utilizamos un tipo de broca comúnmente conocida como broca de corona. En la parte inferior se observa los tubos completamente terminado de perforar. de esta forma sellamos los tubos. hacíamos un corte a la mitad y lo doblábamos hacia adentro del tubo. esto para evitar que algún insecto o animal entre a las tuberías. utilizamos calor para hacer que las orillas de los tubos se pusieran completamente blandas y manejables. y las que encontramos a su tamaño más aproximado que fue las de 3 pulgadas no entraban además de que eran muy caras así que decidimos hacerlas tapaderas nosotros mismo. 50 .30 figura. nos fue imposible encontrar tapaderas que se acoplaran. Después de perforar todos los tubos. era necesario conseguir las tapaderas para los lados del tubo. debido a que los tubos con los que contamos eran tubos que manejan compañías. que permitirán sobrevivir a la planta son los Macronutrientes (N. es una solución ideal para todo cultivo hidropónico ya que tan solo debe de disolverse en agua y sus nutrientes están perfectamente balanceados acorde a las necesidades de la mayoría de los cultivos hidropónicos. Los elementos esenciales. dando como resultado plantas con mayores rendimiento y mayor calidad. B. ya que a diferencia de un fertilizante normal este está elaborado para suministrarle a la planta elementos que normalmente están presentes en el suelo. y que por la forma de cultivarse en agua y tubos de PVC. El tipo de fertilizante que utilizamos fue uno especialmente diseñado para cultivos hidropónicos. P. Fe. 31 figura. Mn. Mg) que son los elementos más demandados para su desarrollo. y los micronutrientes (Cl. 51 . K. Solución hidropónica que contiene los elementos necesarios para el desarrollo de la planta. haciéndola superior frente al cultivo en suelo. le es imposible obtenerlos. la solución que utilizamos contiene macro y micronutrientes.3.7 Fertilizante hidropónico Para las plantas. Ca. Zn y Mo) que son elementos que se requiere en menor proporción. Es por ello que la solución nutritiva es la “esencia” en la técnica hidroponía. Así mismo. La solución nutritiva para frutos y hortalizas se encarga de proporcionar los nutrientes necesarios a nuestro cultivo desde su germinación hasta la producción de frutos. 3. Las plántulas comenzaron a aparecer a partir de los 5 días de su siembra. esto con el objetivo de mantenerlas siempre con humedad para que germinasen correctamente. 32 figura. raíz flotante y sobre sustrato) en los que se desarrolla la lechuga. pero también evitando que tuviesen mucha agua para que no se fueran a ahogar. en la parte de arriba se observan plantas de repollo que son de hoja en forma de trébol y las de lechuga son alargadas y delgadas. 52 . Las plantas sembradas podrán ser trasplantadas.8 Crecimiento de las plantas pasados algunos días después de la plantación. Una vez transcurridos de 30 a 40 días después de la siembra. de 8 centímetros desde el cuello del tallo hasta la punta de las hojas. las regamos 2 veces al día. es necesario trasplantarlas en la tarde o en días nublados. es recomendable la siguiente densidad de siembra: 20 centímetros entre cada lechuga de igual forma 30 cm hacia los costados. Para evitar fuertes deshidrataciones en las plántulas. Plantas con 5 días después de la siembra. la lechuga se trasplantará cuando tenga de 6 a 8 hojas y una altura aprox. Para las tres técnicas hidropónicas (NFT. UN HORIFICIO EN LA PARTE MEDIA Y DOS A LOS LADOS 3. ahora procederemos a realizar el trasplante de las primeras plantas. mostraremos paso a paso cada uno de los procedimientos para pasar la planta al sistema NFT. 3. Se puede usar cualquier recipiente de plástico o de lata como: palanganas. botellas.9 Tiempo para el Trasplante del germinador hacia el sistema NFT. CON ESTO NUESTRO CONTENEDOR ESTÁ LISTO. para que puedan crecer. canastos. REALIZAMOS ORIFICIOS EN EL VASO PARA QUE SIRVAN DE DRENAJE. cajas de madera o llantas. 53 . vasos. Luego de haber transcurrido 30 días aproximadamente de la plantación de semillas. debemos seguir estos pasos: FABRICACION DE LOS RECIPIENTES CON VASOS DE PLÁSTICO PARA ELLO VAMOS A UTILIZAR: *CUCHILLO O CLAVOS *MARTILLO *VASOS DE PLASTICO 2. por lo que se deben colocar en recipientes. Para construir nuestros recipientes de cultivo.3.10 Medios para contener la planta en el sistema NFT. Los cultivos hidropónicos no usan la tierra como medio para crecer. 