INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECANICA Y ELÉCTRICA

E. S. I. M. E.

“DISEÑO DE UN INVERNADERO HIDROPONICO CON AMBIENTE CONTROLADO”

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO(A) EN ROBOTICA INDUSTRIAL

PRESENTA:

MICHEL RUIZ NAYELI

México D.F. 2010

DEDICATORIAS

A MIS PADRES

Gracias por estar conmigo en todo momento, y por darme una carrera para

mi futuro.

A MIS HERMANOS

A mi hermana quien me ayudo no solo en la redacción sino también con

sus críticas, ideas y sugerencias.

A mi hermano por apoyarme.

A MIS ASESORES DE TESIS

Por tenerme paciencia y enseñarme

En especial a una de las personas que admiro por su inteligencia, sus

conocimientos y su dedicación, el Doctor Israel Vázquez Cianca a quien le

debo el hecho de que esta tesis tenga el menor numero de errores.

DEDICATORIAS

A MIS AMIGOS

Por soportar mis quejas, y ayudarme por darme ánimos y apoyarme.

A MIS MAESTROS

Por confiar en mi, tenerme la paciencia necesaria, y apoyarme. Agradezco

el haber tenido unos profesores como ustedes.

En especial a la academia de electrónica por soportarme, darme ideas,

ánimos, y sugerencias.

INDICE

INDICE

RESUMEN ........................................................................................................................ I ABSTRACT ..................................................................................................................... II CAPITULO I INTRODUCCION........................................................................................1

JUSTIFICACION ..........................................................................................................2 OBJETIVO ...................................................................................................................3 1.1. LOS INVERNADEROS......................................................................................4

1.1.1. FACTORES CONSIDERADOS AL IMPLEMENTAR UN INVERNADERO7 CAPITULO II ANTECEDENTES....................................................................................14

2.1. TIPO DE ESTRUCTURA .................................................................................16 2.1.1. INVERNADERO TUNEL ..........................................................................17 2.1.2. INVERNADERO CAPILLA.......................................................................18 2.1.3. INVERNADERO EN DIENTES DE SIERRA ............................................19 2.1.4. INVERNADERO TIPO CAPILLA MODIFICADO .....................................21 2.1.5. INVERNADERO CON TECHUMBRE CURVA.........................................22 2.1.6. INVERNADERO TIPO PARRAL (ALMERIENSE) ..................................23 2.1.7. INVERNADERO TIPO VENLO (HOLANDES) .........................................25

2.2. COBERTURA PARA INVERNADEROS .........................................................26 2.2.1. MATERIALES PARA COBERTURAS .....................................................27

2.3. RIEGO .............................................................................................................28 2.3.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RIEGO ..........................................29 2.3.2. TIPOS DE RIEGO ....................................................................................30

2.4. HORTALIZA ....................................................................................................34 2.4.1. PLANTA ORNAMENTAL.........................................................................35 2.4.2. OLEAGINOSAS .......................................................................................36 2.4.3. LEGUMBRES...........................................................................................37 2.4.4. SOLANACEA ...........................................................................................38

2.5. TECNOLOGIA .................................................................................................38 2.5.1 OFA (Agricultura a Campo Abierto)..........................................................38 2.5.2 INVERNADEROS CONVENCIONALES......................................................39 2.5.3 CEA (Agricultura en Ambiente Controlado).............................................40

2.6. ELEMENTOS DE SISTEMA DE CONTROL ....................................................41 2.6.1. PLC ..........................................................................................................41 2.6.2. ACTUADORES ELECTRICOS ................................................................42 2.6.3. MOTOR ....................................................................................................42

2.7. INTERNET .......................................................................................................67 2.7.1. PROTOCOLOS DE INTERNET ...............................................................68 2.7.2. ARQUITECTURA CLIENTE- SERVIDOR ................................................69

INDICE

2.8. PROGRAMACION...........................................................................................70 2.9. GUI (INTERFAZ GRAFICA DE USUARIO) .....................................................75

CAPITULO III MARCO TEORICO.................................................................................80 3.1. HORTALIZA ....................................................................................................81 3.2. ESTRUCTURA ................................................................................................82

3.2.1. CARGAS DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA .....................................83 3.3. COLUMNAS ....................................................................................................84

3.3.1. TIPOS DE COLUMNAS ...........................................................................85 3.3.2. RADIO DE GIRO ......................................................................................89

3.4. SELECCIÓN DEL TIPO Y DISTRIBUCIÓN DE LA ESTRUCTURA ................89 3.5. CUBIERTA A UTILIZAR ..................................................................................91 3.6. TIPOS Y ELECCION DEL SUSTRATO ...........................................................93 3.7. RIEGO POR GOTEO .......................................................................................95

3.7.1. PRINCIPIOS DEL RIEGO POR GOTEO..................................................95 3.7.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS................................................................96 3.7.3. FACTORES A CONSIDERAR PARA EL RIEGO ....................................97

3.8. DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS / ELECTRÓNICOS ........................106 3.9. COMUNICACIÓN CLIENTE – SERVIDOR ....................................................117

CAPITULO IV DISEÑO DEL PROYECTO...................................................................118 4.1. LUGAR DE IMPLEMENTACION ...................................................................119 4.2. CARGAS .......................................................................................................121

4.2.1. CARGAS MUERTAS .............................................................................121 4.2.2. CARGAS VIVAS Y METEOROLOGICAS..............................................126

4.3. CALCULO DE LA ESTRUCTURA.................................................................131 4.3.1. DETERMINACION DE LA ARMADURA................................................141 4.3.2. ESTABILIDAD DE LA ARMADURA ......................................................141

4.4. CALCULO DE COLUMNAS ..........................................................................142 4.5. DISEÑO AGRONOMICO DEL RIEGO POR GOTEO ....................................146

4.5.1. CALCULO DE LA ETP (Evaporación Potencial).................................146 4.5.2. CALCULO DE LAS NECESIDADES MAXIMAS DE RIEGO .................148 4.5.3. ESTUDIO DE LA UNIFORMIDAD DE APLICACIÓN DEL AGUA Y DEL DISEÑO 151

4.6. ETAPAS DE CONTROL ................................................................................156 4.7. DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICO / ELECTRÓNICOS ..........................158

4.7.1. VENTILACION .......................................................................................162 4.7.2. ILUMINACION........................................................................................173 4.7.3. RIEGO ....................................................................................................174 4.7.4. DIAGRAMAS DE FLUJO .......................................................................175

CAPITULO V EVALUACION ECONOMICA................................................................177

INDICE

5.1. ESTUDIO TÉCNICO ......................................................................................178 5.1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO TECNICO ...................................................179 5.1.2. PRINCIPIOS DEL ESTUDIO TECNICO .................................................180 5.1.3. PARTES QUE CONFORMAN EL ESTUDIO TECNICO ........................182

5.2. ESTUDIO TÉCNICO DEL INVERNADERO ..................................................182 5.2.1. ANALISIS Y DETERMINACION DE LA LOCALIZACION OPTIMA DEL PROYECTO..........................................................................................................183

5.3. DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO ÓPTIMO DE LA PLANTA.......................186 5.4. ESTUDIO FINANCIERO ................................................................................186

5.4.1. ARMADURA...........................................................................................186 5.4.2. RIEGO ....................................................................................................195 5.4.3. SIEMBRA Y COSECHA .........................................................................200 5.4.4. PROGRAMACION .................................................................................204

5.5. COSTO TOTAL DEL PROYECTO.................................................................206 CONCLUSIONES.....................................................................................................207 PARA TRABAJOS FUTUROS SE CONTEMPLARAN LAS SIGUIENTES INVESTIGACIONES: ........208

ANEXOS......................................................................................................................210 A ANEXOS FISICOS ............................................................................................211

1-A ARMADURA ..............................................................................................211 2-A MESA DE CULTIVO ..................................................................................212

B ELECTRICO/ ELECTRONICOS .......................................................................212 1-B MAX 232 ....................................................................................................213 2-B FACTOR DE SERVICIO DEL MOTORREDUCTOR..................................213 3-B RENDIMIENTO ..........................................................................................214 4-B PROTECCION DEL MOTOR .....................................................................215 6-B MOTORREDUCTOR..................................................................................217 7-B ATTINY 2313 .............................................................................................218 8-B ATMEGA 8535...........................................................................................220 9-B LM35 ..........................................................................................................222 10-B MOC3011 ...................................................................................................224 11-B 4N30...........................................................................................................226 12-B ELEMENTOS ELECTRICO/ELECTRONICOS ..........................................228

C PROGRAMACION ............................................................................................228 1-C CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARA INTERNET (CLIENTE) ...............229 2-C CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARA INTERNET (SERVIDOR)............244 3-C PUERTOS DE AVR ...................................................................................256

BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................................265

RESUMEN

I

RESUMEN

El objetivo de esta Tesis es el diseño y elaboración una interfaz gráfica de control para

invernaderos con ambiente controlado, donde se pueda monitorear y ajustar los

parámetros de control en tiempo real, generando bases de datos, reportes y graficas del

sistema, para analizar información y ajustar el sistema al punto óptimo.

Para cumplir nuestro objetivo implementaremos: controles de ambientación, riego y

energía eléctrica, con el fin de optimizar los parámetros de los invernaderos y sus

productos para que estos tengan mayores oportunidades de desarrollo.

Esto será controlado en tiempo real con ayuda de una interfaz gráfica (por Internet),

para monitorear los sensores de temperatura, humedad y luminosidad con esto se

generarán reportes, bases de datos, etc., que ayudarán con el control para futuros

acondicionamientos.

ABSTRACT

II

ABSTRACT

The objective of this Thesis is the design and elaboration a graphical interface of control

for conservatories with controlled greenhouse, where it is possible to be monitor and to

be fit the parameters of in time real control, generating data bases, reports and graphs

of the system, to analyze information and to fit the system to the optimal point.

In order to fulfill our objective we will implement: controls of ambientation, irrigation and

electrical energy, with the purpose of optimizing the parameters of the greenhouse and

their products so that these have greater opportunities of development.

This we will control it in real time with the help of a graphical interface (by Internet), to

monitor the sensors of temperature, humidity and luminosity with this we will generate

reports, data bases, etc., that help us with the control for future preparations.

CAPITULO I INTRODUCCION

1

CAPITULO I

INTRODUCCION


2

JUSTIFICACION Actualmente, solos los invernaderos a gran escala cuentan con un control de

ambientación, los invernaderos a pequeña escala no cuentan con un control de

ambientación ni otro tipo de control, lo que implica que las plantas y árboles que se

encuentran ahí mueran debido a los cambios bruscos de temperatura y a otros factores

no controlados.

El presente proyecto pretende evitar lo anterior controlando el ambiente, ajustando el

control en tiempo real; esto para no estresar el crecimiento de las plantas logrando el

optimo crecimiento y calidad en el producto y así generar reportes que nos ayuden en

un futuro.

Así mismo, este proyecto pretende apoyar la agricultura en nuestro país implementando

controles de ambientación; riego y energía eléctrica con el fin de optimizar los

parámetros de los invernaderos y sus productos para que estos tengan mayores

oportunidades de desarrollo.

El lugar de implementación de este proyecto será en las azoteas del Distrito Federal,

porque su suelo agrícola es poco fértil debido a que presenta una zona urbana mayor o

no apta para la agricultura en comparación con otros estados de la republica mexicana;

esto lo podemos apreciar en la Figura 1.2, donde la zona obscura representa dicha

zona.


3

FIGURA 1.2 MAPA DE USO POTENCIAL AGRICOLA (REFERENCIA TOMADA DE INEGI)

OBJETIVO El propósito de esta tesis es diseñar y desarrollar un invernadero hidropónico en las

azoteas de edificios ubicados en el Distrito Federal. El invernadero propuesto será

controlado de manera remota ajustando los parámetros de iluminación, temperatura,

riego y ventilación en tiempo real.


4

Los parámetros a controlar serán ajustados a un punto óptimo a partir del análisis de la

información recabada. Esta información se almacenará en una base de datos que

permitirá obtener los reportes y las graficas necesarias con el fin de contar con datos

que permita realizar las acciones pertinentes para apoyar al campo y la economía

individual del mexicano al generar alimentos a costos rentables

El diseño de la estructura se basará en el invernadero tipo capilla, la cual será

modificada para disminuir las cargas de sotavento y barlovento (Los términos

"barlovento" y "sotavento" se refieren a la dirección desde donde sopla el viento.

Cuando el viento sopla desde el Este se le denomina "barlovento").

1.1. LOS INVERNADEROS

El concepto de “invernaderos” surge en la época de los romanos (en el siglo XVI), son

a ellos a quienes se les atribuye el crédito de haber conformado la primera forma de

invernaderos. Dicen las lenguas populares romanas que cierto emperador romano tenía

un apetito singular para los pepinos, solicitaba uno a diario. Este capricho del

emperador propicio que el jardinero instalara su propio método artificial para

producirlos. Esta técnica artificial consistía en cavar un hoyo en el suelo, prender fuego

para generar calor y cubrir el hoyo con láminas transparentes de mica o mineral. Con el

tiempo se perfeccionaron los métodos o técnicas para proteger e incrementar el valor

de las plantas en invernaderos rudimentarios. A finales del siglo XVI se crearon los

invernaderos básicos y en la época de la Inglaterra Victoriana (siglo XIX) se desarrollan

los invernaderos tal y como los conocemos hoy en día.

En Europa, los invernaderos modernos alcanzan su esplendor en los años 80`s, en

países como España, Inglaterra, Holanda y en Asia países como Israel; desde entonces


5

todos estos países ofrecen la oportunidad de cultivar frutos, vegetales y flores durante

todo el año.

La producción de alimentos utilizando esta técnica de cultivo fue introducida en América

cuando el profesor Emery Myers de la Universidad de Kentucky utilizó por primera vez

el poliuretano en sustitución del cristal. Lo que permitió, sentar los principios de

tecnología plástica con propósitos agrícolas a través de los invernaderos de

investigación y cubiertas de plástico.1

En México se desconoce el año en que esta técnica de cultivo protegido llega a Nuestro

País. Sin embargo existen antecedentes que en la época prehispánica se utilizaba una

técnica similar. Esta técnica consistía en proteger los cultivos con pieles de animales.

En el año de 1985, la técnica de cultivo protegido se incremento debido principalmente

por la llegada de los materiales plásticos al mercado. Estos materiales plásticos

demostraron ser ideales para las condiciones socioeconómicas y climáticas de las

regiones semiáridas del país debido a sus propiedades físicas. Estas propiedades

físicas pueden ajustarse e incluso crearse en función de las características específicas

de cada lugar.

El uso de los invernaderos se ha incrementado a raíz de la degradación del suelo. Las

causantes principales de ésta degradación que destacan son las siguientes:

1. las actividades humanas

2. la utilización de sustancias químicas.

Las actividades humanas son las que más afectan, debido a la transformación de los

recursos naturales y con frecuencia a la alteración del medio ambiente para la


6

satisfacción de las necesidades materiales del hombre. Lo anterior provoca que cerca

de la mitad de los suelos del país presenten problemas de erosión.

La utilización de las sustancias químicas degrada el suelo provocando la decadencia

de la fertilidad y la reducción del contenido de materia orgánica. Lo que deriva en zonas

improductivas para cualquier actividad agrícola. Como consecuencia existe un

descenso en la cosecha de productos agrícolas en comparación con lo sembrado.

En la tabla 1.- Se presenta la superficie sembrada en comparación con la cosechada de

los años 2000 al 2005. En algunos estados de la República, tales como Hidalgo,

México, Sonora y Tamaulipas, la producción disminuye con respecto a la superficie

sembrada en años anteriores.

Concepto 2003 2004 2005 2006 P

Superficie sembrada (Hectáreas) 15 779 15 632 15 873 13 982

Baja California 41 75 107 159

Baja California Sur 1 515 1 205 1 059 1 183

Chiapas 6 858 6 858 6 858 8 217

Colima 0 0 0 377

México 0 0 50 35

Oaxaca 7 365 7 397 7 365 4 007

Sonora 0 2 407 0

Tamaulipas 0 58 0 0

Yucatán 0 0 4 4

Superficie cosechada (Hectáreas) 15 575 15 376 15 575 13 792

Baja California 41 75 107 158


Chiapas 6 858 6 681 6 593 8 029

Colima 0 0 0 377

México 0 0 50 35


7

Oaxaca 7 365 7 380 7 365 4 007

Sonora 0 2 407 0

Tamaulipas 0 58 0 0

Yucatán 0 0 4 2

Valor de la producción (Miles de pesos) 319 771 386 013 271 337 833 106

Baja California 5 908 18 360 22 570 46 861


Chiapas 57 422 62 264 62 399 83 635

Colima 0 0 0 780

Guerrero 0 680 0 0

México 0 0 2 633 504

Oaxaca 18 660 14 240 12 762 5 512

Sonora 0 112 19 101 0

Tamaulipas 0 2 908 0 0

Yucatán 0 0 8 8

TABLA 1.1.- SUPERFICIE SEMBRADA COSECHADA Y VALOR DE LA PRODUCCION DE LA AGRICULTURA ORGANICA POR ENTIDAD FEDERATIVA SELECCIONADA, 2003 A 2006

NOTA: Las sumas de los parciales no coinciden con los totales debido a que así lo publicó la fuente. Cifras preliminares.

