M.  en  C.  José  Antonio  Aquino  Robles  1  ,  2,  3  y  4    Dr.    Leonel  G.  Corona    1                  M.  en  C.  Cecilia  Fernández    1  

 1  UPIITA-­‐  IPN,      2  Universitat  Politécnica  de  Catalunya  3COTEBAL  IPN  y  Fundación  Carolina          4InsNtuto  de  InvesNgaciones  Eléctricas  

Sede  regional:  UNAM  CU  

 

LA  OTRA  MECATRÓNICA  VERDE…  LA  DE  LOS  INVERNADEROS  

Bloque temático: Seguridad Alimentaria (Agricultura)

1  

ÍNDICE  

2  

 Se presenta en este trabajo una versión de la evolución histórica de los invernaderos y se detalla la intervención de la tecnología Mecatrónica en este ámbito. Por lo cual durante el desarrollo del mismo, iremos explicando al lector las variables que intervienen en el control y la automatización de los procesos que se suscitan al interior de los invernaderos y también de las variables externas que deben de cuidarse, a fin de poder cultivar de forma eficiente los productos que se procuran obtener.

.  •  Resumen •  Introducción •  Antecedentes históricos •  Control y automatización de las variables de los

invernaderos •  Actualidad y futuro •  Perspectiva Mecatrónica para con los invernaderos •  Conclusiones •  Agradecimientos

RESUMEN

3  

Se presenta en este trabajo una versión de la evolución histórica de los invernaderos y se detalla la intervención de la tecnología Mecatrónica en este ámbito. Por lo cual durante el desarrollo del mismo, iremos explicando al lector las variables que intervienen en el control y la automatización de los procesos que se suscitan al interior de los invernaderos y también de las variables externas que deben de cuidarse, a fin de poder cultivar de forma eficiente los productos que se procuran obtener.

           INTRODUCCIÓN  

4  

.  La Mecatrónica es una filosofía de trabajo que provoco la sinergia de diversas tecnologías entre ellas, la automática, el control, la electrónica, la mecánica, la tecnología de computo, con un propósito que desvela una parte de la filosofía de vida japonesa, que es la de continuamente crear innovaciones y la mejora continua o perfeccionamiento de casi cualquier actividad humana que ellos desarrollan.

5  

.  

           INTRODUCCIÓN  

Se han producido posterior a ella otras tantas sinergias con otras disciplinas que orbitan alrededor de ella:

• Biomecatrónica. • Autotrónica. • Enertrónica. • Agrónica.

6  

.  

           INTRODUCCIÓN  

Mecatrónica verde: es aquella que está al servicio del cuidado medioambiental y del desarrollo sostenible. Ahora también a la producción biotecnológica de alimentos de origen vegetal, tanto al aire libre, como utilizando ambientes controlados como en el caso de los invernaderos.

7  

.  

Antecedentes Históricos Desde la antigüedad en Mesopotamia, Egipto e Israel, Grecia y Roma ya se practicaba el cultivo de vegetales en macetas o barriles, protegiéndolos de noche en túneles o galerías. En la edad media, hasta aproximadamente el siglo XVI, todas las actividades relacionadas con la agricultura eran más un arte que una ciencia y que aglutinaba una serie de normas surgidas de observaciones acumuladas durante siglos (ingeniería pragmática y de manual), mezcladas a menudo con supersticiones

8  

.  

Antecedentes Históricos En la era de la revolución industrial. Se fueron identificando los procesos de transferencia de calor por conducción, convección y radiación, que servirán de base a todos los estudios sobre térmica y energética, que tendrán aplicaciones en la modelización y en el control del clima de invernaderos a partir de la segunda mitad del siglo XX. En la primera mitad del siglo XIX aparecen realmente los primeros cambios notables en la construcción de invernaderos.

9  

.  

Control y Automatización Del riego a manta al cultivo hidropónico. (La Historia reciente de 1960 al presente.) El “enarenado” sigue con su atractivo para muchos agricultores. Sin embargo, los sustratos artificiales, tipo perlita, lana de roca, fibra de coco, etc., que permiten un mejor control del uso del agua y de fertilizantes, ya ocupan unos miles de hectáreas. Muchos horticultores ya poseen en sus invernaderos computadoras o micro controladores de riego, con control de pH, EC y drenaje, y algunos tienen controladores con lógica programable para el fertirriego, con una amplia tabla de algoritmos de control y de programación del riego.

10  

.  

Control y Automatización De la apertura manual de las ventanas a la computadora de clima. Simultáneamente van apareciendo sistemas de apertura de ventanas automatizadas, laterales o cenitales, de tipo enrollables, accionadas por motores.

11  

.  

De  la  incipiente  automa.zación,  a  la  mecatrónica  como  actor  tecnológico  en  los  invernaderos.  