12 PREPARACION DEL FERTILIZANTE PARA LAS PLANTAS.11 SUSTRATO PARA LAS PLANTAS. a continuación veremos cómo prepararla. en la primera se encuentran macronutrientes. usaremos wata y esponja de poliéster. El fertilizante que estamos utilizando está especialmente diseñado para cultivo hidropónico y solo hace falta disolverlo en agua. nuestra solución ya contiene ambos elementos. 54 . aunque es posible adquirirlos en dos porciones las cuales son solución A Y solución B. El tipo de sustrato a utilizar para nuestras plantas es de tipo sintético. en la segunda los micronutrientes. cortar la wata en tiras de aproximadamente 20cm de largo y 5 de ancho 2. 3. 1. Se agregan una tapadera de fertilizante para preparar 20 litros. después ya teniendo la wata cortada será más fácil usarla para nuestros fines. Para evitar que se asiente los elementos al no deshacerse completamente. debido a su bajo costo y facilidad en su manejo. y es recomendable deshacer las medidas en un poco de agua antes de agregarla a toda el agua que se vaya a preparar.3. SIEMBRA POR TRASPLANTE: Se hace con plantas que Necesitan primero estar en semilleros para luego ser Trasplantadas.13 ¿COMO SE SIEMBRAN LOS CULTIVOS? Existen dos tipos de sistemas de siembra: 1. SIEMBRA DIRECTA: Se usa para plantas que desde el principio crecen fuertes y se siembran directamente en el lugar donde pasarán su ciclo de vida. Siembra por trasplante 2. como observamos utilizamos la siembra de trasplanté ya que nuestras plantas solo estarán 30 días en los semilleros o germinadores. tales como: En nuestro caso como elegimos el cultivo de lechuga y repollo. pasados esos días comenzaremos a realizar los trasplantes a las nuevas áreas de desarrollo completo de la planta hasta su cosecha. tales como: 2. 55 . Siembra Directa 1.3. REPOLLO PLANTULAS DE LECHUGA OREJONA A 5 DIAS DE SU GERMINACION PLANTAS 33 DÍAS DESPUÉS DE SU PLANTACIÓN EN ESTA SE OBSERVA QUE YA TIENE HOJAS VERDADERAS.3.14 extracción de las plantas de los semilleros PLANTAS CON 5 DIAS DE SU GERMINACION. 56 . QUE ESTÁ SUJETA POR LAS RAÍCES.LA PLANTAS DE EXTRAEN DEL CONTENEDOR. TRATANDO DE TENER CUIDADO DE NO ROMPER LAS RAÍCES PRINCIPALES AL SACARLAS. COLOCAMOS LA PLANTA EN UN BALDE CON AGUA PARA QUE LA TIERRA QUE TIENE SE ABLANDE Y DESPRENDA DE LAS RAÍCES. SE SUSTRAEN LAS PLANTAS ASÍ COMO SE OBSERVA EN LA IMAGEN SACAMOS LA PLANTA CON UNA PORCIÓN DE TIERRA. 57 . POR LO CUAL USAMOS UNA CUCHARA PARA SACARLAS PLANTAS. LAVAMOS LAS RAÍCES LO MÁS QUE SE PUEDA YA QUE EL SUSTRATO QUE TIENE PUEDE CONTAMINAR EL ÁREA EN LA QUE LA INSTALAREMOS. HACEMOS UN DOBLES SOBRE LA RAÍCES Y COMENZAMOS A ENVOLVER LA RAÍZ CON LA WATA. DEBEMOS DE CUIDA DE NO DOBLAR LA PLANTA PARA EVITAR QUEBRAR LA RAÍZ. 58 . TOMAMOS UNA PORCIÓN DE LA WATA Y COLOCAMOS LAS RAÍCES DE LA PLANTA SOBRE LA TIRA DE WATA. DE LO CONTRARIO YA NO SERVIRÍA. COMO VEMOS SOLO QUEDARON LAS RAÍCES. CONFORME SE ENVUELVE. PODEMOS QUITAR LAS HOJAS PEQUEÑAS LAS PRIMERAS HOJAS YA QUE ESTAS SE SECARAN POSTERIORMENTE. DESPUÉS SE COLOCA DENTRO DE LOS VASOS QUE PREVIAMENTE FUERON PERFORADOS. 59 .LAS PLANTAS DEBEN DE QUEDAR COMO SE MUESTRA EN LA IMAGEN DE LA DERECHA. COLOCAMOS DE ESTA FORMA UNA POR UNA. TRATAMOS DE COLOCARLAS PLANTAS LO MÁS DERECHO POSIBLE PARA QUE CAPTEN CORRECTAMENTE LOS RAYOS DEL SOL Y CREZCAN DE MANERA OSTENTOSA. LOS TUBOS ESTÁN NIVELADOS DE AMBOS LADOS Y SELLADOS. SOLO TIENE UNA MANGUERA EN LA PARTE DE DESAGÜE PARA QUE EL AGUA SALGA DEL TUBO AL LLEGAR A CIERTO NIVEL. 60 . COLOCAMOS LAS MANGUERAS Y TANQUES CON LÍQUIDO FERTILIZANTE.15 Inserción en tubos de pvc. CONECTAMOS MANGUERAS Y ENCENDIMOS LAS BOMBAS PARA LLENAR LOS TUBOS.3. COLOCAMOS UNA POR UNA LAS PLANTAS EN LOS ORIFICIOS DE LOS TUBOS. ASÍ COMO VEREMOS A CONTINUACIÓN EN LAS SIGUIENTES IMÁGENES. EN LAS IMÁGENES QUE A CONTINUACIÓN SE MUESTRAN SE OBSERVA COMO ESTÁ INSTALADO EL SISTEMA DE CIRCULACIÓN. EL AGUA QUE SALE DE LOS TUBOS LLEGA A UN CONTENEDOR DE COLOR BLANCO. PARA SUMINISTRARSE CUANDO SE REQUIERA AL TANQUE DE RECIRCULACIÓN EN CASO DE QUE EL NIVEL DEL TANQUE BAJE DEMASIADO PARA EVITAR QUE LAS PLANTAS SE QUEDEN SIN AGUA. CAPACIDAD DE 20LT. EN EL CUAL ESTÁN UNAS PLANTAS DE TOMATE HIDROPÓNICAS. 61 . ESTO PERMITE QUE AL MISMO TIEMPO QUE CULTIVO LECHUGAS TAMBIÉN TOMATES. EL AGUA SALE DE LOS TUBOS Y ENTRA A ESTE CONTENDOR PARA ALIMENTAR A UNAS PLANTAS DE TOMATE HIDROPÓNICAS. ESTE ES EL TANQUE DE RESERVA CONTIENE FERTILIZANTE LÍQUIDO. DESPUÉS DE ESTO POR MEDIO DE OTRA BOMBA EL AGUA SUBE HACIA LOS TUBOS Y ASÍ SE REPITE EN CICLO. 62 . 