FUENTE: Para 2003 a 2005: SAGARPA. Anuario Estadístico de la Producción Agrícola de los Estados Unidos Mexicanos (varios años). Para

2006: SAGARPA. SIAP.

www.inegi.gob.mx

1.1.1. FACTORES CONSIDERADOS AL IMPLEMENTAR UN

INVERNADERO La producción de alimentos es fundamental en el campo mexicano y los invernaderos

son una opción para esto; teniendo en cuenta las estadísticas mostradas

anteriormente, la implementación de un invernadero debe de considerar los siguientes

factores:


8

I. Protección: Los invernaderos deben ser protegidos de vientos fuertes ya que

pueden causar el derribo y destrucción de las estructuras, así como, grandes

desgarros en los materiales de cubierta, acortando su vida útil.

Se recomienda el uso de cortavientos de permeabilidad del 50%, de una altura

de 2.5 a 3 m., por lo que su acción protectora abarcara de 40 a 60 m desde el

mismo. La separación entre invernadero y cortavientos, debe ser como mínimo 6

a 8 m, especialmente en los ubicados hacia el norte, con el objeto de no restar

insolación al mismo. El cortaviento también contribuye a frenar los vientos fríos,

si estos no fuesen dañinos (ni fuertes, ni fríos), no deberán ser evitados ya que

dichos vientos favorecen la aireación y ventilación del invernadero, sobre todo en

verano.

II. Riego: Es más frecuente en la implementación de un invernadero que al aire

libre, pero con caudales mas reducidos, debido a que, en el interior de el

invernadero existe menor probabilidad de evaporación.

III. Ligereza: Esta orientada al desarrollo del armazón, para que este no reste

luminosidad a las plantas cultivadas en el interior; ya que las estructuras muy

voluminosas y pesadas proyectan grandes sombras, provocando el retraso del

crecimiento en el cultivo y su fructificación.

IV. Resistencia del invernadero: Es uno de los factores más importantes en el

diseño de invernaderos. Se deberá mantener el equilibrio entre la resistencia del

invernadero y los costos de construcción.

La resistencia se ve favorecida por la buena elección del emplazamiento y

orientación respecto a los vientos dominantes y su protección con cortavientos.


9

V. Dimensiones y forma: Depende en gran medida de la climatología de la zona,

mientras mayores sean las dimensiones del invernadero, los factores climáticos

serán más difíciles de controlar, por lo tanto, es más conveniente construir varios

invernaderos pequeños (se estima de 1000 a 2000 m2), que uno solo de gran

tamaño.

Los invernaderos muy grandes no son recomendables en zonas de poco viento

pues su ventilación es reducida y da lugar a frecuentas enfermedades en las

plantas. La altura debe permitir el desarrollo normal del cultivo, siendo

normalmente de 2 a 3 metros (alcanzada por pepinos, tomates y otros), de

acuerdo a esto la cumbrera del invernadero deberá ir próxima de 3 a 3.5 metros

de altura, y los aleros o correas laterales entre los 2 a 2.5 metros.

Las dimensiones del invernadero, también condicionan la estabilidad térmica del

invernadero, particularmente por la relación que se tiene entre el volumen del

aire y la superficie cubierta por el invernadero (m3/m2). Para climas

mediterráneos se considera una relación entre 2.7 a 3 m3/m2, por lo tanto, la

altura media del invernadero debe ser de 3 metros (medida entre cumbrera y

laterales).

VI. Luminosidad interior: Generalmente invernaderos con vertientes o techumbres

desiguales registran durante los meses de invierno una iluminación interior

superior a los construidos con vertientes simétricas.

A mayor luminosidad en el interior del invernadero se debe aumentar la

temperatura, la HR (Humedad Relativa) y el CO2, para que la fotosíntesis sea

máxima; por el contrario, si hay poca luz pueden descender las necesidades de

otros factores.


10

1) Materiales de cubierta con buena transparencia.

2) Orientación adecuada del invernadero.

3) Materiales que reduzcan el mínimo las sombras interiores.

4) Aumento del ángulo de incidencia de las radiaciones sobre la cubierta.

5) Acolchados del suelo con plástico blanco.

VII. Orientación: Se hace en función de los vientos fuertes que se puedan presentar

en el lugar, eso implica orientarlos con la fachada más angosta en oposición a

dichos vientos.

La mayor iluminación se obtiene orientando el invernadero en la dirección este-

oeste, no obstante debe tenerse en cuenta y conjugarse con la presencia y

orientación de los vientos predominantes. Durante el invierno la máxima

iluminación se obtiene cuando se ubican en laderas orientadas al norte. Siempre

deberá considerarse la dirección de las siembras dentro del invernadero.

VIII. Higrometría y ventilación: La humedad es la masa de agua en unidad de

volumen, o en unidad de masa de aire. La Humedad Relativa (HR) es la

cantidad de agua contenida en el aire, en relación con la máxima que sería

capaz de contener a la misma temperatura.

Existe una relación inversa de la temperatura con la humedad por lo que a

elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por

tanto disminuye la HR. Con temperaturas bajas, el contenido en HR aumenta.

Cada especie tiene una humedad ambiental idónea para vegetar en perfectas

condiciones; tal es el caso:

1. Tomate, al pimiento y berenjena HR sobre el 50% a 60%;

2. Melón HR de 60% a 70%;

3. Calabacín, HR del 65 a 80%

4. Pepino HR del 70% a 90%.


11

La HR del aire es un factor climático que puede modificar el rendimiento final de

los cultivos. Cuando la HR es excesiva, las plantas reducen la transpiración y

disminuyen su crecimiento, se producen abortos florales por apelmazamiento del

polen. Por el contrario, si es muy baja, las plantas transpiran en exceso,

pudiendo deshidratarse.

IX. Temperatura Este es el parámetro más importante a tener en cuenta en el manejo del

ambiente dentro de un invernadero, ya que es el que más influye en el

crecimiento y desarrollo de las plantas. Normalmente la temperatura óptima para

las plantas se encuentra entre los 10 y 20º C.

Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades y

limitaciones de la especie cultivada. Así mismo se deben aclarar los siguientes

conceptos de temperaturas, que indican los valores objetivos a tener en cuenta

para el buen funcionamiento del cultivo y sus limitaciones:

1. Temperatura mínima letal. Aquella por debajo de la cual se

producen daños en la planta. (Ver Tabla 3)

2. Temperaturas máximas y mínimas biológicas. Indican valores, por

encima o por debajo respectivamente del cual, no es posible que la

planta alcance una determinada fase vegetativa, como floración,

fructificación, etc. (Ver Tabla 3)

3. Temperaturas nocturnas y diurnas. Indican los valores aconsejados

para un correcto desarrollo de la planta. (Ver Tabla 3)


12

TOMATE PIMIENTO BERENJENA PEPINO MELÓN SANDÍA

Tª mínima letal

0-2 (-1) 0 (-1) 0-1 0

Tª mínima biológica

10-12 10-12 10-12 10-12 13-15 11-13

Tª óptima 13-16 16-18 17-22 18-18 18-21 17-20

Tª máxima biológica

21-27 23-27 22-27 20-25 25-30 23-28

Tª máxima letal

33-38 33-35 43-53 31-35 33-37 33-37

TABLA1. 2 EXIGENCIAS DE LA TEMPERATURA PARA DISTINTAS ESPECIES (REFERENCIA TOMADA DE BOLETÍN AGRO INFORMATIVO DEL 2001 http://www.lamolina.edu.pe htm)

El calor se transmite en el interior del invernadero por irradiación, conducción,

infiltración y por convección, tanto calentando como enfriando. La conducción es

producida por el movimiento de calor a través de los materiales de cubierta del

invernadero. La convección tiene lugar por el movimiento del calor por las plantas, el

suelo y la estructura del invernadero.

La infiltración se debe al intercambio de calor del interior del invernadero y el aire frío

del exterior a través de las juntas de la estructura. La radiación, por el movimiento del

calor a través del espacio transparente.


13

El presente trabajo está dividido en los siguientes capítulos:

Capitulo 1.INTRODUCCION

Breve descripción de conceptos utilizados en el presente proyecto así como la

justificación y objetivos del mismo.

Capitulo 2. ANTECEDENTES

Descripción de los conceptos de hidroponía, tipos de invernaderos y riego, así como los

componentes más importantes de cada uno.

Capitulo 3. GENERALIDADES

Tipo de hortaliza, estructura y riego seleccionados para esta tesis,

Capitulo 4. CALCULOS

Cálculos pertinentes de la estructura, riego y especificación de los componentes

eléctricos a utilizar

Capitulo 5. COSTOS

Se verificara que tan viable es la implementación de este proyecto hablando en

términos económicos

CAPITULO II ANTECEDENTES

14

CAPITULO

II ANTECEDENTES


15

Los procesos de cultivo han tenido una evolución dramática desde sus comienzos hasta

nuestros días. En la actualidad se utilizan pequeños espacios para el cultivo de

alimentos. Estos espacios reciben el nombre de invernaderos. Un invernadero es todo

cierro o invernáculo en el cual su ambiente puede ser controlado donde se cultivan

plantas de tipo hortícola u ornamental.

Las ventajas del invernadero se centran en:

• Aumento en la calidad y el rendimiento de los cultivos

• Obtención de productos fuera de época con la posibilidad de obtener varios

ciclos de producción al año

• Ahorro en insumos como agua y fertilizantes

• Control de insectos y enfermedades que dañan los cultivos, es decir, disminución

de la incidencia de plagas y enfermedades

• Utilización de mano de obra en el sector primario

• Disminución de costos de producción por unidad producida

• Producción de alimentos en lugares donde las condiciones climáticas y la

disponibilidad de agua o de suelos no lo permiten

• Integración de manera mas eficiente la producción primaria con la agroindustria

al ofrecer materias primas durante todo el año, con volúmenes considerables y

excelente calidad

Asimismo, los invernaderos presentan desventajas como:

• La inversión inicial muy alta

• Alto costo de operación


16

La variedad de formas de los invernaderos es amplia, influyendo principalmente las

técnicas y los materiales de construcción en la forma correcta que se debe adoptar.

La clasificación de los invernaderos se puede realizar por:

• Tipo de estructura.

• Tipo de cobertura para invernadero

• Tipo de riego

• La tecnología utilizada

• El control

• La hortaliza a ocupar.

2.1. TIPO DE ESTRUCTURA

La estructura de los invernaderos depende mucho de la hortaliza seleccionada, y del

espacio predestinado a la implementación del invernadero.

Es difícil establecer una línea divisoria entre lo que es un invernadero y un macro-túnel,

por no existir un parámetro definido. No obstante, se ha optado como medida de

clasificación el volumen de aire encerrado por cada metro cuadrado de suelo. En

general, de acuerdo a diferentes opiniones al respecto, podemos definir como

invernadero aquella estructura que supera los 2.75 a 3 m3/m2.

La clasificación mediante estas características son:

• Invernadero de Túnel

• Invernadero Capilla

• Invernadero Dientes de Sierra


17

• Invernadero Capilla Modificado

• Invernadero Techumbre Curva

• Invernadero Tipo Parral

• Invernadero Tipo Venlo

2.1.1. INVERNADERO TUNEL

Se trata de invernaderos que tienen una altura y anchura variables. Este tipo de

estructura tiene algunas ventajas e inconvenientes (Figura 2.1)

FIGURA 2.1 INVERNADERO TUNEL (REFERENCIADO DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBONRAZO www.espoch.edu.ec/servicios/invernaderos.html)

Ventajas

• Alta resistencia a los vientos y fácil instalación (recomendable para productores

que se inician en el cultivo protegido).

• Alta transmisión de la luz solar.

• Apto tanto para materiales de cobertura flexibles como rígidos.


18

Desventajas

• Relativamente pequeño, volumen de aire retenido (escasa inercia térmica)

pudiendo ocurrir el fenómeno de inversión térmica.

• Solamente recomendado en cultivos de bajo a mediano porte (lechuga, flores,

frutilla, etc.)

2.1.2. INVERNADERO CAPILLA

Se trata de una de las estructuras más antiguas, empleadas en el forzado de cultivos, la

pendiente del techo (cabio) es variable según la radiación y pluviométrica (variando

normalmente entre 15 y 35º). Las dimensiones del ancho varían entre 6 y 12 metros

(incluso mayores), por largo variable. Las alturas de los laterales varían entre 2,0 a

2,5m y la de cumbrera 3,0 a 3,5 metros. La ventilación de estos invernaderos en

unidades sueltas no ofrece dificultades, tornándose más dificultosa cuando varios de

estos invernaderos se agrupan formando baterías. (Figura 2.2)

FIGURA 2.2 INVERNADERO TIPO CAPILLA (REFERENCIADO DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBONRAZO www.espoch.edu.ec/servicios/invernaderos.html)


19

Ventajas

• Construcción de mediana a baja complejidad.

• Utilización de materiales con bajo costo, según la zona (postes y maderos de

eucaliptos, pinos etc.)

• Apto tanto para materiales de cobertura flexibles como rígidos.

Desventajas

• Problemas de ventilación con invernaderos en baterías.

• A igual altura cenital, tiene menor volumen encerrado que los invernaderos

curvos.

• Mayor número de elementos que disminuyen la transmisión (mayor sombreo).

• Elementos de soportes internos que dificultan los desplazamientos y el

emplazamiento de cultivo.

2.1.3. INVERNADERO EN DIENTES DE SIERRA

Una variación de los invernaderos capilla, que se comenzó a utilizar en zonas con muy

baja precipitación y altos niveles de radiación, fueron los invernaderos a una vertiente.

Estos invernaderos contaban con una techumbre única inclinada en ángulos que

variaban entre 5º y 15º (orientados en sentido este-oeste y con presentación del techo

hacia la posición del sol -norte para el hemisferio sur).

El acoplamiento lateral de este tipo de invernaderos originó a los conocidos como

dientes de sierra. La necesidad de evacuar el agua de precipitación, determinó una

inclinación en las zonas de recogida desde la mitad hacia ambos extremos. (Figura 2.3)


20

FIGURA 2.3 INVERNADERO EN DIENTES DE SIERRA (REFERENCIADO DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBONRAZO www.espoch.edu.ec/servicios/invernaderos.html)

Ventajas

• Construcción de mediana complejidad.

• Excelente ventilación (lo que no plantea las limitantes del tipo capilla, en cuanto a

la conformación de baterías)

• Empleo de materiales de bajo costo (según zonas).

Desventajas

• Sombreo mucho mayor que capilla (debido a mayor número de elementos

estructurales de sostén).

• Menor volumen de aire encerrado (para igual altura de cenit) que el tipo capilla.


21

2.1.4. INVERNADERO TIPO CAPILLA MODIFICADO Se trata de una variante de los tipos capilla. La modificación respecto de la capilla,

consiste en el ensamble a diferentes alturas de cada cambio, lo que permite generar un

espacio para una ventana cenital (lucarna). Las dimensiones más comunes de estos

invernaderos son:

• Ancho de cada módulo: 6,0 m

• Altura lateral: 2,4 m

• Altura cenital: 3,6 m

• Abertura cenital: 0,3 a 0,5 m

Los postes se plantan cada 2,0 m, tanto en el lateral como en la parte central,

utilizándose postes sulfatados o bien, impregnados con brea al menos en los 0,40m a

0,60 m que van enterrados.

Ventajas


• Excelente ventilación (al igual que el diente de sierra), siendo muy adecuados

para la conformación de baterías.

• Empleo de materiales de bajo costo.

Desventajas

• Sombreo mayor que capilla (debido a mayor número de elementos estructurales

de sostén), pero menor que diente de sierra.

• A igual altura cenital, tiene menor volumen encerrado que los invernaderos

curvos.


22

• Elementos de soportes internos que dificultan los desplazamientos y el

emplazamiento de cultivo.

2.1.5. INVERNADERO CON TECHUMBRE CURVA

Este tipo de invernaderos tienen su origen en los invernaderos-túneles. Por lo común

son de tipo metálicos (caños de 2’’ a 2,5’’ de diámetro o bien perfiles triangulares con

hierro redondo trefilado de 8-10 mm de diámetro), también hay con techumbres

metálicas y postes de madera. Dentro de este tipo de invernaderos, pueden encontrarse

diferentes alternativas según la forma que adopta el techo (circulares - semielípticos -

medio punto - ojivales etc.).

Las dimensiones más comunes de estos invernaderos van de 6,0-8,0 m de ancho por

largo variable. Existe una alternativa de muy bajo costo (más próxima al tipo

semielíptico) construida con postes de madera y techumbre de madera arqueada o

caña. Se trata de estructuras endebles y de baja altura, tornándose muy importante

como limitante para el clima de la zona. (Figura 2.4)

FIGURA 2.4 INVERNADERO CON TECHUMBRE CURVA (REFERENCIADO DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBONRAZO www.espoch.edu.ec/servicios/invernaderos.html)


23

Ventajas

• Junto con los invernaderos tipo túnel, es el de más alta transmisión de la luz

solar.