La horticultura de hoy tiene poco que ver con la artesanal que se practicaba hace 45 o 60 años en las huertas de las afueras de las grandes ciudades. Está claro que, en un contexto de fuerte inversión en el sistema de producción, se va a utilizar toda la mecatrónica tecnológica para abaratar los costes de producción (mecanización, robotización), para controlar los procesos (clima, fertirrigación, manejo del cultivo), para controlar la calidad (lucha integrada, nuevos cultivares) y para mejorar la calidad del medio ambiente (recirculación del drenaje, reutilización de los residuos vegetales, plásticos y sustratos).

12  

.  

Hacia la sostenibilidad en la producción agroalimentaria en invernaderos.

La horticultura llamada “intensiva” puede, y debe, ser un ejemplo de agricultura sostenible y limpia. En un invernadero, que es un entorno más o menos confinado, es perfectamente factible con las tecnologías actuales controlar de manera precisa los procesos de producción si se ajustan los consumos de agua, fertilizantes y energía, controlando y optimizando los recursos utilizados, tanto los naturales (energía solar, agua), como los artificiales (fertilizantes, energía eléctrica).

13  

.  

Hacia la sostenibilidad en la producción agroalimentaria en invernaderos.

También se podría decir lo mismo de la eficiencia de uso del nitrógeno, o de otros elementos minerales, si los agricultores optasen por un uso racional de fertilizantes. Algunos ejemplos disponibles de tecnologías “limpias” pueden ser: – El reciclaje y la reutilización de las soluciones nutritivas. –  La lucha integrada, que asocia la lucha biológica a una lucha

química razonada. – El aprovechamiento de la energía solar (invernaderos solares). –  La recuperación de los desechos vegetales y plásticos.

14  

.  

Perspectivas Una consecuencia de los que tienen invernaderos deben vivir cerca de ellos, puesto que el cuidado de estos es muy estricto y se tiene que cuidar día y noche incluso. La tecnología actual nos propone tratar de reducir estos cuidados que muchas veces en horas-hombre se sale del presupuesto o no se obtienen las ganancias que se podrían tener si se utilizara un sistema de automatización.

15  

.  

El siglo XXI y el control mecatrónico integrado de los invernaderos

Existe en la carrera de Ingeniería Mecatrónica de la UPIITA del IPN. Un manual que versa a cerca de los contenidos que se pueden tener dentro del universo de Proyectos de fin de carrera. Los cuales describiremos a continuación y en cada uno de ellos se relata la interacción que puede crearse respecto a la mecatrónica verde, en específico a los invernaderos:

16  

.  

El siglo XXI y el control mecatrónico integrado de los invernaderos

–  Proyectos de investigación (científico-experimentales) –  Modelado Matemático y Simulación de Procesos y/o Sistemas. –  Diseño de una máquina mecatrónica o en su caso de un

invernadero moderno. –  Desarrollo de software para el control de sistemas o Procesos

en invernaderos. –  Puesta en operación de un proceso o sistema productivo. –  Optimización o puesta a punto de un proceso o sistema

productivo. –  Diseño y construcción de dispositivos o componentes

Mecatrónicos en invernaderos.

17  

.  

Conclusiones Se amplió el concepto de Mecatrónica Verde, el cual en un principio se había considerado como la mecatrónica que está al servicio del cuidado medioambiental, y de luchar para mitigar los efectos del cambio climático y a su vez también trabajar en pro del desarrollo sostenible en México y en el mundo. Ahora se ha agregado al trabajo de la mecatrónica verde el área de estudio y también el desarrollo tecnológico de los invernaderos.

18  

.  

Conclusiones El desarrollo tecnológico que ha ido modificando las estructuras, los materiales así como los sistemas de control del ambiente en los invernaderos se ha debido en parte a la aparición de otras tecnologías que con el paso del tiempo han estado disponibles.

19  

.  

Conclusiones La ingeniería mecatrónica, es algo más que juguetes electrónicos de alta gama y que a través de ella, se puede colaborar en aspectos nucleares de lo cotidiano. Por ello con el concepto mecatrónica verde, se busca no solo crear una nueva gama de productos electrónicos innovadores que a su vez, cuando estos terminen con su vida útil, puedan ser reutilizados o reciclados de forma industrial y masiva. También se busca que la producción de alimentos de origen vegetal pueda ser originada cerca de los grandes centros de población, sino es que también en el interior de los mismos

20  

.  

Agradecimientos Los autores agradecen a la Secretaria de Investigación y Posgrado del Instituto Politécnico Nacional por el apoyo recibido para la realización de este trabajo el cual es parte del proyecto de investigación multidisciplinar registro SIP No. 1533Y del módulo 4 No. 20130226.

Agradecimientos  

.

21