63 .ESTE ES EL RESULTADO FINAL DE UNA HUERTA HIDROPÓNICA CASERA. LA CUAL ESTA ECHA PARA QUE 3 TIPOS DE PLANTAS SE DESARROLLEN EN ELLA DE MANERA ARMÓNICA. EN LAS IMÁGENES SE OBSERVA PLANTAS DE TOMATE CON SUS FRUTOS Y ALGUNAS DE LECHUGA. FUNCIONADO. DE IGUAL FORMA PLANTAS DE YERBA BUENA CON EXCELENTES RESULTADOS EN SU ADAPTACIÓN PUES A LOS POCOS DÍAS DE PLANTARSE COMENZARON A DESARROLLAR GRAN CANTIDAD DE RAÍCES QUE SE PRECIPITABAN HACIA ABAJO BUSCANDO EL AGUA CON NUTRIENTES. del griego antiguo auto: guiado por uno mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales. dado que en nuestro proyecto se pretende automatizar los principales procesos de un cultivo hidropónico.. Es importante saber que cuando se pretende implementar la automatización debe de conocerse cómo funciona el sistema al que se le van a aplicar tareas automatizas para que la automatización realice estas actividades lo más apegado a las especificaciones técnicas. Teniendo el cultivo hidropónico funcionado. los transmisores de campo. así como supervisión autónoma en procesos agrícolas.1 Automatización de los principales procesos de un cultivo hidropónico. los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar. incremento de productividad reducción de trabajo humano lo cual conlleva a menos trabajadores y permite evitar el contacto de trabajadores con elementos peligroso. control de calidad más estrecho. sus especificaciones técnicas. La automatización como una disciplina de la ingeniería que es más amplia que un sistema de control. fue necesario diseñar y construir un sistema hidropónico con técnica NFT lo cual nos permitió conocer más a fondo como funciona esta nueva tecnología agrícola para el cultivo de plantas. controlar las operaciones de plantas o procesos industriales. Automatización Industrial (automatización. los sistemas de control y supervisión. a continuación presentamos los elementos necesarios para realizar la automatización. abarca la instrumentación industrial. nos dimos a la tarea de comenzar a diseñar e implementar la automatización de algunos de sus procesos. mayor eficiencia.4 ELEMENTOS PARA LA AUTOMATIZACION 4. que incluye los sensores. Dado que no todas las tareas pueden ser automatizadas. El empleo de la automatización nos ofrece grandes ventajas dentro de procesos que están en constante repetición . es importante el poder discernir cuales tareas son suficientemente repetitivas o complejas para que ameriten ser automatizadas. 64 . integración con sistemas empresariales. así como los diagramas de control para el sistema y sus funcionamiento. 33 configuraciones de las entradas de un pic16f877a.Tecnología RISC . hacen que la 65 . su extremada facilidad de montaje. que permitirán ejecutar las tareas de automatización. los cuales también pueden ser de naturaleza digital y/o analógica dependiendo.Arquitectura Harvard . la modificación o alteración de los mismos. Un pic permite el manejo de variables que pueden ser de carácter digital o analógico y que son adquiridos a través de sus entradas. etc. microcontroladores y materiales. tratando de aplicarlos en la medida de lo posible con el mismo principio de funcionamiento que existiría en un invernadero de tamaño real. además de que se seleccionaron los sensores.2 Instrumentación. La lógica programada en el mismo permite la toma de decisiones y la ejecución de tareas diversas.Tecnología CMOS Estas características se conjugan para lograr un dispositivo altamente eficiente en el uso de la memoria de datos y programa y por lo tanto en la velocidad de ejecución.. Fig. en este capítulo se platearan los diagramas eléctricos para la automatización de los principales procesos del cultivo hidropónico .4. Dichas tareas son ejecutadas a través de dispositivos conectados a las salidas del pic. En el capítulo anterior se planteó el diseño y construcción de un cultivo hidropónico NFT casero. la posibilidad de Almacenar los programas para su posterior y rápida utilización.. Sus reducidas dimensiones.3 Microcontrolador pic16f877a El microcontrolador PIC16F877 de Microchip pertenece a una gran familia de microcontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientes características generales que los distinguen de otras familias: . 4. posee una arquitectura RISC avanzada así como un juego reducido de 35 instrucciones. los pines del pic16f628a son compatibles con el pic16f84a. procesos secuenciales.eficacia de los pics se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades como: espacio reducido. Este microcontrolador es el remplazo del obsoleto pic16f84a. Principales características: Frecuencia de operación: 20khz Canales analógico-digitales: 8 canales Volaje de opercion.: 2. 