• Buen volumen interior de aire (alta inercia térmica).

• Buena resistencia frente a los vientos.

• Espacio interior totalmente libre (facilidad de desplazamiento, laboreo

mecanizado, conducción de cultivos, etc.).

• Construcción de mediana a baja complejidad (debido a la disponibilidad de los

elementos prefabricados).

Desventajas

• Tienen la misma limitante que el tipo capilla, cuando deben acoplarse en batería

(de no poseer algún sistema de ventilación cenital).

• La limitante ya señalada, plantea la necesidad de no superar los 25-30 m (de

invernaderos acoplados), debido a las dificultades para ventilación.

2.1.6. INVERNADERO TIPO PARRAL (ALMERIENSE) Son invernaderos originados en la provincia de Almería (España), de palos y alambres,

denominados parral por ser una versión modificada de las estructuras o tendidos de

alambre empleados en los Parrales para uva de mesa. En nuestro país actualmente

existe una versión moderna a los originales, que se construyen con caños galvanizados

como sostenes interiores, permaneciendo el uso de postes para los laterales de tensión

o aún, siendo reemplazados también éstos por muertos enterrados, para sujeción de los

vientos, constituidos por doble alambre del 8.


24

Estos invernaderos suelen tener una altura en la cumbrera de 3,0-3,5 m, la anchura

variable, pudiendo oscilar en 20 m o más, por largo variable.

La pendiente es casi inexistente, o bien (en zonas con puvliometría de riesgo) suele

darse 10º-15º, lo que representa altura de los laterales del orden de 2,0 - 2,3 m. Se

ventila solamente a través de las aberturas laterales.

En la techumbre solo se utiliza un doble entramado de alambre, por entre el cual se

coloca la lámina de polietileno, sino otra sujeción.

Ventajas

• Gran volumen de aire encerrado (buen comportamiento según la inercia térmica).

• Despreciable incidencia de los elementos de techumbre en la intercepción de la

luz.

• Aún tratándose de una estructura que ofrece alta resistencia a los vientos, es

poco vulnerable por el eficiente sistema de anclaje.

Desventajas

• Deficiente ventilación.

• Alto riesgo de rotura por precipitaciones intensas (escasa capacidad de drenaje).

• Construcción de alta complejidad (requiere personal especializado).

• En zonas de baja radiación, la escasa pendiente del techo representa una baja

captación de la luz solar.


25

2.1.7. INVERNADERO TIPO VENLO (HOLANDES)

Son invernaderos de vidrio, los paneles descansan sobre los canales de recogida del

agua pluvial.

La anchura de cada módulo es de 3,2 metros y la separación entre postes en el sentido

longitudinal es de 3 metros.

Estos invernaderos carecen de ventanas laterales (puede ser debido a que en Holanda

no existen demasiadas exigencias en cuanto a ventilación). En su lugar, tiene ventanas

cenitales, alternadas en su apertura (una hacia un lado y la siguiente hacia el otro)

cuyas dimensiones son de 1,5 m de largo por 0,8 m de ancho. (Figura 2.5)

FIGURA 2.5 INVERNADERO TIPO VENLO (HOLANDÉS) (REFERENCIADO DE LA ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBONRAZO www.espoch.edu.ec/servicios/invernaderos.html)

Ventajas

• El mejor comportamiento térmico (debido al tipo de material utilizado: vidrio y

materiales rígidos)

• Alto grado de control de las condiciones ambientales.


26

Desventajas

• Alto costo.

• La transmisión se ve afectada, no por el material de cobertura, sino por el

importante número de elementos de sostén (debido al peso del material de

cubierta).

• Al tratarse de un material rígido, con duración de varios años, resulta afectado

por la transmisibilidad de polvo, algas, etc.

2.2. COBERTURA PARA INVERNADEROS

La cobertura es el elemento que ejerce la verdadera "protección" del cultivo.

Ofrece una barrera a los factores atmosféricos adversos (frío, lluvias, etc.) y permite el

aprovechamiento de los factores favorables (luz, calor).

Por consiguiente, los materiales utilizados deben asegurar esta función de aprovechar

los factores favorables, a la vez que presentar resistencia física, duración e

inalterabilidad suficientes para hacer rentable su utilización. Cualquier material utilizado

como cobertura de invernáculo debe poseer dos características básicas: máxima

transparencia a la radiación solar global o de longitud de onda corta (entre 380 y 3000

nanómetros) y máxima capacidad de retención de las radiaciones térmicas o calóricas

de longitud de onda larga (> 3000 nanómetros), las cuales son emitidas por el suelo. La

combinación de estas dos características (efecto invernadero) conduce a que en

condiciones espontáneas o sin auxilio de un sistema de climatización, las temperaturas

del interior superen a las del aire libre.


27

2.2.1. MATERIALES PARA COBERTURAS

Dos son las clases de materiales utilizados para la cobertura: vidrio y plástico, cada uno

de los cuales tiene sus ventajas y sus limitaciones. La tabla 2.1 muestra las

características ventajas y limitaciones del uso de los materiales más comunes utilizados

como cobertura de invernadero.

MATERIAL CARACTERÍSTICAS VENTAJAS LIMITACIONES

Vidrio

Hasta hace poco

tiempo era el material

más idóneo.

Actualmente se puede

contar con materiales

plásticos de

propiedades ópticas,

físicas y químicas

comparables a las del

plástico.

Soporta altas cargas,

(relacionadas con el

grosor).

Gran duración.

Muy buena transparencia

a la luz solar.

Excelente efecto de

pantalla a la radiación

emitida (de longitud de

onda larga)

Alto precio.

Elevado peso.

Riesgo de roturas

con peligro para los

operarios.

Dificultades en el

montaje (requiere

encajes especiales en

la estructura).

TABLA 2.1 CARACTERISTICAS, VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL VIDRIO Y (REFERENCIA TOMADA DE LA PÁGINA DE MICROEMPRENDIMIENTOSwww.agrobit.com/Microemprendimientos/cultivo/invernadero.hml)


28

MATERIAL CARACTERÍSTICAS VENTAJAS LIMITACIONES

Plástico

Algunos materiales

que se encuentran en

el mercado

reemplazan

satisfactoriamente al

vidrio.

De gran expansión

especialmente en

zonas templado-

cálidas.

Menor riesgo de rotura por

granizo.

Bajo peso.

Facilidad de montaje s

la estructura.

obre

Menor precio que el

vidrio.

Algunas de sus

propiedades se

alteran con el tiempo,

por efecto del sol y del

mojado con

plaguicidas.

TABLA 2.1 continuación..

2.3. RIEGO Otro aspecto que se debe considerar, es el de elegir el tipo de riego mas conveniente

para la implementación del invernadero.

El elegir un método de riego adecuado permite mantener un nivel idóneo y constante de

humedad en el suelo.

Para la selección del riego, se tiene que tener en cuenta, los factores que influyen en

este y los distintos tipos que existen.


29

2.3.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RIEGO

• Tipo de invernadero: Las necesidades del riego variarán según la superficie y la

altura del invernadero.

• Tipo de suelo: La profundidad de laboreo que mejora el drenaje y si hay capas

compactas en el suelo que alteren el buen drenaje. La textura determina la

capacidad del agua para drenar, por ejemplo: un suelo arenoso se encharcará

con más dificultad que un suelo arcilloso. La estructura facilitará una buena

retención y circulación del agua.

• Laboreo: Con el laboreo se puede favorecer la estructura y mejorar la capacidad

del suelo para ser cultivado pero habrá que tener cuidado de no formar una suela

de labor que haga impermeable a ese suelo y provoque encharcamientos

además de dificultar el desarrollo de raíces profundas.

• Climatología: La necesidad del riego cambia según sean las condiciones

meteorológicas, se necesitará mas agua en Julio que en Enero.

• Tipo de cultivo y estado de desarrollo: Hay cultivos que son más sensibles a

excesos de agua que otros y pueden contraer enfermedades.

• Comportamiento del agua en el suelo: En esto tiene que ver el tipo de riego que

se utilice, así si se usa riego por aspersión el agua tenderá a moverse hacia

abajo mientras que si se usa el riego localizado tiende a moverse de forma mas

horizontal.


30

2.3.2. TIPOS DE RIEGO Existen diferentes tipos de riego, que se utilizan tanto en invernaderos como fuera de

estos.

- Riego localizado o por goteo

- Riego por aspersión

- Subirrigación

RIEGO LOCALIZADO En función del tipo de emisor utilizado y su colocación se distinguen tres tipos de riego

localizado (Figura 2.6):

• Por goteo.

• Por tuberías emisoras.

• Por micro aspersión y micro difusión.

También se pueden agrupar según el caudal por unidad de emisor o por metro lineal del

mismo:

• De bajo caudal: hasta 16 l/h: riego por goteo.

• De alto caudal (16-300 l/h): riego por difusión o micro aspersión.


31

FIGURA 2.6 TIPOS DE RIEGO LOCALIZADO Y SUS APLICACIONES (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO:

RIEGO)

• Riego por goteo Es el sistema de riego localizado más popular. El agua circula a presión por la

instalación hasta llegar a los goteros, en los que se pierde presión y velocidad, saliendo

gota a gota. Es utilizado normalmente en cultivos con marco de plantación amplio

(olivar, frutales, etc.), cultivo en invernadero (tomate, pimiento, pepino, melón,

ornamentales), y en algunos cultivos en línea (algodón, coliflor, repollo, patata, etc.).

(Figura 2.7)


32

FIGURA 2.7 RIEGO POR GOTEO (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO: RIEGO)

• Riego por tuberías emisoras

Se caracteriza por la instalación de tuberías emisoras sobre la superficie del suelo

creando una banda continúa de suelo humedecido y no en puntos localizados como en

el riego por goteo. Su uso más frecuente es en cultivos en línea con muy poca distancia

entre plantas.

Las más utilizadas son las tuberías goteadoras y las tuberías exudantes.


33

FIGURA 2.8 RIEGO POR TUBERIAS EMISORAS (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO: RIEGO)

• Riego por micro aspersión y micro difusión

En el riego por micro aspersión, el agua se aplica sobre la superficie del suelo en forma

de lluvia muy fina, mojando una zona determinada que depende del alcance de cada

emisor. Está indicado tanto para cultivos leñosos como para cultivos herbáceos de

distinto marco de plantación.

Se distinguen los emisores denominados micro aspersores y los denominados micros

difusores. En ambos casos suelen trabajar a presiones entre 1 y 2 kg/cm2 y suministran

caudales de hasta 200 l/h.


34

FIGURA 2.9 RIEGO POR MICROASPERSION Y MICRODIFUSION (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO: RIEGO)

2.4. HORTALIZA

Las especies cultivadas bajo protección son principalmente especies de estación cálida,

adaptadas a temperaturas de aire con medias mensuales que fluctúan de 17 a 27 °C,

que aproximadamente corresponden con los siguientes límites: temperaturas mínimas

medias de 12 °C y temperaturas máximas medias mensuales de 32 °C.

Las heladas destruyen a las especies de estación cálida. Se acepta, generalmente, que

el riesgo de que la temperatura descienda por debajo de cero durante un período

suficientemente largo, para destruir los cultivos, puede despreciarse si la temperatura

mínima media mensual excede de 7 °C.

Las temperaturas por debajo de 12 a 10 °C, durante una serie de días consecutivos, no

destruyen los cultivos, pero afectan a su comportamiento y condicionan la

productividad- tanto cualitativa, como cuantitativamente.


35

Las temperaturas por encima de 30 °C (si la humedad del aire es muy baja) o por

encima de 35º (si la humedad relativa es alta) no son fácilmente toleradas por las

plantas y causan daños extensivos en las cosechas.

Los cultivos requieren - cierta amplitud o variación diaria de temperatura- para que su

comportamiento fisiológico sea normal. La diferencia mínima entre las temperaturas

medias del día y de la noches alrededor de 5 a 7 °C.

La latitud del lugar y la estación del año condicionan - que las necesidades de horas luz

de los cultivos queden satisfechas o no; necesidad ligada a la duración de la noche más

que a la del día. En caso de que sea preciso, la duración de la noche puede modificarse

con facilidad, utilizando las técnicas de sombreo o de iluminación intermitente para

acortar la noche.

2.4.1. PLANTA ORNAMENTAL

En México actualmente existen 14,400 hectáreas cultivadas con flores (floricultura),

La horticultura ornamental hace más énfasis a la actividad que produce flores,

plantas y árboles en contenedor (maceta o bolsa) o en plantación al suelo, bajo alguna

de las siguientes modalidades: invernadero, bajo malla sombra ó a cielo abierto.

Horticultura ornamental: Rama de la horticultura general que tienen por objeto la

explotación comercial de aquellas plantas que se utilizan para el adorno de los sitios

donde transcurre la vida del ser humano, ya sea por su belleza de conjunto o por el uso

de alguna de sus partes.

Ornamentales: se pueden considerar como ornamentales aquellas plantas o sus


36

partes que en su estado natural o preservadas pueden cubrir la función de satisfacer

visualmente el gusto del consumidor y en algunos casos presentar un atractivo (flores,

frutos o de tipo aromático)

Una planta ornamental es aquella que se cultiva y se comercializa con la finalidad

principal de mostrar su belleza.

Hay numerosa plantas que tienen un doble uso, alimentario y ornamental como el olivo

o el naranjo.

En agricultura las plantas ornamentales normalmente se cultivan al aire libre en viveros

o con una protección ligera bajo plásticos o en un invernadero con calefacción ó

temperatura controlada.

En general, suelen carecer de espinas u otras estructuras punzantes o urticantes, salvo

excepciones como la rosa. Se da una tendencia a emplear flores de gran tamaño,

2.4.2. OLEAGINOSAS

Las oleaginosos son semillas que se comen o utilizan para la extracción de aceite.

Estas incluyen semillas de calabaza, de melón, de salsifí (Telfairia pedata) y semilla de

algodón. Esta última es una importante fuente de aceite en áreas donde se cultiva

algodón en Asia, África y América Latina. En África occidental y otras partes, se utilizan

en la dieta mantequillas de semilla de shea (Butyrospermum parkii), de nuez de nogal

blanco y otras semillas oleaginosas.


37

2.4.3. LEGUMBRES

Se denomina legumbre (del latín legumen) a un tipo de fruto seco, también llamado

comúnmente vaina o capi. Así mismo reciben tal nombre las semillas comestibles que

crecen y maduran dentro de este fruto y a las plantas que las producen.

Las legumbres constituyen un grupo de alimentos muy homogéneo, formado por los

frutos secos de las leguminosas, siendo dehiscentes, desarrollados a partir del gineceo,

de un solo carpelo y que se abre tanto por la sutura ventral como por el nervio dorsal,

en dos valvas y con las semillas en una hilera ventral. Estas vainas suelen ser rectas y

carnosas. Por lo general poseen una carne interior esponjosa, aterciopelada y de color

blanco. Su parte interna corresponde al mesocarpio y al endocarpio del fruto.

El tamaño de las legumbres varía desde un milímetro o poco más hasta medio metro.

Su forma, aunque en la mayoría de los casos es alargada y comprimida, como la de las

judías o habichuelas, varía muchísimo.

Estos frutos pertenecen al gran grupo de las plantas leguminosas (familia Fabaceae) y,

a pesar del gran número de especies que componen esta familia, las utilizadas para la

alimentación humana y del ganado son relativamente pocas.

La parte de la planta consumida en alimentación animal y humana varía entre las

distintas especies de leguminosas. En la mayor parte de los casos, la parte comestible

coincide con la utilizada por la planta como almacén de sustancias de reserva. La gran

variación existente en la parte consumida, es una consecuencia de la diversidad de

estrategias utilizadas por las leguminosas para su adaptación a los medios más

diversos.


38

2.4.4. SOLANACEA

Las Solanáceas (Solanaceae Juss.) son una familia de plantas herbáceas o leñosas

con las hojas alternas, simples y sin estipulas pertenecientes al orden Solanales, de las

dicotiledóneas (Magnoliopsida).Comprende aproximadamente 98 géneros y unas 2700

especies, con una gran diversidad de hábito, morfología y ecología. La familia es

cosmopolita, distribuyéndose por todo el globo con la excepción de la Antártida. La

mayor diversidad de especies se halla en América del Sur y América Central. En esta

familia se incluyen especies alimenticias tan importantes como la papa (Solanum

tuberosum), el tomate (Solanum lycopersicum), la berenjena (Solanum melongena) y

los pimientos o ajíes (Capsicum). Muchas plantas ornamentales muy populares

pertenecen a las solanáceas, como Petunia, Schizanthus, Salpiglossis y Datura. Ciertas

especies son mundialmente conocidas por sus usos medicinales, sus efectos

psicotrópicos o por ser ponzoñosas. Finalmente, pero no menos importante, las

solanáceas incluyen muchos organismos modelo para investigar cuestiones biológicas

fundamentales a nivel celular, molecular y genético, tales como el tabaco y la petunia.

