Diseño y construcción de un invernadero para el cultivo de fresa
Las plantas son seres vivos importante en la tierra, ya que ofrecen beneficios a los humanos para su vida diaria, además de frutos, oxígeno y una vista espectacular por donde quiera que se vea. Un ejemplo es la planta de fresa, siendo un tipo de ser vivo destacado por su producción y rendimiento en...
- Autores:
-
Cruz Díaz, Wilmer Orlando
Gutiérrez Bulla, Juan Pablo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Militar Nueva Granada
- Repositorio:
- Repositorio UMNG
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unimilitar.edu.co:10654/40405
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10654/40405
- Palabra clave:
- AGRICULTURA
FRESAS
FRESAS - CULTIVO
CULTIVOS DE INVERNADERO
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Control
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Las plantas son seres vivos importante en la tierra, ya que ofrecen beneficios a los humanos para su vida diaria, además de frutos, oxígeno y una vista espectacular por donde quiera que se vea. Un ejemplo es la planta de fresa, siendo un tipo de ser vivo destacado por su producción y rendimiento en el mundo, sin embargo, en Colombia esta planta tiende a ser cultivada en grandes áreas, y la poca producción en comparación con su área de sembrado, tiene como efecto un bajo rendimiento en el cultivo . Este rendimiento en producción se encuentra relacionado con la afectación por las variaciones climáticas, ya que el cambio en temperatura y humedad relativa alteran los periodos de producción en la planta de fresa. Una alternativa para posicionar variables climáticas en la planta de fresa son los invernaderos, ya que estos no solo permiten controlar las variables climáticas, sino también enfermedades, plagas y otros defectos que pueden presentarse, sin necesidad de alterar el ecosistema. conociendo las necesidades del cultivo en el agro colombiano, se realizó en este proyecto de investigación, un prototipo tipo invernadero con condiciones de temperatura y humedad relativa controladas y un sistema de iluminación suplementaria, con el fin de garantizar condiciones ambientales posicionadas para la planta y mejorar su crecimiento y desarrollo, permitiendo la maximización del cultivo por área. Para cumplir con las expectativas, se construyeron estructuras metálicas acordes a las necesidades detectadas, y se implementó un controlador difuso que permite un seguimiento a una referencia en humedad relativa y temperatura, acompañado de un sistema web server, que permite la supervisión del invernadero en tiempo real. Finalmente, se comparó un cultivo desarrollado en Tuta (Boyacá) a campo abierto con el prototipo del invernadero. |
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Solaque, LeonardoCruz Díaz, Wilmer OrlandoGutiérrez Bulla, Juan PabloIngeniero en MecatrónicaRiveros, Adriana2022-03-23T17:05:01Z2022-03-23T17:05:01Z2021-11-26http://hdl.handle.net/10654/40405instname:Universidad Militar Nueva Granadareponame:Repositorio Institucional Universidad Militar Nueva Granadarepourl:https://repository.unimilitar.edu.coLas plantas son seres vivos importante en la tierra, ya que ofrecen beneficios a los humanos para su vida diaria, además de frutos, oxígeno y una vista espectacular por donde quiera que se vea. Un ejemplo es la planta de fresa, siendo un tipo de ser vivo destacado por su producción y rendimiento en el mundo, sin embargo, en Colombia esta planta tiende a ser cultivada en grandes áreas, y la poca producción en comparación con su área de sembrado, tiene como efecto un bajo rendimiento en el cultivo . Este rendimiento en producción se encuentra relacionado con la afectación por las variaciones climáticas, ya que el cambio en temperatura y humedad relativa alteran los periodos de producción en la planta de fresa. Una alternativa para posicionar variables climáticas en la planta de fresa son los invernaderos, ya que estos no solo permiten controlar las variables climáticas, sino también enfermedades, plagas y otros defectos que pueden presentarse, sin necesidad de alterar el ecosistema. conociendo las necesidades del cultivo en el agro colombiano, se realizó en este proyecto de investigación, un prototipo tipo invernadero con condiciones de temperatura y humedad relativa controladas y un sistema de iluminación suplementaria, con el fin de garantizar condiciones ambientales posicionadas para la planta y mejorar su crecimiento y desarrollo, permitiendo la maximización del cultivo por área. Para cumplir con las expectativas, se construyeron estructuras metálicas acordes a las necesidades detectadas, y se implementó un controlador difuso que permite un seguimiento a una referencia en humedad relativa y temperatura, acompañado de un sistema web server, que permite la supervisión del invernadero en tiempo real. Finalmente, se comparó un cultivo desarrollado en Tuta (Boyacá) a campo abierto con el prototipo del invernadero.TABLA DE CONTENIDO RESUMEN 12 1 INTRODUCCIÓN 44 1.1 Objetivo general 50 1.2 Objetivos específicos 50 1.3 Metodología 50 2 DISEÑO DEL INVERNADERO 52 2.1 DISEÑO CONCEPTUAL 52 2.1.1 Casa de la calidad 52 2.1.1.1 Requerimientos 52 2.1.1.2 Restricciones 53 2.1.1.3 Consideraciones para el diseño 53 2.1.2 Selección de componentes 54 2.1.2.1 Sistema térmico 54 2.1.2.2 Sistema de humidificación 56 2.1.2.2.1 Humidificador 56 2.1.2.3 Nebulizadores 57 2.1.2.4 Sistema de riego por goteo 57 2.1.3 Sistema eléctrico y electrónico 59 2.1.3.1 Tarjeta de desarrollo NODEMCU (ESP8266) 59 2.1.3.2 Tarjeta de Desarrollo Arduino Mega 59 1.1.1.1 Driver l298n dual 60 2.1.3.3 Sensor de temperatura y humedad relativa 60 2.1.3.4 Emisor de Luz 60 2.1.3.5 Reloj RTC DS3231 60 2.1.4 Selección de los materiales de construcción 60 2.1.4.1 Metales del invernadero 60 2.1.4.2 Plástico del invernadero 61 2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO 63 2.2.1 Luz suplementaria 63 2.2.1.1 Distribución componentes LED 65 2.2.2 SUPERVISIÓN WEB 66 2.2.2.1 Diseño interfaz web 67 2.3 DISEÑO MECÁNICO Y MODELADO CAD DEL INVERNADERO 71 2.3.1 Invernadero 71 2.3.1.1 Invernaderos más usuales: 71 2.3.1.2 Condiciones necesarias en un invernadero. 72 2.3.1.3 Sustratos Orgánicos. 74 2.3.1.4 Análisis estático en invernaderos 75 2.3.2 Diseño estructura externa 76 2.3.2.1 Forma del invernadero 76 2.3.2.2 Selección volumen de trabajo 76 2.3.2.3 Modelado CAD estructura y sistema de ventilación. 79 2.3.2.4 Elementos finitos 83 2.3.3 Diseño estructura Interna 86 2.3.3.1 Elementos finitos estructura interna 88 3 MODELADO MATEMÁTICO DEL INVERNADERO Y DISEÑO DE CONTROLADORES 92 3.1 MODELO MATEMÁTICO 92 3.1.1 Modelo variación de temperatura 93 3.1.2 Modelo variación Humedad relativa 98 3.1.3 Estimación parámetros del modelo matemático 100 3.2 DISEÑO DE CONTROLADORES 103 3.2.1 Control difuso para temperatura y humedad relativa 103 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS Y COMPARACION DE CULTIVOS 109 4.1 Resultados de construcción 109 4.2 Resultados controladores 115 4.2.1 Simulación y resultados control difuso 116 4.3 Control de luz 121 4.4 Desarrollo, crecimiento y producción plantas de fresa 122 4.4.1 Comparación cultivos 124 5 CONCLUSIONES 128 6 REFERENCIAS 131 7 ANEXOS 138 7.1 ANEXO A- CASA DE LA CALIDAD 138 7.2 ANEXO B - CÁLCULO BOMBA CENTRÍFUGA 147 7.3 ANEXO C- DISEÑO ELECTRONICA 151 7.4 ANEXO D- EVIDENCIA FOTOGRÁFICA 160 7.5 ANEXO E- PLANTILLA ADQUISICIÓN DE DATOS 184Plants are important living beings on earth, since they offer benefits to humans for their daily lives, in addition to fruits, oxygen and a spectacular view wherever it is seen. An example is the strawberry plant, being a type of living being noted for its production and performance in the world, however, in Colombia this plant tends to be cultivated in large areas, and the low production compared to its planted area , has the effect of low crop yield . This yield in production is related to the affectation by climatic variations, since the change in temperature and relative humidity alter the production periods in the strawberry plant. An alternative to position climatic variables in the strawberry plant are greenhouses, since these not only allow controlling climatic variables, but also diseases, pests and other defects that may occur, without the need to alter the ecosystem. Knowing the needs of cultivation in Colombian agriculture, a greenhouse-type prototype with controlled relative temperature and humidity conditions and a supplementary lighting system was carried out in this research project, in order to guarantee environmental conditions positioned for the plant and improve its growth and development, allowing the maximization of the crop per area. To meet expectations, metallic structures were built according to the needs detected, and a fuzzy controller was implemented that allows monitoring of a reference in relative humidity and temperature, accompanied by a web server system, which allows supervision of the greenhouse in real time. true. Finally, a crop developed in Tuta (Boyacá) in the open field was compared with the greenhouse prototype.Pregradoapplicaction/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalAcceso abiertoDiseño y construcción de un invernadero para el cultivo de fresaDesign and construction of a greenhouse for strawberry cultivationAGRICULTURAFRESASFRESAS - CULTIVOCULTIVOS DE INVERNADEROfarmingStrawberryAutomationControlMechatronicsGreenhouseAgriculturaFresaControlAutomatizaciónMecatrónicainvernaderoTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fIngeniería en MecatrónicaFacultad de IngenieríaUniversidad Militar Nueva Granada[1] Ministerio de agricultura: “Colombia cuenta con un potencial para sembrar alimentos en 39 millones de hectáreas”. 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