4. también pueden realizar operaciones aritméticas y manejo de fechas y horas. También se tiene la posibilidad de manejar y almacenar datos en memoria para su uso y consulta. Características del PIC16F628A: CPU De alto rendimiento RISC: • velocidades de operación de DC .5v Datos en memoria: 368 bytes Comparadores analógicos: 2 Funciones que puede ejecutar El pic 16f877a pueden ejecutar todo tipo de operaciones lógicas programadas de acuerdo al álgebra booleana.0v a 5. procesos cambiantes. temporización y conteo de eventos.20 MHz • Capacidad de interrupción • pila de 8 niveles 66 . procesos complejos.4 Microcontrolador Pic16f628a El pic16f628a es un microcontrolador de 8 bit. así como funciones de encendido y apagado con niveles de prioridad. 5v Datos memoria: 224 34fig. 67 . Canales analógico-digitales: 0 Voltaje de operación: 2. temporización y conteo de eventos. también pueden realizar operaciones aritméticas y manejo de fechas y horas. indirectos y relativo • 35 simples instrucciones de palabra: Todas las instrucciones de ciclo único. así como funciones de encendido y apagado con niveles de prioridad.0v a 5.• Modos de direccionamiento directos. configuraciones las entradas de un pic16f628a Funciones del pic16f628a Pueden ejecutar todo tipo de operaciones lógicas programadas de acuerdo al álgebra booleana. excepto las de salto. 68 .5 Integrado 40106 Este integrado contiene en su interior el equivalente a 6 compuertas inversoras (NOT) con entradas Schmitt trigger. CMOS.4. configuración de las entradas de circuito. Características:  6 compuertas inversoras (NOT) con entradas Schmitt trigger  La histéresis de las entradas incrementa la inmunidad al ruido y elimina el jitter  Tecnología: CMOS  Voltaje de alimentación: 3 V a 15 V  Encapsulado: DIP 14 pines 35fig. 5ºC de precisión a +25 ºC *Rango de trabajo: -55 ºC a +150 ºC *Apropiado para aplicaciones remotas *Bajo coste *Funciona con alimentaciones entre 4V y 30V *Menos de 60 µA de consumo *Bajo auto-calentamiento (0.4 ºc a lo largo de su rango de temperatura (de -55 a 150 ºc). mientras que el lm35c está preparado para trabajar entre -40 ºc y 110 ºc (con mayor precisión). Características: *Calibrado directamente en grados Celsius (Centígrados) *Factor de escala lineal de +10 mV / ºC *0. El lm35 no requiere ninguna calibración externa o ajuste para proporcionar una precisión típica de ± 1. la salida lineal y la precisa calibración inherente.6 Sensor de temperatura LM35 El lm35 es un sensor de temperatura integrado de precisión. el dispositivo se ajusta y calibra durante el proceso de producción. 0. el lm35 puede funcionar con alimentación simple o alimentación doble (+ y -) requiere sólo 60 µa para alimentarse. el lm35 está preparado para trabajar en una gama de temperaturas que abarca desde los. y bajo factor de autocalentamiento. permiten la creación de circuitos de lectura o control especialmente sencillos.4 ºc a temperatura ambiente y ± 3.4.1 ºc en aire estático. la baja impedancia de salida. cuya tensión de salida es linealmente proporcional a temperatura en ºc (grados centígrados).1W para cargas de 1mA 69 .55 ºc bajo cero a 150 ºc.08 ºC en aire estático) *Baja impedancia de salida. menos de 0. El lm35 por lo tanto tiene una ventaja sobre los sensores de temperatura lineal calibrada en grados kelvin: que el usuario no está obligado a restar una gran tensión constante para obtener grados centígrados. en la cual el agua bombeada sigue una trayectoria perpendicular al eje rotativo impulsor. Existen gran variedad de bombas hidráulicas. Al incrementar la energía del fluido. todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico. se aumenta su presión.7 Bomba hidráulica Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. un tipo muy común es la bomba centrifuga o radial. En general. 70 . El tipo de bomba que hutilizamos es de agua sumergible y sus especificaciones las presentamos a continuación: * Voltaje: 110V/220V/240V *Frecuencia: 50/60HZ *capacidad de 1200 litros por hora * 10 watts de potencia *una altura de metros. 1. para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.8 metros de cable y eje de cerámica. En esta última categoría. las cuales se dividen en dos grupos principales: las bombas de desplazamiento positivo y las bombas rotodinámicas.4. su velocidad o su altura. Este tipo de cultivo es más ventajoso que la de sustrato sólido pues el crecimiento de las plantas es más acelerado y además permite una densidad de cultivos aún mayor si se disponen las plantas en niveles. la cual consisten en sembrar las plantas sobre un sustrato inerte en nuestro caso utilizamos la wata.4. los cuales contiene un solución con fertilizante la que aporta los nutrientes necesarios a la planta para que esta crezca de forma sana y que está en constante movimiento por una bomba de agua para oxigenar el agua. tiene la desventaja de que implica más cuidados que la hidroponía de sustrato sólido debido a que debe de regarse constantemente. después se colocan en tubos de PVC que previamente fueron perforados. 