2.5. TECNOLOGIA

En los invernaderos, la tecnología usada para la agricultura es un factor muy importante

a considerar, ya que de eso depende el tipo de control que se va a utilizar

2.5.1 OFA (Agricultura a Campo Abierto)

En la agricultura, especialmente la que se desarrolla a campo abierto (OFA), hay

muchos factores que no podemos controlar: clima, ataques de insectos, mercado,

precios de insumos, disponibilidad de mano de obra, entre otros. En esta modalidad


39

tampoco se tiene ningún control de la salinidad del suelo o de lo que pasa con la raíz

del sembradío

2.5.2 INVERNADEROS CONVENCIONALES

Sistema que recibe energía lumínica, atrapándola en su interior por un principio físico

de transmisividad de los cuerpos transparentes, llamado efecto invernadero, que

modifica los factores climáticos hacia condiciones ideales para su uso.

Las ventajas de este tipo de invernadero se centran en:

• Aumentar la calidad y el rendimiento de los cultivos.

• Obtener productos fuera de época, con la posibilidad de obtener varios ciclos de

Producción al año.

• Control climático (temperatura y humedad relativa).

• Ahorro en insumos como agua y fertilizantes.

• Control de insectos y enfermedades que dañan los cultivos, es decir,

disminuyen la incidencia de plagas y enfermedades.

• Utiliza mano de obra durante todo el año resolviendo el problema de la

estacionalidad del uso de la mano de obra en el sector primario.

• Disminuyen costos de producción por unidad producida.

• Hace posible la producción de alimentos en lugares donde las condiciones

climáticas y la disponibilidad de agua o de suelos no lo permiten.

• Integra de manera más eficiente la producción primaria con la agroindustria al

ofrecer materias primas durante todo el año, con volúmenes considerables y

excelente calidad.


40

Asimismo, los invernaderos presentan desventajas como:

• La inversión inicial es muy alta.

• Alto costo de operación.

• El manejo requiere de personal capacitado y especializado, con experiencia en la

práctica Y con conocimientos teóricos amplios y especializados.

2.5.3 CEA (Agricultura en Ambiente Controlado)

La producción en invernaderos, frecuentemente denominada Agricultura en Ambiente

Controlado (CEA), usualmente se conduce con hidroponía. El cultivo hidropónico

posiblemente sea hoy en día el método más intensivo de producción de cultivos en la

industria agrícola. En combinación con los invernaderos, ésta es de alta tecnología y de

capital intensivo. Aún para la gran mayoría de sus empleados, el cultivo hidropónico

sólo requiere de conocimientos agronómicos básicos.

Como ejemplo de estos invernaderos se tiene el invernadero hidropónico

La palabra Hidroponía se deriva del griego Hydro (agua) y Ponos (labor o trabajo) lo

cual significa literalmente trabajo en agua. Se entiende el "cultivo sin tierra" al método

que provee los alimentos que requieren las plantas para su perfecto desarrollo por

intermedio de una solución sintética de agua y sales minerales, en contraposición de su

vía natural que es la tierra.

Es un sistema eficiente para producir, en un medio acuoso recibiendo los nutrientes y

minerales que necesitan para crecer de sales disueltas en el agua de riego, las

verduras, frutas, flores, hierbas aromáticas, ornamentales de excelente calidad en

espacios reducidos sin alterar, ni agredir el medio ambiente.


41

Las ventajas más evidentes son:

• La posibilidad de cosechar donde no hay tierra

• Las pérdidas de agua por evaporación y filtración se pueden hacer mínimas.

• La facilidad para cultivar en las ciudades.

2.6. ELEMENTOS DE SISTEMA DE CONTROL

2.6.1. PLC

La palabra PLC es la abreviación de Autómata Programable Industrial o API (en sus

siglas en ingles).

Actualmente solo se controlan los invernaderos por PLC, Un PLC es un dispositivo

usado para controlar. Este control se realiza sobre la base de una lógica, definida a

través de un programa. Las ventajas en el uso del PLC comparado con sistemas

basados en relé o sistemas electromecánicos son:

• Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de un tablero o de un

circuito impreso de un sistema electrónico, mediante un programa que corre en

un PLC.

• Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en la puesta

en marcha y en el ajuste del sistema.

• Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del sistema.

• Confiabilidad: ya que no cuenta con contactos móviles, los mismos autómatas

pueden detectar e indicar averías.

• Espacio: Mínimo espacio de ocupación

• Estandarización: Posibilidad de gobernar varias maquinas con un mismo

autómata, En los plc`s no es necesario dibujar el esquema de contactos.


42

Tampoco es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general,

la capacidad de almacenamiento del modulo de memoria es lo suficientemente

grande

2.6.2. ACTUADORES ELECTRICOS

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de

energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y

proporciona la salida necesaria para activar a un elemento final de control.

Los actuadores eléctricos son utilizados en los aparatos mecatronicos, como por

ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro

como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento

sin tantas horas de mantenimiento

La estructura de un actuador eléctrico es simple, ya que sólo se requieren de energía

eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir

electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones

respecto a la distancia entra la fuente de poder y el actuador.

Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos

estandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario utilizar

reductores, debido a que los motores son de operación continua.

2.6.3. MOTOR

Los motores eléctricos son máquinas eléctricas que transforman la energía

eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.


43

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía

mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.

• PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR ELECTRICO Todos los motores eléctricos funcionan bajo el mismo principio el cual se basa en la

interacción de dos campos magnéticos. Uno producido por los pares de polos

estacionarios (devanado de campo) y otro por los conductores alojados en el rotor que

transportan una corriente (devanado de armadura).

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

ACCION MOTRIZ

Cuando un motor esta en operación, está desarrollando un par mecánico, es decir una

tendencia a producir rotación.

En los actuales motores muchas bobinas de armadura están conectadas a un

conmutador sobre las cuales descansan las escobillas que se emplean como medio

para alimentar a estas y de esta manera producir uno de los campos magnéticos

Por lo cual para que se lleve a cabo la acción de un motor de C.C son necesarias

• La presencia de líneas de fuerza (campo magnético producido por el devanado

de campo )

• Corriente a través de los conductores(devanado de armadura) que se

encuentran en ese campo magnético

• Una fuerza y por consiguiente un par mecánico sea producido


44

FIGURA 2.10 ACCION MOTRIZ

Fuerza y Par entregados en un motor de corriente continúa

La acción que experimenta un conductor por el que circula una corriente el cual está

colocado dentro de un campo magnético depende de:

La magnitud del flujo en el entrehierro y la intensidad de la corriente en el armadura (el

campo magnético no uniforme es determinado por ambos), estos principio reciben

forma matemática como sigue.

Una fuerza de 1 Nm se ejerce sobre un conductor de 1 metro de longitud cuando este

conduce 1 ampere y está colocado perpendicularmente en un campo magnético cuya

inducción es de 1 tesla.

Por lo tanto la fuerza total sobre un conductor de longitud (L) que transporta una

corriente (i) situado a un ángulo (θ), respecto a un campo magnético de inducción (B)

tesla es:


45

θSenLIBF =

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA PRINCIPIO DE INDUCCION Los motores de corriente alterna son convertidores de energía electromagnética;

transforman la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la inducción

electromagnética.

El principio de inducción electromagnética establece que si un conductor se mueve a

través de un campo magnético, se induce una tensión eléctrica, y si el conductor forma

parte de un circuito cerrado, entonces habrá corriente en él.

En los motores, el principio de inducción se utiliza en “sentido inverso”: se sitúa un

conductor, por el cual circula una corriente eléctrica, en un campo magnético y se ve

sometido a la influencia de una fuerza que intenta retirarlo de este campo magnético.

En el motor, el campo magnético está situado en la parte fija (estator), y los conductores

influidos por las fuerzas electromagnéticas están situados en la parte giratoria (rotor).

FIGURA 2.11 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE MOTOR DE C.A.


46

• COMPONENTES DE UN MOTOR

Un motor sin importar si se trata de uno de corriente alterna o directa, tiene los

componentes externos que a continuación se enlistan

FIGURA 2.12. COMPONENTES DE UN MOTOR (REFERENCIA TOMADA DE MANUAL DE MOTOR)

1. La Carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte

externa.

2. Inductor, llamado estator (arrollamiento de excitación) Cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de

chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico,

que es una parte fija y unida a la carcasa.

Cuando se trata de motores de corriente continua, consta de un

electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los

arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por

ellas la corriente de excitación


47

Constituye la parte fija de la máquina. Su función es suministrar el flujo

magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su

movimiento giratorio.

Está formado por:

Armazón Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales: servir como

soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del

rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético.

Tapas Llamadas también campanas, están conectadas mecánicamente con el

armazón, contienen cojinetes, los cuales están en contacto con el eje,

para permitirle un movimiento sin fricción. Además, una de las tapas

alberga los porta escobillas y las escobillas, las cuales están en contacto

con el conmutador o colector.

3. inducido, llamado rotor (arrollamiento inducido) Cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de

chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado retórico, que

constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.

Cuando se trata de motores de corriente continúa. Consta de una pieza

giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el

devanado de inducido sobre el que actúa el campo magnético

Constituye la parte móvil del motor, proporciona el torque para mover a la

carga.

Está formado por:


48

Eje Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado

y al colector.

Núcleo Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su

función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que el

flujo magnético del devanado circule.

Las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parásitas en el

núcleo. El acero del núcleo debe ser capaz de mantener bajas las

pérdidas por histéresis. Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo

de su superficie para albergar al devanado de la armadura (bobinado).

Devanado Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la armadura.

Estas bobinas están alojadas en las ranuras del núcleo.

• MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Los Motores de Corriente Directa (CD) o Corriente Continua (CC) se utilizan en una

amplia variedad de aplicaciones industriales en virtud de la facilidad con la que se

puede controlar la velocidad. La característica velocidad-par se puede hacer variar para

casi cualquier forma útil. Es posible la operación continua sobre un rango de

velocidades de 8:1. En tanto que los motores de corriente alterna tienden a pararse, los

motores de corriente continua pueden entregar más de cinco veces el par nominal (si lo

permite la alimentación de energía eléctrica). (Figura 2.13)


49

FIGURA 2.13 ASPECTO FISICO DE MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Fueron los primeros en utilizarse en vehículos eléctricos por sus buenas características

en tracción y por la simplicidad de los sistemas de control de la electricidad desde las

baterías. Presentan desventajas en cuanto al mantenimiento de algunas de sus piezas

(escobillas y colectores) y a que deben ser motores grandes si se buscan potencias

elevadas, pues su estructura (y en concreto el rozamiento entre piezas) condiciona el

límite de velocidad de rotación máxima.

Las características de construcción más importantes son

1. Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un

electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas

que los arrollan son las encargadas de producir el campo

inductor al circular por ellas la corriente de excitación.

2. Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza

giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va

el devanado de inducido, creando un campo magnético que


50

interactúa con el campo magnético producido por el devanado

inductor.

El arrollamiento del inducido está unido por conductores con las laminas del

colector. Sobre la superficie del colector rozan unos contactos a presión

mediante unos muelles. Dichas piezas de contacto se llaman escobillas. El

espacio libre entre las piezas polares y el inducido se llama entrehierro.

3. Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas

delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar

las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las

escobillas. +

4. Escobillas: Son unas piezas de grafito que se colocan sobre el

colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas

con los bornes de conexión del inducido.

Al girar el rotor, las escobillas van rozando con las delgas, conectando la bobina

de inducido correspondiente a cada par de delgas con el circuito exterior.


51

FIGURA 2.14 ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Los motores de corriente continua se Clasifican en:


52

Campo Devanado

a. Conexión Serie

Es el motor cuya velocidad disminuye sensiblemente cuando el par aumenta y cuya

velocidad en vacío no tiene límite teóricamente.

Los motores con excitación en serie son aquellos en los que el inductor está conectado

en serie con el inducido. El inductor tiene un número relativamente pequeño de espiras

de hilo, que debe ser de sección suficiente para que por el pase la corriente de régimen

que requiere el inducido. En los motores serie, el flujo depende totalmente de la

intensidad de la corriente del inducido. Si el hierro del motor se mantiene a saturación

moderada, el flujo será casi directamente proporcional a dicha intensidad.

b. Conexión Paralelo

El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una tensión

aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no tan constante

como en el caso del generador con excitación independiente. Cuando el circuito exterior

está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se

destina a la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en bornes es

máxima. Cuando el circuito exterior está cortocircuitado, casi toda la corriente producida

pasa por el circuito del inducido y la excitación es mínima, la tensión disminuye

rápidamente y la carga se anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no

compromete la máquina, que se desexcita automáticamente, dejando de producir

corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde

un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir éste

efecto de desexcitación automática.


53

c. Conexión Compuesta

Es el motor cuya velocidad disminuye cuando el par aumenta y cuya velocidad en vacío

es limitada. Las características del motor Compuesta están comprendidas entre las del

motor de derivación y las del motor en serie. Los tipos de motor Compuesta son los

mismos que para los generadores, resumiéndose el aditivo y el diferencial. El motor en

Compuesta es un término medio entre los motores devanados en serie y los de en

derivación. En virtud de la existencia del devanado en serie, que ayuda al devanado en

derivación, el flujo magnético por polo aumenta con la carga, de modo que el par se

incrementa con mayor rapidez y la velocidad disminuye más rápidamente que si no

estuviera conectado el devanado en serie; pero el motor no se puede desbocar con

cargas ligeras, por la presencia de la excitación en derivación.

• Imán Permanente

Existen motores de imán permanente (PM, permanent magnet), en tamaños de

fracciones de caballo y de números pequeños enteros de caballos. Tienen varias

ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se necesitan las

alimentaciones de energía eléctrica para excitación ni el devanado asociado. Se mejora

la confiabilidad, ya que no existen bobinas excitadoras del campo que fallen y no hay

probabilidad de que se presente una sobre velocidad debida a pérdida del campo. Se

mejoran la eficiencia y el enfriamiento por la eliminación de pérdida de potencia en un

campo excitador. Así mismo, la característica par contra corriente se aproxima más a lo

lineal. Un motor de imán permanente (PM) se puede usar en donde se requiere un

motor por completo encerrado para un ciclo de servicio de excitación continua.


54

2. Conmutados electrónicamente

La construcción de esta categoría de motores es prácticamente idéntica a la de los

generadores de corriente directa; con un pequeño ajuste, la misma máquina de

corriente continua se puede operar como generador o como motor de corriente directa,

dependiendo de la conexión en sus devanados pueden ser:

a. sin escobillas Los motores de corriente continua sin escobillas tienen una armadura estacionaria y

una estructura rotatoria del campo, exactamente en forma opuesta a como están

dispuestos esos elementos en los motores convencionales de corriente directa. Esta

construcción aumenta la rapidez de disipación del calor y reduce la inercia del rotor.

Imanes permanentes suministran el flujo magnético para el campo. La corriente directa

hacia la armadura se conmuta con transistores, en vez de las escobillas y las delgas del

colector de los motores convencionales de corriente directa

Servomotores de corriente directa

Los servomotores de corriente continua son motores de alto rendimiento que por lo

general se usan como motores primarios en computadoras, maquinaria controlada

numéricamente u otras aplicaciones en donde el arranque y la detención se deben

hacer con rapidez y exactitud. Los servomotores son de peso ligero, y tienen armaduras

de baja inercia que responden con rapidez a los cambios en el voltaje de excitación.

Además, la inductancia muy baja de la armadura en estos motores da lugar a una baja

constante eléctrica de tiempo (lo normal entre 0.05 y 1.5 mS) que agudiza todavía más

la respuesta del motor a las señales de comando. Los servomotores incluyen motores

de imán permanente, circuito impreso y bobina (o coraza) móvil. El rotor de un motor

acorazado consta de una coraza cilíndrica de bobinas de alambre de cobre o de


55

aluminio. El alambre gira en un campo magnético en el espacio anular entre las piezas

polares magnéticas y un núcleo estacionario de hierro. El campo es producido por

imanes de fundición de Álnico cuyo eje magnético es radial. El motor puede tener dos,

cuatro o seis polos.

Control de velocidad para un motor de corriente continúa La Velocidad Base de un motor es la velocidad a la cual el motor funciona con plena

tensión de línea aplicada a la armadura y al campo.

La velocidad de un motor de corriente continua es controlada variando la tensión

aplicada a través de la armadura, el campo o ambas cosas. Cuando se controla la

velocidad en la armadura, el motor suministra un par constante. Cuando la tensión de

campo es controlada, el motor suministra un caballaje constante.

FIGURA 2.15 VELOCIDAD DE MOTOR DE CD

http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basicsmx/Module16/Output/Glosario.html#wp1026204


56

Los motores CD son utilizados en aplicaciones industriales que requieren ya sea de un

control de velocidad variable, alto par, o bien ambas cosas. Puesto que la velocidad de

la mayoría de los motores de corriente directa puede ser controlada suave y fácilmente

desde cero hasta plena velocidad, estos motores son utilizados en muchas aplicaciones

de aceleración y desaceleración.

Ventajas de los motores de corriente continúa

Aunque el precio de un motor de corriente continua es considerablemente mayor que el

de un motor de inducción de igual potencia, existe una tendencia creciente a emplear

motores de corriente continua en aplicaciones especiales.