71 .8 Tipo de cultivo a utilizar El tipo de cultivo hidropónico a utilizar es el de la técnica NFT o técnica de la película de nutrientes. sin embargo. 72 . Otro cuidado importante es la reposición del agua que se pierde en el proceso debido a la evaporación que es mínima y al consumo mismo de las plantas que el la mayor parte de consumo por la planta. esto quiere decir que el agua estará en constante movimiento debido al tipo de estructura y ala constante recirculación del agua . Por tanto. la circulación del agua enriquecida propicia el rápido crecimiento de las plantas.9 Factores de gran importancia dentro de un cultivo y procesos a automatizar. a diferencia de un sistema de tipo raíz flotante el cual se debe de meter una bomba de aire para que las plantas no mueran o se desarrollen de manera poco favorable por la falta de oxígeno a las raíces. Los factores que se deben de cuidar dentro de un cultivo hidropónico son: Ø Oxigenación del agua Ø Cantidad de nutrientes Ø Temperatura del agua Ø Cantidad de agua Debido a que el tipo de técnica que estamos empleando es de NFT. es conveniente automatizar la recirculación periódica del agua del cultivo. según lo indican quienes se dedican a comerciar con sistemas de hidroponía.4. esta acción permite que el agua se esté oxigenando constantemente y ya no es necesario utilizar un equipo para este factor. otro factor que se puede estar monitoreando para un mejor manejo de esta técnica es la temperatura ambiente. así como también retarda el crecimiento de musgo en los recipientes que la contienen. En el capítulo 2 de desarrollo teórico se explica cuáles son los factores críticos dentro de un cultivo hidropónico y se explica el porqué. Adicionalmente. sobre todo considerando que es una tarea repetitiva y recurrente. Entre otras ventajas de utilizar la recirculación es que evita el aumento de temperatura debido a la radiación solar y además asegura el mantenimiento de niveles mínimos de agua en los diferentes tubos del sistema. La automatización de los procesos de mayor importancia del cultivo hidropónico NFT. deberá ser controlada por un microcontrolador PIC16F877A y pic16f628A por medio de los cual se enviaran las señales para el encendido y apagado de las bombas. Para la reposición de agua se usaran sensores de nivel para determinar el momento en el cual existe una cantidad de agua mínima en el tanque de alimentación a los tubos. En caso de que el tanque de reserva (B) se encuentre vacío existirá en el un sensor para indicar que este esta vacío y por ello no se podrá iniciar el bombeo del agua hacia el tanque de alimentación a los tubos(A). para la cual es necesario tener un control de su encendido y apagado periódico. Cada tubo cuenta con un sensor de humedad para indicarnos si existe agua en la tubería y así evitar estrés en las plantas. este sensor encenderá un indicador cada vez que el tubo tenga agua. esto para evitar que la bomba trabaje en seco y esto ocasiones daños a la bomba. En el caso de la reposición de agua y nutrientes. se utilizaran una bomba hidráulica cada 5 horas durante 20 minutos el riego. y se enviara una señal al microcontrolador pic16f9877a para encender la bomba que está dentro del tanque de reserva para comenzar a llenar el tanque de alimentación. También se agregó al sistema un sensor de temperatura LM35 para monitorear la temperatura ambiente en las plantas esto nos servirá para observar los cambios de temperatura y en caso de ser necesario hacer una modificación en el riego de las plantas ya que un cambio brusco de temperatura afecta las plantas en cuanto al consumo de agua por lo que este puede aumentar.10 Formas en cómo se realizara la automatización de procesos. a través de una serie de instrucciones.4. La recirculación del agua debe ser realizada con una bomba hidráulica de baja potencia y de uso común para peceras pero con la fuerza necesaria para mover el agua. y a su vez por las señales recibidas de los sensores externos colocados en los tanques de reserva (B) y el tanque de alimentación de agua (A). 73 . utilizando intervalos de tiempo establecidos en el lenguaje de programación. esto nos permite que en caso de que exista algún problema en el sistema se pueda pagar o en su caso modificar el tiempo de riego para hacerlo de manera manual si así se requiera. 74 .En el sistema de control cuenta un selector para activar el sistema en automático o manual. a continuación muestra el diagrama general del sistema. Tanque de reserva (B) SELECTOR S4 PIC 16F6 28 S2 S3 S1 PIC 16F8 77A S1: SENSOR DE TEMPERATURA S2: SENSOR DE NIVEL TANQUE B LCD S1:ON S2:OFF S3:ON S3: SENSOR DE NIVEL OK TANQUE A S4: SENSOR DE NIVEL BAJO TANQUE A SELECTOR: AUTOMATICO O MANUAL. Además de que podremos checar la fecha de trasplante de las plantas en la pantalla LCD. cuando se está trabajando con el sistema manual. pero si queremos utilizar el sistema automático. 75 . el pic16f877a enviara una señal al pic16f628A para que comience a funcionar y operar utilizando un programa previamente establecido con intervalos de tiempo para el encendido de las bombas. 4. también la temperatura ambiente y se podrá acceder a la fecha de trasplante.En el diagrama se muestra que el pic16F877A el cual se encarga de controla el tipo manejo del sistema ya sea manual o automático. al pic16f877a también estarán llegando señales de los sensores que están activos y a su vez se mostrara en la pantalla LCD. En la parte de abajo explicaremos las partes de los circuitos y como están divididos.11 Sistema de monitores de los sensores La pantalla LCD nos muestra el tipo de control que estamos manejando por medio de un interruptor el cual nos facilita la actividad. Además se piensa en realizar una pequeña maqueta que estará unida a sensores los cuales indicaran por medio de luz led si estos tienes agua en su interior. así como la lectura de los sensores. las bombas podrán ser encendidas por medio de interruptores manuales unidos a relevadores. En esta parte adema se muestra que sensores están activos. los cuales pertenecen a sensores de nivel y de temperatura. 76 . El diseño general de la parte de control automático-manual está dividido en secciones. Los relevadores en este caso actúan como elementos de potencia para accionar las bombas de recirculación del agua. SW1: SELECTOR MANUAL AUTOMATICO. SW1: selector manual o automático.4. En esta parte del circuito se muestran cada uno de los sensores a utilizar estos simulan la acción de encendido o apagado cuando estos envíen una señal al tener humedad . SW2: SENSOR DE NIVEL TANQUE B SW3: SENSOR DE NIVEL OK TANQUE A SW4: SENSOR DE NIVEL BAJO TANQUE A 77 .12 Simulación del comportamiento de los sensores. dependiendo en qué estado se encuentre en la pantalla LCD se visualizaran el estado. SE MOSTRARA EN LA PANTALLA LCD EL ESTADO. RV2: potenciómetro para seleccionar el mes en que fue trasplantada.13 establecimiento de fechas y visualización. RV1: potenciómetro para seleccionar el día de trasplante. 78 . en esta parte del circuito podrás ingresar la fecha en la cual realizaste el trasplante de las plantas y poder realizar anotaciones con respecto al crecimiento que han tenido desde que fueron trasplantadas o en caso realizar experimentos aplicando distintas mesclas de fertilizante para ver su crecimiento y poder elegir en base a esto la mejor opción para tus plantas.4. SW5: botón de visualización de fechas. con el podrás ver la fechas previamente ingresada. Para el accionamiento de las bombas empleamos dos relevadores. En caso de que el sensor del tanque A no tenga agua entonces la bomba del tanque B entra para comenzar a rellenar el tanque y así pueda funcionar la bomba de riego.14 Parte de control automático Circuito general para la parte de control automático del encendido de las bombas para el riego de las plantas y para rellenar el tanque de circulación. 79 . para poder comenzar el riego de las plantas cada cierto tiempo.4. Pero para que esto suceda los sensores del tanque A deben de indicar que este tiene agua para que la bomba no trabaje en seco. los cuales dependiendo de las lecturas de los sensores estas entran en acción. la bomba se enciende para regar durante 10 minutos y se apaga. En esta parte el pic16f628 está recibiendo las señales de los sensores. Los sensores de nivel fueron hechos por medio este integrado contiene en su interior el equivalente a 6 compuertas inversoras (not) con entradas schmitt trigger.15 Sensores para la lectura de niveles. Así como se muestra en la imagen de arriba las señales débiles o altas pueden ser filtradas. el integrado al recibir una pequeña señal las filtra y envía un alto. y sale un pequeño voltaje. 