La gran variedad de la velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de las

características par-velocidad del motor de corriente continua, han hecho que en los

últimos años se emplee éste cada vez más con maquinas de velocidad variable en las

que se necesite amplio margen de velocidad y control fino de las mismas.

Existe un creciente número de procesos industriales que requieren una exactitud en su

control o una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de

corriente alterna. El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un

amplio margen de velocidades, lo que junto con su alta capacidad de sobrecarga lo

hace más apropiado que el de corriente alterna para muchas aplicaciones.

Los motores de corriente continua empleados en juguetes, suelen ser del tipo de imán

permanente, proporcionan potencias desde algunos wat a cientos de wat. Los

empleados en giradiscos, unidades lectoras de CD, y muchos discos de

almacenamiento magnético son motores en los que el rotor es de imán fijo y sin

escobillas.


57

Facilidad de inversión de marcha de los motores grandes con cargas de gran inercia, al

mismo tiempo que devuelven energía a la línea actuando como generador, lo que

ocasiona el frenado y la reducción de velocidad.

Las principales aplicaciones del motor de corriente continua son:

Trenes de laminación reversibles. Los motores deben de soportar una alta carga.

Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de dos o tres.

Trenes Konti. Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores. En cada

uno se va reduciendo más la sección y la velocidad es cada vez mayor.

Cizallas en trenes de laminación en caliente. Se utilizan motores en derivación.

Industria del papel. Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad

constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen

accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades.

Otras aplicaciones son las máquinas herramientas, máquinas extractoras,

elevadores, ferrocarriles.

Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, control de tensión en

maquinas bobinadoras, velocidad constante de corte en tornos grandes

Grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi

imposible de conseguir con motores de corriente alterna).


58

• MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

En algunos casos, tales como barcos, donde la fuente principal de energía es de cc o

donde se desea un gran margen de variación de velocidad, pueden emplearse motores

de cc. Sin embargo, 1a mayoría de los motores modernos trabajan con fuentes de ca.

a. ROTOR El rotor está situado en el eje del motor y, al igual que el estator, está compuesto de

finas láminas de hierro ranuradas. El rotor puede ser de anillos rozantes o de corto

circuito, distinguiendo un tipo del otro por el distinto devanado que poseen en las

ranuras.

b. ESTATOR

El estator es la parte fija del motor

FIGURA 2.16 ESQUEMA DEL MOTOR ASINCRONO


59

Mecánicamente consta de la caja del estator (1), cojinetes (2) que soportan el rotor; caja

de cojinetes (3) que cierra la caja del estator; ventilador (4) que refrigera el motor; la

cubierta del ventilador (5) que protege contra la rotación del ventilador, y, finalmente,

hay una caja para las conexiones eléctricas (6). En la caja del estator hay un núcleo de

hierro (7), formado por finas láminas de hierro de entre 0.3 y 0.5 mm de grosor. Los

devanados trifásicos (8) se sitúan en las ranuras del núcleo de hierro.

Las bobinas y el núcleo del estator han de producir el campo magnético en diversos

pares de polos, cuyo número determina la velocidad del campo magnético rotativo.

Cuando un motor funciona a la frecuencia de régimen, la velocidad del campo

magnético se denomina velocidad síncrona del motor Ns.

No. de

polos 2 4 6 8 12

N0[min.-1] 3000 1500 1000 750 500

Tabla 2.3.- Numero de polos del motor frente velocidad síncrona

Existe una gran cantidad de motores de corriente alterna, sin embargo, se pueden

clasificar de la siguiente manera:


60

Rotor de polos salientes Síncronos Rotor de anillos rozantes Rotor de polos completos Asíncronos Rotor en corto circuito .

1. Motores Sincronos

Se puede utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se excita

el campo con c-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con c-a, la

máquina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor es alterno en polaridad

magnética pero durante un semiperiodo del ciclo completo, intentará moverse en una

dirección y durante el siguiente semiperiodo en la dirección opuesta.

El resultado es que la máquina permanece parada. La máquina solamente se calentará

y posiblemente se quemará.

El rotor de un alternador de dos polos debe hacer una vuelta completa para producir un

ciclo de c-a. Debe girar 60 veces por segundo, ó 3.600 revoluciones por minuto (rpm),

para producir una c-a de 60 Hz. Si se puede girar a 3.600 rpm tal alternador por medio

de algún aparato mecánico, como por ejemplo, un motor de c-c, y luego se excita el

inducido con una c-a de 60 Hz, continuará girando como un motor síncrono.

Su velocidad de sincronismo es 3.600 rpm. Si funciona con una c-a de 50 Hz, su

velocidad de sincronismo será de 3.000 rpm. Mientras la carga no sea demasiado

pesada, un motor síncrono gira a su velocidad de sincronismo y solo a esta velocidad.


61

Si la carga llega a ser demasiado grande, el motor va disminuyendo velocidad, pierde

su sincronismo y se para. Los motores síncrono de este tipo requieren una excitación

de c-c para el campo (o rotor), así como una excitación de c-a para el rotor (o campo).

Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor

tipo jaula de ardilla con dos lados planos. Un ejemplo de motor síncrono es el reloj

eléctrico, que debe arrancarse a mano cuando se para. En cuanto se mantiene la c-a en

su frecuencia correcta, el reloj marca el tiempo exacto. No es importante la precisión en

la amplitud de la tensión.

El rotor de los motores síncrono puede ser de dos tipos:

1. Rotor de polos salientes a. No puede arrancar por sí solo, debido a la inercia del rotor y a la alta

velocidad del campo rotativo. Por tanto, se ha de acelerar el rotor hasta

alcanzar la misma velocidad que el campo magnético rotativo, lo que

se puede conseguir con un motor de arranque o con un convertidor de

frecuencia.

b. El rotor está formado por imanes que pueden ser permanentes o

electroimanes

c. El rotor puede estar construido con dos o más pares de polos.

2. Rotor de polo completo

El rotor de polo completo dispone de ranuras estampadas en dos terceras partes de la

superficie del motor que, juntas, forman un par de polos. Este tipo de motor con


62

frecuencia recibe el nombre de motor de reluctancia, y se puede emplear para funcionar

tanto a altas velocidades como a bajas, y puede arrancar por sí mismo.

Velocidad de motor Sincrono La velocidad del motor síncrono es constante e independiente de la carga, que debe

hallarse dentro de la fuerza electromagnética generada entre el rotor y el campo

magnético. Si la carga es mayor cesará el sincronismo y se detendrá el motor.

Los motores síncronos se emplean por ejemplo, para el funcionamiento síncrono

paralelo de varias máquinas mecánicamente independientes.

2. Motores Asincronos

Es el tipo de motores más utilizado y prácticamente no necesita mantenimiento. Su

diseño estándar garantiza que siempre se podrá encontrar un proveedor adecuado. Hay

varios tipos de motores asíncronos, pero todos funcionan según el mismo principio

básico.

• Rotor de Anillos rozantes

El rotor de anillos rozantes está formado, como el estator, por bobinas devanadas

situadas en las ranuras. Cada fase tiene sus bobinas, que están unidas a anillos

rozantes. Si estos están en corto circuito, el rotor funciona como si fuera de corto

circuito. El rotor de corto circuito dispone de varillas de aluminio introducidas en el

interior de las ranuras. En cada extremo del rotor las varillas están en corto circuito con

un anillo de aluminio.


63

• Rotor en Corto Circuito

El rotor en corto circuito es el más común. En principio, ambos tipos de rotor funcionan

de la misma manera, por lo que en adelante solo trataremos del rotor en corto circuito.

Si se coloca una varilla del rotor en el campo rotativo, el campo magnético del polo

induce una corriente en la varilla del rotor, que se ve afectada por la fuerza F. El

próximo polo por el que pasará la varilla es de polaridad contraria, e induce una

corriente en la dirección opuesta a la primera. Sin embargo, puesto que la dirección del

campo magnético ha cambiado, la fuerza todavía afecta ala varilla en la misma

dirección. Si todo el rotor se sitúa en el campo rotativo, todas sus varillas se verán

afectadas por fuerzas que harán girara al rotor. La velocidad de este (2) no alcanzará la

velocidad del campo rotativo (1) pues, no se induce ninguna corriente en las varillas del

rotor cuando las velocidades son las mismas.

3. Motores Jaula de Ardilla

La mayor parte de los motores, que funcionan con c-a de una sola fase, tienen el rotor

de tipo jaula de ardilla. Un esquema simplificado del mismo se ve a continuación.

FIGURA 2.17 MOTOR JAULA DE ARDILLA (REFEREBCUA TINADA DE MANUAL DE MOTOR)


64

Los rotores de jaula de ardilla reales son mucho más compactos que el de la figura y

tienen un núcleo de hierro laminado.

Los conductores longitudinales de la jaula de ardilla son de cobre y van soldados a las

piezas terminales de metal. Cada conductor forma una espira con el conductor opuesto

conectado por las dos piezas circulares de los extremos.

Cuando este rotor está entre dos polos de campo electromagnéticos que han sido

magnetizados por una corriente alterna, se induce una fem en las espiras de la jaula de

ardilla, una corriente muy grande las recorre y se produce un fuerte campo que

contrarresta al que ha producido la corriente (ley de Lenz). Aunque el rotor pueda

contrarrestar el campo de los polos estacionarios, no hay razón para que se mueva en

una dirección u otra y así permanece parado. Es similar al motor síncrono el cual

tampoco se arranca solo. Lo que se necesita es un campo rotatorio en lugar de un

campo alterno.

Cuando el campo se produce para que tenga un efecto rotatorio, el motor se llama de

tipo de jaula de ardilla. Un motor de fase partida utiliza polos de campo adicionales que

están alimentados por corrientes en distinta fase, lo que permite a los dos juegos de

polos tener máximos de corriente y de campos magnéticos con muy poca diferencia de

tiempo. Los arrollamientos de los polos de campo de fases distintas, se deberían

alimentar por c-a bifásicas y producir un campo magnético rotatorio, pero cuando se

trabaja con una sola fase, la segunda se consigue normalmente conectando un

condensador (o resistencia) en serie con los arrollamientos de fases distintas.

Con ello se puede desplazar la fase en más de 20° y producir un campo magnético

máximo en el devanado desfasado que se adelanta sobre el campo magnético del

devanado principal.


65

Desplazamiento real del máximo de intensidad del campo magnético desde un polo al

siguiente, atrae al rotor de jaula de ardilla con sus corrientes y campos inducidos,

haciéndole girar. Esto hace que el motor se arranque por sí mismo.

El devanado de fase partida puede quedar en el circuito o puede ser desconectado por

medio de un conmutador centrífugo que le desconecta cuando el motor alcanza una

velocidad predeterminada. Una vez que el motor arranca, funciona mejor sin el

devanado de fase partida. De hecho, el rotor de un motor de inducción de fase partida

siempre se desliza produciendo un pequeño porcentaje de reducción de la que sería la

velocidad de sincronismo.

Si la velocidad de sincronismo fuera 1.800 rpm, el rotor de jaula de ardilla, con una

cierta carga, podría girar a 1.750 rpm. Cuanto más grande sea la carga en el motor,

más se desliza el rotor.

En condiciones óptimas de funcionamiento un motor de fase partida con los polos en

fase desconectados, puede funcionar con un rendimiento aproximado del 75 por 100.

Otro modo de producir un campo rotatorio en un motor, consiste en sombrear el campo

magnético de los polos de campo. Esto se consigue haciendo una ranura en los polos

de campo y colocando un anillo de cobre alrededor de una de las partes del polo, como

se ve en la Figura 2.18.


66

FIGURA 2.18 CAMPO GIRATORIO(REFERENCIA TOMADA DE ANUAL ELECTRICO)

Mientras la corriente en la bobina de campo está en la parte creciente de la alternancia,

el campo magnético aumenta e induce una fem y una corriente en el anillo de cobre.

Esto produce un campo magnético alrededor del anillo que contrarresta el magnetismo

en la parte del polo donde se halla él.

En este momento se tiene un campo magnético máximo en la parte de polo no

sombreada y un mínimo en la parte sombreada. En cuanto la corriente de campo

alcanza un máximo, el campo magnético ya no varía y no se induce corriente en el

anillo de cobre. Entonces se desarrolla un campo magnético máximo en todo el polo.

Mientras la corriente está decreciendo en amplitud el campo disminuye y produce un

campo máximo en la parte sombreada del polo.

De esta forma el campo magnético máximo se desplaza de la parte no sombreada a la

sombreada de los polos de campo mientras avanza el ciclo de corriente. Este

movimiento del máximo de campo produce en el motor el campo rotatorio necesario

para que el rotor de jaula de ardilla se arranque solo. El rendimiento de los motores de

polos de inducción sombreados no es alto, varía del 30 al 50 por 100.


67

Una de las principales ventajas de todos los motores de jaula de ardilla, particularmente

en aplicaciones de radio, es la falta de colector o de anillos colectores y escobillas. Esto

asegura el funcionamiento libre de interferencias cuando se utilizan tales motores.

Ventajas de los Motores de Corriente Alterna

• A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.

• Se pueden construir de cualquier tamaño.

• Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.

• Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el

mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).

Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía

eléctrica de la mayoría de las redes de suministro se emiten contaminantes.

2.7. INTERNET

Internet, es un conjunto descentralizado de redes de comunicación interconectadas,

que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando que las redes físicas

heterogéneas que la componen funcionen como una red lógica única, de alcance

mundial. Sus orígenes se remontan a 1969, cuando se estableció la primera conexión

de computadoras, conocida como ARPANET, entre tres universidades en California y

una universidad en Utah, Estados Unidos.

Uno de los servicios que más éxito ha tenido en Internet ha sido la World Wide Web

(WWW, o "la Web"), hasta tal punto que es habitual la confusión entre ambos términos.

La WWW es un conjunto de protocolos que permite, de forma sencilla, la consulta

remota de archivos de hipertexto. Ésta fue un desarrollo posterior a 1990 y utiliza

Internet como medio de transmisión.


68

2.7.1. PROTOCOLOS DE INTERNET

La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que

se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre redes de computadoras.

En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos

protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión

(TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron los dos primeros en definirse, y que son

los más utilizados de la familia. Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a

ser más de 100 diferentes, entre ellos se encuentra el popular HTTP (HyperText

Transfer Protocol), que es el que se utiliza para acceder a las páginas web.

• EL PROTOCOLO TCP/IP

El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras de diferentes tipos,

incluyendo PC, mini computadoras y computadoras, que ejecuten diferentes sistemas

operativos, sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN).y, por lo tanto,

permite la conexión de equipos distantes geográficamente.

TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de

Defensa de los Estados Unido, ejecutándose en ARPANET (una red de área extensa

del Departamento de Defensa). Posteriormente, una red dedicada exclusivamente a

aspectos militares denominada MILNET se separó de ARPANET. Fue el germen de lo

que después constituiría INTERNET

El Internet Protocol (IP), es un protocolo del nivel de red de OSI (Open Systems

Interconnection), permite a las aplicaciones ejecutarse de forma transparente sobre las

redes interconectadas. De esta forma, las aplicaciones no necesitan conocer que

hardware esta siendo utilizado en la red y, por tanto, la misma aplicación puede

ejecutarse en cualquier arquitectura de red.


69

El Transmisión Control Protocol (TCP), es un protocolo del nivel de transporte de OSI

(Open Systems Interconnection), que asegura que los datos sean entregados, que lo

que se recibe corresponde con lo que se envió y que los paquetes sean

reensamblados en el orden en que fueron enviados.

Ventajas y Desventajas del Protocolo TCP/IP El conjunto TCP/IP está diseñado para enrutar y tiene un grado muy elevado de

fiabilidad, es adecuado para redes grandes y medianas, así como en redes

empresariales. Se utiliza a nivel mundial para conectarse a Internet y a los servidores

web. Es compatible con las herramientas estándar para analizar el funcionamiento de la

red.

Un inconveniente de TCP/IP es que es más lento en redes con un volumen de tráfico

medio bajo. Sin embargo, puede ser más rápido en redes con un volumen de tráfico

grande donde haya que enrutar un gran número de tramas.

El conjunto TCP/IP se utiliza tanto en redes empresariales como por ejemplo en

campùs universitarios o en complejos empresariales, en donde utilizan muchos

enrutadores y conexiones a mainframe, así también en redes pequeñas o domésticas, y

hasta en teléfonos móviles y en domótica.

Otro gran factor que ha permitido su expansión es la utilización de TCP/IP como

estándar de Internet

2.7.2. ARQUITECTURA CLIENTE- SERVIDOR

Un Servidor (del ingles SERVER) es un computador que permite compartir sus

periféricos con otros computadores. Estos pueden ser de varios tipos y entre ellos se

encuentran los siguientes:

• Servidor de archivos. Mantiene los archivos en subdirectorios privados y

compartidos para usuarios de la red.


70

• Servidor de comunicaciones. Permite enlazar diferentes redes locales o una

red local con grandes computadores o mini computadores.

• Servidor Web. Proporciona un lugar para guardar y administrar los documentos

HTML que pueden ser accesibles por los usuarios de la red a través de los

navegadores

• Servidores Proxy. Se utilizan para monitorizar el acceso entre las redes.