80 . De tal forma que se usan la resistencia que ofrece un líquido cuando entra en contacto con las dos puntas.4. h> { #device adc=10 //Usa resolución de 10 bits #use delay(clock=4000000) #fuses hs.nolvp delay_us (20). delay_ms(1500). //Hace conversión AD dia=((medicion2*31)/1023). la lectura del canal NA1 MIDE TEMPERATURA delay_us(20). //Saca texto { lcd_putc(" hidroponico"). medicion=read_adc (). //Saca texto set_adc_channel(1). dia=dia+1.noprotect.medicion2. //Saca texto lcd_putc(" y monitoreo").c" float temp. #include <16f877. lcd_init(). temp=medicion*(0.. set_adc_channel (0).//Bits de config.16 Programación de cada uno del micro controlador la programación del pic16f877a fue hecha en compilardor ccs compiler y este es el código del programa. // inicia lectura del canal NA0 MIDE PRESION //Inicia LCD lcd_putc(" Automatizacion\n"). necesario para la conversion // inicia //tiempo medicion2=read_adc ().48875).medicion.nowdt. #include "lcd.dia.mes. //Pasa binario a °C void main (void) { setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL).. setup_adc_ports(AN0_AN1_AN3).4. delay_ms(1500). lcd_putc("\f"). } while (true) 81 . //Limpia pantalla while(dia<1 && dia>=0) lcd_putc(" de un sistema\n"). //Saca texto break. //Saca texto while(mes>937 && mes<=1024) DIC")." { break. lcd_putc("Fecha de")." AGO").x °C while(mes>852 && mes<937) NOV")." SEP")." while(mes>511 && mes<596) break.x °C break. //xxx. //xxx. //xxx. //xxx. } while(mes>596 && mes<682) { if(input(PIN_C3)) printf(lcd_putc." } } printf(lcd_putc.set_adc_channel(3). //xxx. } } while(mes>767 && mes<852) while(mes>341 && mes<426) { { } JUL")." JUN"). //xxx. printf(lcd_putc.x °C printf(lcd_putc.x °C break. //xxx. break. lcd_putc("\f"). necesario para la conversion // inicia while(mes>682 && mes<767) { //tiempo mes=read_adc (). //Hace conversión AD printf(lcd_putc.x °C while(mes>426 && mes<511) printf(lcd_putc." MAY"). //xxx. } while(mes>255 && mes<341) 82 . break. printf(lcd_putc.x °C OCT"). la lectura del canal NA1 MIDE TEMPERATURA delay_us(20).x °C break.x °C { { break." } { { printf(lcd_putc. //Saca texto } if(input(PIN_C5)) { lcd_putc(" S2=on\n").dia).x °C break. { lcd_putc("\f"). texto break.0f"." { ABR"). //xxx.x °C while(mes>=0 && mes<85) } else { ENE").x °C lcd_putc("Estado Automatic"). { break.{ printf(lcd_putc. } if(input(PIN_C4)) lcd_putc(" S1=on"). //Saca texto { lcd_putc(" S1=off"). //Saca texto } else { else lcd_putc(" S2=off\n").x °C if(input(PIN_C2)) break. //xxx. printf(lcd_putc. while(mes>170 && mes<255) output_high(PIN_B0). //Saca texto printf(lcd_putc." //Saca lcd_putc("\f"). //xxx. { } output_high(PIN_B1). //xxx." lcd_putc(" Sistema en\n")." %02. delay_ms(1000). } delay_us (500). { printf(lcd_putc. //Saca texto 83 . //Saca texto } delay_us (2500). lcd_putc("\nTransplante")." MAR"). printf(lcd_putc. } while(mes>85 && mes<170) FEB"). //Saca texto lcd_putc(" S1=off").temp. printf(lcd_putc. { lcd_putc("\f").} } if(input(PIN_C6)) else { { lcd_putc(" S3=on").0f%cC". //Saca texto } } else if(input(PIN_C5)) { { lcd_putc(" S3=off")." %02.temp. //Saca texto lcd_putc(" S2=on\n"). //Saca texto } } printf(lcd_putc.x °C lcd_putc("\f"). delay_ms (2500). if(input(PIN_C4)) } { } lcd_putc(" S1=on"). //Saca texto } 84 . { lcd_putc(" S2=off\n"). lcd_putc(" S3=off"). else output_low(PIN_B0)." %02.223). //Saca texto} output_low(PIN_B1).223). //Saca texto lcd_putc(" sistema en\n"). //Saca texto lcd_putc(" estado manual"). //xxx. //Saca texto } delay_ms(1000). //Saca texto } } if(input(PIN_C6)) else { { lcd_putc(" S3=on"). //xxx.x °C else delay_ms (2500).0f%cC". se usa la programación de tipo escalera. con una duración de riego de 20 minutos. el programa que se utilizó ldrmicro. Cada línea tiene una serie de condiciones que se manejan según los valores de entrada de los sensores. ya que el tipo de estructura permite guardar agua para que no sea necesario encender constantemente las bombas y se alimenten del agua que tiene almacenada en los tubos. esto se debe principalmente a la facilidad que tiene usar este tipo de programación para establecer los tiempos de encendido y apagado de las bombas.} La programación de pic16f62A Para la programación del pic16f628a se utilizó de tipo escalera como el que se usan para programar a los plcs. con este programa la bombas comenzaran el riego cada 5 horas. 85 . 86 . Placa con sensores de nivel. En esta sección se controlara automáticamente el encendido y apagado de las bombas.17 Diseño de los pcbs.4. En esta parte del circuito se llevaran a cabo el control manual-automático y monitoreo de sensores de nivel y temperatura. de forma favorable. así como a la vez evita que se incremente la temperatura del agua y retarda la formación de musgos. 87 .4. pues permite una continua atención a las necesidades de oxigenación. nos permitió disminuir de gran forma el trabajo humano requerido para la realización de las tareas de mantenimiento que demanda su funcionamiento diario. El hecho de tener un cultivo de este tipo y diseño nos permite no tener que estar encendiendo y apagando las bombas para recircular esto es debido a que su diseño permite que el agua se almacene en los tubos es decir que al pasar por los tubos el agua llena el tubo y cuando esta dejan de funcionar el agua se queda allí estancada por un corto periodo de tiempo. reposición de agua y nutrientes en el cultivo. esto nos permitió concluir que aplicando la automatización de tareas de petitivas conlleva a un mejor cuidado y por ende desarrollo de las plantas en un cultivo hidropónico. Los procesos diarios requeridos son: · La recirculación y oxigenación del agua de la huerta · La reposición de agua consumida por las plantas · La lectura de la temperatura ambiente. el ajuste de nivel instalado en cada uno delos tanques permite que sea más rápida y confiable la reposición de agua en caso de que se llegue a terminar. Para este proyecto. además de que las plantas tienen un excelente desarrollo dentro de un sistema de este tipo.18 Conclusiones y recomendaciones. Con el paso de los días se observó cómo funcionaba el sistema. y así las plantas tengan agua por algún tiempo hasta que se inicie de nuevo la reposición de agua por las bomba. Además. Todos los diseños eléctricos y estructuras realizados fueron implementados y funcionaron de forma correcta. La automatización implementada para una cultivo hidropónico NFT. todos los objetivos fueron cumplidos. La dosificación de ácido nítrico es utilizada para ajustar el pH de los cultivos sin embargo. todos los componentes del sistema automático se pueden adaptar fácilmente a un cultivo de mayores rasgos. esto debido a que nos proporcionaría un mejor dosificación al aplicar los nutrientes al agua. Recomendaciones Para aumentar la confiabilidad del sistema en el proceso de reposición de nutrientes sería ideal el uso de electroválvulas para ir agregando al tanque que se encarga de suministrar agua al tanque de recirculación. Como recomendación final. tener la certeza de tal beneficio requiere de un periodo de estudio mucho más tiempo. Para el monitoreo de proceso de riego sería de gran ayuda la instalación de un indicador de humedad para ver que tubo tiene deficiencia de agua por fuga o taponeo en la entrada.Las plantas con adecuada oxigenación crecen saludablemente y de forma acelerada También es posible notar una diferencia en el crecimiento de las plantas en las cuales se tiene recirculación de agua constante con respecto a quienes no la tienen. sin tener que invertir trabajo y dinero adicionales en la automatización. no se considera conveniente el tener una regulación automatizada de tal tipo por las dificultades que presenta el manejo de dicho ácido y la poca regularidad con la que tal tipo de ajuste sea necesario. Es posible también considerar la posibilidad de instalar un sensor de pH que monitoree en línea la acidez del agua del sistema. Dicho sensor podría ser de naturaleza analógica o digital con valores límites preseleccionados. por ello se recomienda instalar 2 electroválvulas una para los micronutrientes y la otra para los macronutrientes. 88 . en caso de que dicho valor se salga de los parámetros recomendados para el cultivo. lo que hace fácil la expansión del tamaño de cultivo para tener una producción más abundante de hortalizas. de forma que pueda dar una señal de alarma. Sin embargo. http://www.com. 4.mx/catalogo/index.com/ 89 .ar/product_hidrop. http://www.19 Bibliografía.wikipedia.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieriaelectronica/respuestas/10203/40106-trigger-schmitt 5.com. jose maria alarte 1° edición.todoexpertos.htm 6.php?main_page=page&id=27&chapter=1 4. http://proyectoaula-pic16f628a. http://hidroponia. http://es.org. 3 -manual de cultivo de lechuga en agua.gcaconsultora. http://hidroponia.blogspot.4.grupomaser. 4° edición.hydroenv. Libros: 1 -el arte de cultivar sin tierra. http://www.mx/ 3.compilador ccs y simulador proteus para microcontroladores pic Paginas: 1.org/wiki/Hidropon%C3%ADa 2. keith roberto.html 7.com/PAG_Cursos/Auto/auto2/auto2/PAGINA%20PRINCIPAL/Automatizacion/Auto matizacion. 2 -como hacer hidroponía.


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