Cambia la dirección IP de los paquetes de los usuarios para ocultar los datos de

la red interna a Internet y cuando recibe contestación externa, la devuelve al

usuario que la ha solicitado.

Un Cliente (del ingles CLIENT) es un computador o computadores de una red, y

desde ellos se facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red

2.8. PROGRAMACION

Al desarrollarse las primeras computadoras electrónicas, se vio la necesidad de

programarlas, es decir, de almacenar en memoria la información sobre la tarea que iban

a ejecutar. Las primeras se usaban como calculadoras simples; se les indicaban los

pasos de cálculo, uno por uno.

John Von Neumann desarrolló el modelo que lleva su nombre, para describir este

concepto de "programa almacenado". En este modelo, se tiene una abstracción de la

memoria como un conjunto de celdas, que almacenan simplemente números. Estos

números pueden representar dos cosas: los datos, sobre los que va a trabajar el

programa; o bien, el programa en sí. El modelo John Von Neumann consiste en que a

cada acción que sea capaz de realizar nuestra computadora, se le asocia un número,

que será su código de operación (opcode).

La descripción y uso de los opcodes es lo que llamamos lenguaje de máquina. Es decir,

la lista de códigos que la máquina va a interpretar como instrucciones, describe las

capacidades de programación que tenemos de ella; es el lenguaje más primitivo,


71

depende directamente del hardware, y requiere que el programador conozca el

funcionamiento de la máquina al más bajo nivel.

Los lenguajes más primitivos fueron los lenguajes de máquina (el código maquina es el

código binario que la computadora entiende y puede ejecutar.). Esto, ya que el

hardware se desarrolló antes del software, y además cualquier software finalmente tiene

que expresarse en el lenguaje que maneja el hardware.

La programación en esos momentos era sumamente tediosa, pues el programador

tenía que "bajarse" al nivel de la máquina. Además, debía expresarse en forma

numérica; y por supuesto, este proceso era propenso a errores, con lo que la

productividad del programador era muy limitada.

El primer gran avance que se dio, fue la abstracción dada por el Lenguaje Ensamblador

(es la primera abstracción del Lenguaje de Máquina, consistente en asociar a los

opcodes palabras clave que faciliten su uso por parte del programador), y con él, el

nacimiento de las primeras herramientas automáticas para generar el código máquina.

Esto redujo los errores triviales, como podía ser el número que correspondía a una

operación.

Cuando abstraemos los opcodes y los sustituimos por una palabra que sea una clave

de su significado, a la cual comúnmente se le conoce como mnemónico, tenemos el

concepto de Lenguaje Ensamblador

Lenguaje Ensamblador es la primera abstracción del Lenguaje de Máquina, consistente

en asociar a los opcodes palabras clave que faciliten su uso por parte del programador

Máquina, y viceversa; simplemente, es una abstracción que facilita su uso para los

seres humanos.


72

Como se puede ver, el Lenguaje Ensamblador es directamente traducible al Lenguaje

de humanos. Por otro lado, la computadora no entiende directamente al Lenguaje

Ensamblador; es necesario traducirle a Lenguaje de Máquina. Originalmente, este

proceso se hacía a mano, usando para ello hojas donde se escribían tablas de

programa. Pero, al ser tan directa la traducción, pronto aparecieron los programas

Ensambladores, que son traductores que convierten el código fuente (en Lenguaje

Ensamblador) a código objeto (es decir, a Lenguaje de Máquina).

Una característica que hay que resaltar, es que al depender estos lenguajes del

hardware, hay un distinto Lenguaje de Máquina (y, por consiguiente, un distinto

Lenguaje Ensamblador) para cada CPU.

El uso de las computadoras se fue extendiendo a científicos en otras ramas, como los

Físicos y Químicos, gracias al desarrollo, en los 50s y 60s, de algoritmos de más

elevado nivel, y el aumento de la capacidad de cálculo del hardware. Sin embargo,

estos científicos no eran especialistas en computación y les era sumamente complicado

trabajar en lenguaje ensamblador. Esto provoco el surgimiento de lenguajes de alto

nivel. Así, nació el primer compilador de FORTRAN (FORmula TRANslation), que, como

su nombre indica, inició como un "simple" esfuerzo de traducir un lenguaje de fórmulas,

al lenguaje ensamblador y por consiguiente al lenguaje de máquina. A partir de

FORTRAN, se han desarrollado innumerables lenguajes, que siguen el mismo

concepto: buscar la mayor abstracción posible, y facilitar la vida al programador,

aumentando la productividad, encargándose los compiladores o intérpretes de traducir

el lenguaje de alto nivel, al lenguaje de computadora.

Hay que notar la existencia de lenguajes que combinan características de los de alto

nivel y los de bajo nivel (es decir, Ensamblador), entre los cuales destacan:


73

Lenguaje C Contiene estructuras de programación de alto nivel, y la facilidad de usar librerías que

también son características de alto nivel; sin embargo, fue diseñado con muy pocas

instrucciones, las cuales son sumamente sencillas, fáciles de traducir al lenguaje de la

máquina; y requiere de un entendimiento apropiado de cómo funciona la máquina, el

uso de la memoria, etcétera.

C es un lenguaje de programación diseñado por Dennis Ritchie, de los Laboratorios

Bell, y se instaló en un PDP-11 en 1972; se diseñó para ser el lenguaje de los Sistemas

Operativos

UNIX1. A su vez, UNIX es un Sistema Operativo desarrollado por Ken Thompson, quién

utilizó el lenguaje ensamblador y un lenguaje llamado B para producir las versiones

originales de UNIX, en 1970. C se inventó para superar las limitaciones de B.

C es un lenguaje maduro de propósitos generales que se desarrolló a partir de estas

raíces; su definición aparece en 1978 en el apéndice ``C Reference Manual'' del libro

The C Programming Language, de Brian W. Kernighan y Dennis M. Ritchie (Englewood

Cliffs, Nueva Jersey, Prentice-Hall 1978), pero el estándar recomendable más reciente

apareció en junio de 1983, en el documento de los Laboratorios Bell titulado The C

Programming Language-Reference Manual, escrito por Dennis M. Ritchie.

Lenguaje C++ Es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por Bjarne

Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de

programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese

sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos (La programación

orientada a objetos o POO es un paradigma de programación que usa objetos y sus

interacciones para diseñar aplicaciones y programas de ordenador. Está basado en


74

varias técnicas, incluyendo herencia, modularidad, polimorfismo y encapsulamiento.), el

C++ es un lenguaje híbrido.

Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica (tipo de

programación que está mucho más centrada en los algoritmos que en los datos,

pretende generalizar las funciones utilizadas para que puedan usarse en más de una

ocasión.), que se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos como la

programación estructurada. Para ello utiliza únicamente tres estructuras: secuencia,

selección e iteración; siendo innecesario el uso de la instrucción o instrucciones de

transferencia incondicional (GOTO, EXIT FUNCTION, EXIT SUB o múltiples RETURN)

y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que el C++ es un

lenguaje de programación multiparadigma (lenguaje de programación que soporta más

de un paradigma de programación, permitir a los programadores utilizar la mejor

herramienta para cada trabajo, admitiendo que ningún paradigma resuelve todos los

problemas de la forma más fácil y eficiente posible).

Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores (sobrecarga de

operadores), y de poder crear nuevos tipos de datos que se comporten como tipos

fundamentales.

El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el lenguaje fue

utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se había usado el

nombre "C con clases". En C++, la expresión "C++" significa "incremento de C" y se

refiere a que C++ es una extensión de C.

Lenguaje Java

El lenguaje de programación Java, fue diseñado por la compañía Sun Microsystems Inc,

con el propósito de crear un lenguaje que pudiera funcionar en redes computacionales

heterogéneas ( redes de computadoras formadas por más de un tipo de computadora,

ya sean PC, MAC's, estaciones de trabajo, etc.),y que fuera independiente de la


75

plataforma en la que se vaya a ejecutar. Esto significa que un programa de Java puede

ejecutarse en cualquier máquina o plataforma.

Lenguaje Pascal Pascal es un lenguaje de programación de alto nivel de propósito general; esto es, se

puede utilizar para escribir programas para fines científicos y comerciales.

El lenguaje de programación Pascal fue desarrollado por el profesor Niklaus (Nicolás)

Wirth en Zurich, Zuiza, al final de los años 1960s y principios de los 70s. Wirth diseñó

este lenguaje para que fuese un buen primer lenguaje de programación para personas

comenzando a aprender a programar. Pascal tiene un número relativamente pequeño

de conceptos para aprender y dominar. Su diseño facilita escribir programas usando un

estilo que está generalmente aceptado como práctica estándar de programación buena.

Otra de las metas del diseño de Wirth era la implementación fácil. Él diseñó un lenguaje

para el cual fuese fácil escribir un compilador para un nuevo tipo de computadora.

2.9. GUI (INTERFAZ GRAFICA DE USUARIO)

La interfaz gráfica de usuario, conocida también como GUI (del inglés graphical user

interface) es un programa informático que actúa de interfaz de usuario, utilizando un

conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones

disponibles en la interfaz. Su principal uso consiste en proporcionar un entorno visual

sencillo para permitir la comunicación con el sistema operativo de una máquina o

computador.

Habitualmente las acciones se realizan mediante manipulación directa para facilitar la

interacción del usuario con la computadora. Surge como evolución de los intérpretes de


76

comandos que se usaban para operar los primeros sistemas operativos y es pieza

fundamental en un entorno gráfico. Como ejemplos de interfaz gráfica de usuario, cabe

citar los entornos de escritorio Windows, el X-Window de GNU/Linux o el de Mac

OS(sistema Operativo) X, Aqua.

En el contexto del proceso de interacción persona-ordenador, la interfaz gráfica de

usuario es el artefacto tecnológico de un sistema interactivo que posibilita, a través del

uso y la representación del lenguaje visual, una interacción amigable con un sistema

informático.

Las interfaces gráficas surgen de la necesidad de hacer los ordenadores más

accesibles para el uso de los usuarios comunes. La mayoría de ordenadores

domésticos, requerían conocimientos de BASIC (el 95% de ellos incorporaban un

intérprete BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code o código de

instrucciones simbólicas de propósito general para principiantes, es un lenguaje de

programación que originalmente fue desarrollado como una herramienta de enseñanza)

como entorno operador) u ofrecían una interfaz de línea de órdenes (como los sistemas

operativos CP/M (Control Program/Monitor o Programa de Control para Monitores) o los

diferentes OS (Sistema Operativo) del Apple II), lo que requería conocimientos técnicos

si se deseaba hacer algo más que usarlo como consola de videojuegos.

Esta limitación fue salvada gracias al desarrollo de los entornos gráficos, que

permitieron que las personas pudieran acceder a un ordenador sin tener que pasar por

el tortuoso proceso de tener que aprender a manejar un entorno bajo línea de órdenes.

Las características básicas de una interfaz son:

• Facilidad de comprensión, aprendizaje y uso

• Representación fija y permanente de un determinado contexto de acción

(fondo)


77

• El objeto de interés ha de ser de fácil identificación

• Diseño ergonómico mediante el establecimiento de menús, barras de

acciones e iconos de fácil acceso

• Las interacciones se basarán en acciones físicas sobre elementos de código

visual o auditivo (iconos, botones, imágenes, mensajes de texto o sonoros,

barras de desplazamiento y navegación...) y en selecciones de tipo menú con

sintaxis y órdenes

• Las operaciones serán rápidas, incrementales y reversibles, con efectos

inmediatos

• Existencia de herramientas de Ayuda y Consulta

• Tratamiento del error bien cuidado y adecuado al nivel de usuario

Entre las diferentes interfaces graficas que existen cabe señalar una de las más

famosas GUI, distribuida como software libre (es decir, gratis).

Bibliotecas Qt

Qt es una biblioteca multiplataforma para desarrollar interfaces gráficas de usuario y

también para el desarrollo de programas sin interfaz gráfica como herramientas de la

consola y servidores. Qt es utilizada principalmente en KDE (popular entorno de

escritorio para sistemas operativos tipo-Unix.), Google Earth, Skype, Adobe Photoshop

Album, VirtualBox (aplicación de código abierto para la virtualización x86) y Opie. Es

producido por la división de software Qt de Nokia, que entró en vigor después de la

adquisición por parte de Nokia de la empresa noruega Trolltech, el productor original de

Qt, el 17 de junio de 2008.

Qt es utilizada en KDE, un entorno de escritorio para sistemas como GNU/Linux o

FreeBSD, entre otros. Qt utiliza el lenguaje de programación C++ de forma nativa.


78

Funciona en todas las principales plataformas, y tiene un amplio apoyo. El API

(application programming interface o interfaz de programación de aplicaciones es el

conjunto de funciones y procedimientos, en la programación orientada a objetos que

ofrece cierta biblioteca para ser utilizado por otro software como una capa de

abstracción. Usados generalmente en las bibliotecas) de la biblioteca cuenta con

métodos para acceder a bases de datos mediante SQL (Structured Query Language o

Lenguaje de consulta estructurado, es un lenguaje declarativo de acceso a bases de

datos relacionales que permite especificar diversos tipos de operaciones en éstas. Es

un lenguaje de cuarta generacion ), así como uso de XML (Extensible Markup

Language o Lenguaje de marcas extendible, multilenguaje extendible de etiquetas,

permite definir la gramática de lenguajes específicos (de la misma manera que HTML

es a su vez un lenguaje definido por SGML), gestión de hilos (hilo de ejecucion, en

sistemas operativos, es una característica que permite a una aplicación realizar varias

tareas a la vez (concurrentemente). Los distintos hilos de ejecución comparten una

serie de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación de

autenticación, etc.), soporte de red, una API multiplataforma unificada para la

manipulación de archivos y una multitud de otros para el manejo de ficheros, además

de estructuras de datos tradicionales.

PLATAFORMAS DISPONIBLES PARA USO DE Qt

Qt se encuentra disponible para sistemas tipo unix con el servidor gráfico X Window

System (Linux, BSDs, Unix), para Apple Mac OS X, para sistemas Microsoft Windows,

para Linux empotrado (en inglés Embedded Linux, para sistemas integrados como PDA,

Smartphone, etc.)

Adicionalmente también está disponible QSA (Qt Scripts for Applications), que,

basándose en ECMAScript/JavaScript (archivo de órdenes o archivo de procesamiento por lotes es un programa usualmente simple, que generalmente se


79

almacena en un archivo de texto plano), permite introducir y crear scripts en las

aplicaciones creadas con Qt.

Hay tres ediciones de Qt disponibles en cada una de estas plataformas, llamadas:

• GUI Framework – edición con nivel reducido de GUI, orientado a redes y bases

de datos.

• Full Framework – edición completa comercial

• Open Source – edición completa Open Source

CAPITULO III MARCO TEORICO

80



81

Anteriormente se proporciono una pequeña explicación de los invernaderos, así como

su clasificación; y un breve resumen de la hidroponía; esto con el objetivo de dar a

entender que parámetros son los que controlaremos.

Igualmente se proporcionó una pequeña introducción respecto al Internet; herramienta

a utilizar para el control a distancia de dichos parámetros.

Para que los invernaderos funcionen correctamente definiremos en este capítulo los

criterios de funcionamiento del invernadero que se utilizarán, como son: el tipo de

estructura, el riego, la hortaliza, el sustrato; así como los elementos

eléctricos/electrónicos para su control.

3.1. HORTALIZA El tomate, llamado jitomate en nuestro país, es la hortaliza más difundida en todo el

mundo. El tomate es el principal cultivo utilizado en hidroponía debido a su alta

rentabilidad.

El jitomate (Licopersicum esculentum) es una planta de la familia Solaneceae. Es

semiperenne y puede desarrollarse en forma rastrera, semierecta y erecta. Este tipo de

fruto tiene valor comercial cuando las plantas son vigorosas y compactas, con frutos de

tamaño uniforme y suficientemente firmes, con pieles gruesas y resistentes a la

manipulación y almacenaje.

El jitomate bola se selecciono como la hortaliza que se cultivará teniendo como

características las siguientes:

• Fácil adaptabilidad dentro del invernadero.

• Mayor iluminación que las otras hortalizas.


82

• Mayor peso en relación con otras hortalizas.

• La temporada de producción es larga (ésta puede prolongarse hasta por 7

meses).

• El 60% de la superficie de hortalizas cultivadas bajo invernadero corresponde al

jitomate.

3.2. ESTRUCTURA

Las armaduras no deben de ser muy grande porque provocaría que la humedad sea

alta y la temperatura sea demasiado baja dentro del invernadero. Lo que tendría como

resultado una muerte de nuestra hortaliza. Por estas razones se ha considerado una

armadura con las dimensiones mostradas en las Figura 3.1 y 3.2.

FIGURA 3.1 DIMENSIONES DEL INVERNADERO (VISTA FRONTAL)


83

FIGURA 3.2 DIMENSIONES DEL INVERNADERO (VISTA COMPLETA)

3.2.1. CARGAS DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA

La estructura es parte fundamental en todo invernadero. La estructura es la encargada

de dar soporte al invernadero y a los elementos que de ellos dependen. Por lo que es

necesario considerar los diferentes tipos de fuerzas que actúan sobre la estructura.

Los tipos de cargas que se consideran en el diseño de estructuras son:

• Cargas muertas.

• Cargas vivas.

• Cargas meteorológicas.


84

• CARGAS MUERTAS

Las cargas muertas son aquellas que incluyen el peso de la estructura de acero, muros,

cubierta del techo, instalaciones mecánicas y eléctricas. Por tratarse de una solo

estructura sólo se manejara el peso de las plantas en producción plena como cargas

muertas.

Se aplicará una densidad de carga de 18 kg/m2, correspondientes a la producción de

180 ton/ha de jitomate bajo invernadero. Este peso se encuentra colgado de cables que

a su vez están sujetos a puntos específicos en las armaduras de la estructura. Se

consideraron 3 hileras de plantas distanciadas a una distancia de 1.5m.

• CARGAS VIVAS Y METEOROLOGICAS

Las cargas vivas y meteorológicas incluyen todas las cargas temporales como por

ejemplo:. la nieve, el aire, la lluvia, etc.

El cálculo de las cargas vivas y meteorológicas se realiza basándose en normas. • La

National Greenhouse Manufacturers Association (NGMA) establecida en Estados

Unidos de Norteamérica ha dispuesto normas establecidas para el cálculo de cargas de

diseño aplicadas en invernaderos. Esta norma a su vez esta basada en la norma ANSI A58.1-1982.

3.3. COLUMNAS

Una columna se puede definir como un miembro que soporta principalmente cargas

axiales de compresión.


85

3.3.1. TIPOS DE COLUMNAS

Según su tipo de falla se pueden clasificar en columnas cortas y largas. Las

columnas largas fallan por esbeltez y las cortas por resistencia.

• Columnas esbeltas

Se sabe que las columnas esbeltas fallarán por pandeo antes que por resistencia,

siendo esta una falla típica de elementos a compresión independientemente de la

resistencia.

Las mayores resistencias alcanzadas en el concreto y la optimización de los métodos

de diseño han llevado a utilizar secciones más esbeltas así el problema de estabilidad

se ha incrementado enormemente. Adicionalmente se debe considerar el efecto

P*Δ.(Donde P es la fuerza aplicada y Δ es el centroide) Este consiste en que cualquier

miembro sometido a compresión y momento, se verá sometido a un momento

secundario adicional debido a la excentricidad de la carga por la deflexión producida por

la flexión. Este efecto se conoce también como Efecto de segundo orden ya que solo se

presenta cuando la columna se ha flectado. (flexionado)(Figura 3.3)

El factor de esbeltez depende de la longitud libre de pandeo del elemento. Esta

longitud está regida por el tipo de unión de los extremos del elemento a analizar.


86

FIGURA 3.3 COLUMNA ESBELTA (REFERENCIA TOMADA DEL LIBRO ANALISIS ESTRUCTURAL DEL AUTOR HIBBELER)

Elementos sin restricción a rotación se pandean en toda su longitud por lo tanto su

longitud libre es igual a su longitud real.

Elementos en voladizos tendrán una longitud efectiva de sufrir pandeo igual al doble de

un elemento simplemente apoyado y elementos con arriostramiento (acción de rigidizar

o estabilizar una estructura mediante el uso de elementos (arriostres) que impidan el

desplazamiento o deformación de la misma.) total en sus extremos tendrán una longitud

efectiva menor que la propia del elemento.

Para tener en cuenta el efecto de las restricciones de rotación en los extremos se

trabaja con el factor K que multiplica a la longitud real del elemento.

K: factor de arriostramiento (braced or unbraced)

Si el miembro se considera arriostrado y su longitud efectiva para sufrir pandeo

será menor que la real . En inglés se consideran: braced member

Si sería un elemento no arriostrado. Unbraced member (Figura 3.4)


87

FIGURA 3.4 FACTOR DE ARRIOSTRAMIENTO (REFERENCIA TOMADA DEL LIBRO ANALISIS ESTRUCTURAL DEL AUTOR

HIBBELER)

• Columnas cortas

Elementos de concreto reforzado sujetos a la acción de carga axial y momento

flexionarte en dos direcciones.

Se subdividen en Sin esfuerzo y con esfuerzo

Columnas sin refuerzo: debido a la forma de vaciar las columnas la parte inferior

tiende a ser más resistente que la parte superior (el agua del vaciado tiende a subir y

crea una porosidad en la parte superior de la columna). Dividiendo la columna en tres

tramos se ha encontrado que las resistencias de los concretos a diferentes alturas

corresponden a la grafica indicada:


88

FUGURA 3.5 RESISTENCIA DE LOS CONCRETOS A DIFERENTES ALTURAS (REFERENCIA TOMADA DEL LIBRO ANALISIS

ESTRUCTURAL DEL AUTOR HIBBELER)

A: zona de concreto que controla la resistencia de la columna

B: zona intermedia de la columna

C: zona de apoyo

Columnas con refuerzo: Tipos de columna de acuerdo con el refuerzo transversal.

Dentro de este tipo de columnas, las columnas se clasifican de acuerdo con el refuerzo

transversal ya que este determina la forma en que el refuerzo longitudinal esta

soportado. Los tipos de columnas y su respectivo factor de reducción de resistencia

son:

• Columnas con estribos

• Columnas con espirales

Ensayos han mostrado que hasta la fluencia del acero provoca que ambos tipos de

columnas trabajen igual solamente cuando se alcanza su respectiva fluencia. La

columna con estribos falla en una forma inmediata y frágil tal cual si fuera un cilindro de

ensayo de resistencia a compresión.(Figura 3.6), como si no tuviera refuerzo. Esta falla

se produce por el pandeo de las barras longitudinales entre estribos, mientras que en la


89

de espirales, en el punto de fluencia, se bota el recubrimiento y se empieza a deformar

antes de fallar

FIGURA 3.6 PUNTO DE FLUENCIA (TOMADO DE PARK AND PRIESTLEY)

3.3.2. RADIO DE GIRO

El radio de giro (r) representa el sitio donde se concentra toda el área para hallar el

momento de inercia. Este radio de giro es un parámetro fundamental para determinar el

tipo de columna (esbelta o corta)

3.4. SELECCIÓN DEL TIPO Y DISTRIBUCIÓN DE LA ESTRUCTURA

Se realizo una comparación entre los perfiles estructurales mas representativos, que

son utilizados para la construcción de invernaderos (tipo túnel, domo, diente de

sierra, capilla, parral y geodésico), de los cuales se seleccionó el perfil de diente de

sierra (Figura 3.7).


90

Este perfil supera en muchos aspectos a los otros tipos de perfiles, ya que dentro de

sus ventajas y desventajas, mencionadas en el Capitulo II, es el más conveniente para

la implementación de este proyecto.

Ventajas


• Excelente ventilación (lo que no plantea las limitantes del tipo capilla, en cuanto a

la conformación de baterías)

• Empleo de materiales de bajo costo

• Facilidad para evacuar el agua de precipitación

Desventajas

• Sombreo mucho mayor que capilla (debido a mayor número de elementos

estructurales de sostén).

• Menor volumen de aire encerrado (para igual altura de cenit) que el tipo

capilla.

Teniendo en consideración las ventajas y desventajas del mismo, las medidas han

sufrido modificaciones de acuerdo a las necesidades, para su mejor aplicación.


91

FIGURA 3.7 PERFIL DIENTE DE SIERRA COMBINADO

3.5. CUBIERTA A UTILIZAR

Para la elección de la cubierta a utilizar en el invernadero, se necesita saber la

capacidad de protección contra el frío del material, que depende, por un lado de su

transmitancia para la radiación IR (índice de refracción) larga, y por otro de las pérdidas

por conducción y convección a su través.

En condiciones estables en laboratorio se mide un coeficiente K global de pérdidas

caloríficas, que expresa el conjunto de pérdidas radiantes, conectivas y conductivas, y

que permite comparar unos materiales con otros.


92

En la Tabla 3.1 se muestran las Características comparadas de los principales

materiales plásticos utilizados en cubierta de invernadero.

De los cuales se eligió el polietileno por ser mas barato para su implementación.

FLEXIBLES RÍGIDOS

Polietileno PVC PVC

ondulado

Polimetacrilato

de metilo

Poliéster

estratificado

Cristal

Características (0,08 mm) (0,1

mm)

(1-2 mm) (4 mm) (1-2 mm) (2,7 mm)

Densidad 0,93 1,3 1,4 1,18 1,5 2,40

Índice de

refracción

1,512 1,538 - 1,489 1,549 1,516

% de dilatación

antes de que se

rompa

400-500 200-250 50-100 escasa escasa nula

Resistencia al

frío y calor

-40+50º C -10+50º

C

-20+70º C -70+80º C -70+100º C muy

elev.

Duración 2 años 2-3 años elevada elevada elevada elevada

Transparencia

% (0,38-0,76

micrones)

70-75 80-87 77 85-93 70-80 87-90

Transmisión %

(-0,24-2,1

micrones)

80 82 82 73 60-70 85

Transmisión %

(7-35

micrones)

80 30 0 0 0 0

TABLA 3.1 PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES PLASTICOS (TOMADO DE TEXTOS CIENTIFICOS:

PROPIEDADES DEL POLIETILENO


93

3.6. TIPOS Y ELECCION DEL SUSTRATO Si se eligió el sistema de cultivo con sustrato, dado que es el que mejores resultados

obtiene, es conveniente saber lo básico de este medio.

Lo que se necesita en lugar de la tierra es una cosa que se llama "sustrato", que quiere

decir "lo de abajo"; o sea, lo que va a estar en la base de las plantas.(Figura 3.8)

FIGURA 3.8 SUSTRATO (IMAGEN TOMADA DE MANUAL DE HIDROPONIA)

Los sustratos más utilizados son:

a) Orgánicos. La cascarilla de arroz, la viruta y el aserrín de madera, la cáscara de

coco. Sin embargo, estos sustratos no se recomiendan para el cultivo

hidropónico, ya que no son duraderos y, al degradarse, pueden obstruir el paso

de la solución nutritiva o del oxígeno. Además, pueden contaminar con facilidad

al pudrirse, desarrollando hongos o lama.

b) Naturales. La grava, la arena (fina, media o gruesa, puede ser de cuarzo, de río

o de construcción), el tezontle, la piedra pómez con carbón mineral, la piedra


94

volcánica (como el basalto), la perlita (que se vende como agrolita), la

vermiculita, el ladrillo triturado, las tejas molidas (libres de elementos calcáreos o

cemento), la mica (que es un mineral que forma como laminitas transparentes).

En el espacio que queda entre estas laminitas cabe una cantidad enorme de

agua, por lo que este mineral es bastante apropiado para realizar la germinación.

c) Sintéticos. El hule espuma, el tecnosport, los pelets o esponjas de

polipropileno (trozos de plástico), el poliuretano, el poliestireno, el polietileno, la

espuma plástica.

Debido a lo anterior, se eligió el sustrato sintético debido a la hortaliza que se va a

implementar en el invernadero.(Figura 3.9), este último presenta mayores ventajas que

los otros dos.

FIGURA 3.9 PASOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL SUSTRATO (IMAGEN TOMADA DE MANUAL DE HIDROPONIA)


95

3.7. RIEGO POR GOTEO

Como se menciono anteriormente, el riego es otro punto importante que se tiene que

tomar en cuenta al implementar un invernadero.

En el Capitulo II se mencionaron los diferentes tipos de riego localizados, de los cuales

el más adecuado y que cumple con las necesidades que requerimos es el riego por

goteo.

Por lo cual se tiene que hacer un análisis mas profundo de este tipo de riego, para tener

en cuenta que se necesita para la implementación de este y son:

• Principios del riego por goteo

• Ventajas y desventajas

• Factores de implementación

3.7.1. PRINCIPIOS DEL RIEGO POR GOTEO El riego por goteo es uno de los sistemas más eficaces que se ha diseñado para usar el

agua en los cultivos agrícolas. Este sistema se ha utilizado mucho en las regiones

áridas del mundo.

El riego por goteo es la aplicación lenta y frecuente de agua al suelo mediante emisores

o goteros localizados en puntos específicos a lo largo de unas líneas distribuidoras de

agua. El agua emitida se mueve a través del suelo mayormente por flujo no saturado.

De este modo se mantienen unas condiciones favorables de humedad en la zona de las

raíces de las plantas y se propicia su desarrollo óptimo.


96

Hay tres formas generales en que el agua fluye en un sistema de riego por goteo:

1. Fluye continuamente a lo largo de la línea lateral.

2. Salta o gotea de un emisor o surtidor conectado a la lateral.

3. Salta o gotea a través de orificios perforados en la lateral.

3.7.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas

- Mejor aprovechamiento del agua.

- Uso de terrenos con topografía accidentada, suelos pedregosos y de baja

infiltración.

- Explotación de cultivos de alta rentabilidad.

- Mayor uniformidad de riego.

- Acelera el inicio de producción de cultivos.

- Mejor aprovechamiento de riego.

- Aumento en la cantidad y calidad de las cosechas.

- Reduce los problemas de malezas, debido a la menor superficie húmeda.

- Aplicación de fertilizantes, pesticidas y correctores con el agua de riego.

- No impide las labores agrícolas.

- Los costos de operación y mantenimiento son mínimos.

Desventajas

- Tratamiento y filtración del agua.

- Se necesita riego de germinación.

- Adquisición de repuestos.


97

- Es preciso hacer un control de la dosis de agua, fertilizante, pesticida y productos

aplicados al agua de riego.

3.7.3. FACTORES A CONSIDERAR PARA EL RIEGO

Algunos factores a tener en cuenta para la implementación del riego por goteo son:

Bulbo húmedo, área humedecida, perfil de humedecimiento, necesidades de agua, evo

transpiración, frecuencia de riego, tiempo de riego, superficie mojada por gotero,

disposición de gotero y las obstrucciones

Que se describen a continuación.

• El Bulbo Húmedo

Se llama bulbo húmedo al volumen de suelo humedecido por un gotero. Cuando se

deja caer gota a gota el agua en el suelo, esta se mueve hacia los lados

(horizontalmente) y hacia abajo (verticalmente) formando el bulbo húmedo. Este bulbo

tiene gran importancia ya que en él se desarrollan las raíces de las plantas.

La forma y tamaño del bulbo húmedo depende de los siguientes factores:

• La textura del suelo. En suelos arenosos el bulbo tiene forma alargada y en

suelos barrialosos (arcilloso) tiene forma achatada.(Figura 3.10)

• El caudal del gotero. Cuando el agua empieza a salir del gotero se forma un

pequeño charco, a la vez que el suelo empieza a absorber agua en toda la

superficie. A mayor caudal del gotero corresponde una mayor superficie del

charco y por lo tanto, un bulbo más extendido en forma horizontal.


98

• El tiempo de riego. A medida que aumenta el tiempo de riego el tamaño del bulbo

aumenta en profundidad y aumenta su tamaño en sentido horizontal hasta cierto

límite dependiendo del tipo de suelo.

El bulbo húmedo debe medirse en el campo unas horas después de cada riego, para

asegurarse de estar regando un volumen adecuado de las raíces de las plantas. Se

acepta una profundidad de 30 centímetros para la mayoría de los cultivos pero puede

ser menor para cultivos que tengan raíces más superficiales.

SUELO ARENOSO SUELO FRANCO SUELO ARCILLOSO

FIGURA 3.10 FORMA Y TAMAÑO DEL BULBO SEGÚN EL TIPO DE SUELO (TOMADO DE MANUAL DE RIEGO)

• El Área Humedecida

Puede asegurarse que los cultivos pueden desarrollarse normalmente cuando se riega

un 50% del área ocupada por las raíces, en la zona humedecida la concentración de

raíces es 3-4 veces mayor que en otro tipo de riego. Debido a esto, la superficie del

suelo no debe labrarse.

El área humedecida depende del tipo de cultivo; refiriéndose al marco de plantación se

consideran adecuados los porcentajes siguientes:

• Cultivos de hortalizas (tomate, chile verde, repollo, elotito, etc) del 30 al

70%


99

• Cultivos de marco medio (loroco, granadilla, maracuyá, etc) del 40 al 60%

• Cultivos de marco amplio (limón, naranja, toronja, aguacate, mango, etc)

del 25 al 35%

Dos son los factores principales que afectan las dimensiones del bulbo de

humedecimiento:

• La textura del suelo.

• La descarga del gotero.

• Perfil de humedecimiento

Es recomendable crear una franja continúa de humedecimiento, a lo largo del lateral;

para ello debe haber una superposición entre bulbos de humedecimiento. Entonces

debe seleccionarse un distanciamiento adecuado entre los goteros.(Fig. 3.11)

Gotero Gotero Gotero

Solape o Traslape entre Bulbos de Humedad

FIGURA 3.11PERFIL DE HUMEDECIMIENTO DE UN LATERAL DE GOTEROS (TOMADO DE MANUAL DE RIEGO)


100

• Necesidades de agua A las plantas debe aplicárseles el agua que transpiran y la que se evapora desde la

superficie del suelo. Esto significa que la planta requiere distinta cantidad de agua

cuando esta pequeña y cuando esta grande, así fuera el mes de diciembre (más fresco)

o el mes de abril (más caliente).

Se considera que en nuestro país se necesitan de 5 a 7 litros de agua por cada metro

cuadrado de superficie de terreno cada día, para satisfacer las necesidades de la

mayoría de los cultivos cuando estos están grandes. Ocupando el menor valor en

lugares y zonas frescas y el mayor valor en lugares y zonas calientes.(Fig.3.12)

FIGURA 3.12 NECESIDADES DE AGUA (TOMADO DE MANUAL DE RIEGO)

• Evapotranspiración Potencial (ETP)

La ETP expresa la cantidad de agua que se evapora de la superficie del suelo y la que

transpiran las plantas en su proceso de desarrollo, ambas cantidades de agua

constituyen lo que se debe reponer y adicionar a través del agua de riego.

En el país los requerimientos de ETP oscilan entre 5 y 7 l/m2 esto constituye la base

principal para diseño del Sistema de Riego. (Figura. 3.13)


101

FIGURA 3.13 EVAPOTRANSPIRACION (TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)

• Frecuencia de riego

En el riego por goteo se aplica el agua con más frecuencia que en otros métodos de

riego, en suelos arenosos es conveniente regar a diario, en suelos francos puede

regarse a diario o cada dos días y en suelos arcillosos puede regarse a diario o cada 2

o 3 días. Cultivos como hortalizas es preferible regarlos a diario o cada dos días, los

frutales pueden alargarse hasta dos o tres días. Cuando se piensa instalar un sistema

de riego se planifica considerando las necesidades máximas de agua que las plantas

necesitarán.


102

• Tiempo de riego

El número de goteros por planta estará en función del porcentaje del área por planta

que se riegue y del área de humedecimiento de cada gotero. El tiempo de riego

dependerá de la descarga por hora de los goteros y del número de éstos por planta. El

tiempo a regar deberá ser tal que, abarque 1 o 2 sectores de riego por lo menos cada

día. Debe procurarse un caudal por hora en cada gotero, tal que permita aplicar la

cantidad de agua por planta en un rango de 1 a 3 horas, para poder fraccionar el

terreno en sectores de riego, de esta forma la cantidad de agua a derivar será menor

.

• Superficie mojada por gotero

La superficie mojada por gotero es la superficie del suelo humedecida alrededor de un

gotero y debe obtenerse preferiblemente haciendo un ensayo en el lugar definitivo, así

se conocerán los volúmenes de agua que mojarán una área determinada y que

profundidad logrará; todo esto para adaptarlo a las necesidades del cultivo, través del

numero y disposición de los goteros.

Una práctica de campo es el muestreo mediante barrenos (Ver Figura 3.14), que

consiste en enterrar el barreno en el suelo y determinar la profundidad de la humedad

por un medio visual.


103

FIGURA 3.14 SUPERFICIE MOJADA (TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)

• Disposición de los goteros Al distribuir sobre el terreno las tuberías porta goteros (Ver Figura 3.15), hay que

considerar:

• Proporcionar a cada planta el número de goteros requeridos

• No dificultar las labores de cultivo

• Hacer la mínima inversión

El riego por goteo puede aplicarse en dos formas básicas:

FIGURA 3.15 DISTRIBUCIÒN DE LOS GOTEROS (TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)


104

• En franjas, la disposición de los goteros se colocan en simple y doble línea lateral

o en línea tal y como se ilustra en la Figura 3.16. Este tipo de disposición es

usada en cultivos de alta densidad.

FIGURA 3.16 DISTRIBUCION DE RIEGO POR GOTEO EN FRANJAS(TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)

• O Bien aplicando el agua alrededor de cada planta que por lo general son

disposiciones propias de cultivos muy espaciados. Cuando se pretende mojar en

franjas, implica no dejar espacios secos entre bulbo y bulbo. Los solapes

(traslape) más usados son entre el 15-25%.

• Cuando se riegan árboles frutales, la aplicación del agua puede hacerse con

varios goteros, cuyo número se va incrementando a medida los árboles crecen

hasta llegar a su tamaño definitivo (Ver Figura 3.17).

FIGURA 3.17 DISTRIBUCION DE RIEGO POR GOTEO PARA ÁRBOLES FRUTALES (TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)


105

Por ejemplo en cítricos puede seguirse la siguiente regla:

Primer año : 1 gotero

Segundo año: 2 goteros

Tercer año : 3 goteros

Cuarto año : 4 goteros

Quinto año en adelante: 5 goteros

Los cultivos como tomate, chile dulce y otros pueden manejarse con un gotero por

planta; varias hileras de remolacha, cebolla, rábano y otros de corto distanciamiento

pueden manejarse en lateral solapando los bulbos húmedos; cultivos frutales como

papayo, guineos y plátanos que demandan mucha agua podrán colocarse dos laterales

de riego por hilera de cultivo; cultivos muy espaciados como mango, aguacate, naranja,

limón se manejan con un lateral porque sólo se mojará alrededor del árbol en la zona de

sombra; cultivos de repollo, brócoli, coliflor, lechuga un lateral de riego regará uno o dos

hileras.(Figura.3.18)

FIGURA 3.18 CULTIVOS EN CAMAS PARA HORTALIZAS (TOMADO DE TEXTO CIENTIFICO)


106

• Obstrucciones

Uno de los mayores problemas del riego por goteo es la obstrucción o taponamiento de

los goteros, producido por materiales que van reduciendo progresivamente el paso del

agua. La obstrucción puede ser producida por: restos vegetales y animales, algas,

bacterias, arena, arcilla y sustancias químicas que se acumulan cuando se aplican

fertilizantes en el agua de riego.

Para combatir las obstrucciones se hacen dos tipos de tratamientos:

• Preventivo, consiste en filtrar el agua y tratarla con cloro (lejía) para evitar las

algas y bacterias, o con sulfato de cobre cuando el agua proviene de depósitos

estancados para prevenir las algas.

• Control, que se hacen cuando las obstrucciones ya existen, en este caso de

deberá remover el gotero si lo permite o en caso contrario se tendrá que cambiar

por uno nuevo.

3.8. DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS / ELECTRÓNICOS PUERTOS Puerto es el lugar donde se intercambian datos con otro dispositivo. Los

microprocesadores disponen de puertos para enviar y recibir bits de datos.

Existen innumerables tipos de puertos, dependiendo del tipo de transferencia que

se desee.

En este proyecto nos enfocaremos al uso de puertos en serie.


107

PUERTOS EN SERIE El puerto serie usa conectores tipo D-9.Estos puertos hacen transferencia de

datos en serie; o sea comunican la información de un bit en una línea. Estos

puertos son compatibles con dispositivos como módems externos.

CONECTORES Es un hardware utilizado para unir cables o para conectar un cable a un

dispositivo. La mayoría de los conectores pertenece a uno de los dos tipos

existentes macho (se caracteriza por tener una o más clavijas expuestas) o

hembra (disponen de uno o más receptáculos diseñados para alojar las clavijas

del conector macho).

En la Figura 3.19 se pueden visualizar los conectores hembra y macho

FIGURA. 3.19 CONECTORES DB9(REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www. Wilkipedia.com)


108

CONECTORES DE BUS DE DATOS Son los conectores utilizados para facilitar la entrada y salida en serie y paralelo.

El numero que aparece detrás de las iniciales DB, (Data Bus “Bus de Datos”)

indica el número de líneas o cables dentro del conector.

En este trabajo se utilizo un DB-9 (Figura. 3.20)

Pata Señal E/S Definición

1 DCD E Detección de portadora de

datos

2 SIN E Entrada serie

3 SOUT S Salida serie

4 DTR S Terminal de datos lista

5 GND N/D Tierra de señal

6 DSR E Grupo de datos listo

7 RTS S Petición para enviar

8 CTS E Listo para enviar

9 RI E Indicador de llamada

Casquete N/D N/D Conexión a tierra del chasis

FIGURA. 3.20 ASIGNACIONES DE PATAS EN EL CONECTOR DB9 (REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www.

Wilkipedia.com)


109

Max 232 Comunica una computadora con un pic , AVR o cualquier otro micro controlador.

El circuito integrado lleva internamente 2 convertidores de nivel TTL (Transistor-Transistor Logic o "Lógica Transistor a Transistor". Tecnología de construcción de

circuitos electrónicos digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son

transistores, así como los elementos de salida del dispositivo, su tensión de

alimentación es de 5 a -5 volts) a RS-232(RS232 usan voltajes bipolares de +/- 12 V

para representar los unos y os ceros) y otros 2 de RS-232 a TTL, con lo que en total se

pueden manejar 4 señales del puerto serie en la PC.

Para que el max 232 funcione correctamente debemos poner unos capacitores

externos (Figura. 3.21)

FIGURA. 3.21 MAX 232 (REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www.datasheet.com)


110

La computadora maneja voltajes de 8 a -8 volts; por lo cual no se pueden conectar

directamente a un microcontrolador que manejan voltajes TTL (Transistor-Transistor

Logic o "Lógica Transistor a Transistor". Tecnología de construcción de circuitos

electrónicos digitales, en los que los elementos de entrada de la red lógica son

transistores, así como los elementos de salida del dispositivo, su tensión de

alimentación es de 5 a -5 volts)

Microcontrolador AVR El AVR fue diseñado para la ejecución de programas escritos en código C compilado.

La familia de micro controladores AVR es bastante extensa y además comparten el

mismo núcleo AVR, pero tienen distintos periféricos y cantidades de RAM y ROM desde

el micro controlador de la familia Tiny AVR ATtiny11 con 1kB de memoria flash y sin

RAM (sólo los 32 registros), con un encapsulado de 8 pines, hasta el

micro controlador de la familia Mega AVRATmega2560 con 256kB de memoria flash,

8kB de memoria RAM, 4kB de memoria EEPROM, conversor análogo digital de 10 bits

y 16 canales, temporizadores, comparador analógico, etc.

Cada componente de la familia se ha diseñado para que guarde cierta compatibilidad

con el resto. Los micro controladores AVR permiten la ejecución de instrucciones

mediante la metodología 'pipeline' con dos etapas (cargar y ejecutar), que les permite

ejecutar la mayoría de las instrucciones en un ciclo de reloj, lo que los hace

relativamente rápidos entre los micro controladores de 8 bits.

Como una primera síntesis, podemos decir que el set de instrucciones de los AVR es

bastante “regular”, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

• Los registros punteros X, Y y Z tienen capacidades de direccionamiento

diferentes entre sí


111

• Los registros 0 al 15 tienen diferentes capacidades de direccionamiento que los

registros 16 al 31.

• Las registros de I/O 0 al 31 tienen distintas características que las posiciones 32

al 63.

• La instrucción CLR afecta los 'flag', mientras que la instrucción SER no lo hace, a

pesar de que parecen ser instrucciones complementarias (dejar todos los bits en

1, y dejar todos los bits en 0 respectivamente).

• Los códigos de operación 0x95C8 y 0x9004 hacen exactamente lo mismo (LPM).

• Algunas aplicaciones de los micro controladores son:

• En sistemas de comunicación: centrales telefónicas, transmisores, receptores,

teléfonos fijos, celulares, fax, etc.

• En electrodomésticos: lavarropas, hornos de microondas, heladeras, lavavajillas,

televisores, reproductores de DVD, minicomponentes, controles remotos, etc.

• Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones,

teclados, impresoras, escáner, etc.

• Domótica: sistemas de alarma y seguridad, control de procesos hogareños a

distancia, etc.

• Automatización: climatización, seguridad, ABS, etc.

• Industria: Autómatas, control de procesos, etc.

• Otros: Instrumentación, electro medicina, ascensores, calefacción, aire

acondicionado, sistemas de navegación, etc.

AT TINY 2313 El ATtiny2313 es un CMOS de baja potencia de 8 bits basado en el microcontrolador

AVR mejora la arquitectura RISC, mediante la ejecución de instrucciones de gran

alcance en un solo ciclo de reloj, el procesamiento del ATtiny2313 logra acercarse a 1


112

MHz MIPS por permitir que el sistema de diseño optimice el consumo de energía frente

a la velocidad de procesamiento

El ATtiny2313 proporciona las siguientes características:

• 2K bytes de In-Sistem programable Flash.

• 128 bytes EEPROM.

• 128 bytes de SRAM.

• 18 líneas de propósito general E / S.

• 32 registros de objetivo general de trabajo.

• cable para la interfaz de depuración on-chip, dos flexible. Temporizador /

Contadores con comparar los modos de transporte, las interrupciones internas y

externas.

• una serie programable USART, con interfaz Serial Universal de inicio Detector de

Estado.

• una serie programable. Temporizador de vigilancia con el oscilador interno.

• tres series de software seleccionable de ahorro de energía modos de transporte.

El poder en el modo de guarda el registro de contenido pero se congela el oscilador, la

desactivación de todos los demás chip funciones hasta la próxima interrupción o

restablecimiento de hardware.

En modo de espera, el cristal, resonador oscilador se está ejecutando, mientras que el

resto del dispositivo está durmiendo. Esto permite muy rápida puesta en marcha

combinada con baja potencia consumo.


113

AT MEGA 8535 El ATmega8535 es un CMOS de baja potencia de 8 bits basado en el micro controlador

AVR mejora la arquitectura RISC, mediante la ejecución de instrucciones en un solo

ciclo de reloj, el

ATmega8535 logra acercarse al procesamiento MIPS por 1 MHz que permite al sistema

el diseño para optimizar el consumo de energía frente a la velocidad de procesamiento.

LM 35 El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango

que abarca desde -55º a +150ºC. El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el más común es el to-92 de

igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la

tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el

dispositivo.

La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto: • +1500mV = 150ºC • +250mV = 25ºC • -550mV = -55ºC

MOC 3011 La serie de MOC30X son dispositivos de TRIAC aislados de forma óptica. Estos

dispositivos contienen un diodo infrarrojo y una luz activada de silicón con un switch

bilateral, que funciona como un TRIAC. Son interfaces entre controles digitales y TRIAC

de potencia para controlar cargas alternas.


114

El Opto acoplador MOC3011 viene en un encapsulado DIP de 6 pines, de los cuales

solo se conectan 4 (Figura 3.22)

FIGURA 3.22 MOC 3011 (REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www.datasheet.com)

4N30 Es un dispositivo que consta de galio arseniuro de diodo emisor de infrarrojos óptico

acoplado a una monolítica de silicio detector de photodarlington

Esta serie está diseñada para su uso en aplicaciones que requieren salida de colector

de altas corrientes y corrientes de entrada bajas.(Figura 3.23)


115

FIGURA 3.23 CONFIGURACION DE PINES DE 4N30 (REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www.datasheet.com)

MOTOR

El motor a implementar en este trabajo es el de Corriente Continua o Corriente directa,

debido a sus ventajas respecto a el motor de corriente alterna

Ventajas de los motores de corriente continúa

Aunque el precio de un motor de corriente continua es considerablemente mayor que el

de un motor de inducción de igual potencia, existe una tendencia creciente a emplear

motores de corriente continua en aplicaciones especiales.

La gran variedad de la velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de las

características par-velocidad del motor de corriente continua, han hecho que en los

últimos años se emplee éste cada vez más con maquinas de velocidad variable en las

que se necesite amplio margen de velocidad y control fino de las mismas.


116

Existe un creciente número de procesos industriales que requieren una exactitud en su

control o una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de

corriente alterna. El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un

amplio margen de velocidades, lo que junto con su alta capacidad de sobrecarga lo

hace más apropiado que el de corriente alterna para muchas aplicaciones.

Los motores de corriente continua empleados en juguetes, suelen ser del tipo de imán

permanente, proporcionan potencias desde algunos wat a cientos de wat. Los

empleados en giradiscos, unidades lectoras de CD, y muchos discos de

almacenamiento magnético son motores en los que el rotor es de imán fijo y sin

escobillas.

Facilidad de inversión de marcha de los motores grandes con cargas de gran inercia, al

mismo tiempo que devuelven energía a la línea actuando como generador, lo que

ocasiona el frenado y la reducción de velocidad.

Las principales aplicaciones del motor de corriente continua son:

Trenes de laminación reversibles. Los motores deben de soportar una alta carga.

Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de dos o tres.

Trenes Konti. Son trenes de laminación en caliente con varios bastidores. En cada

uno se va reduciendo más la sección y la velocidad es cada vez mayor.

Cizallas en trenes de laminación en caliente. Se utilizan motores en derivación.


117

Industria del papel. Además de una multitud de máquinas que trabajan a velocidad

constante y por lo tanto se equipan con motores de corriente continua, existen

accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidades.

Otras aplicaciones son las máquinas herramientas, máquinas extractoras,

elevadores, ferrocarriles.

Los motores desmontables para papeleras, trefiladoras, control de tensión en

maquinas bobinadoras, velocidad constante de corte en tornos grandes

Grúas que requieran precisión de movimiento con carga variable (cosa casi

imposible de conseguir con motores de corriente alterna).

3.9. COMUNICACIÓN CLIENTE – SERVIDOR En el invernadero se implementará esta comunicación, la cual consiste en dos

maquinas (PC), una de ellas servirá como cliente que tendrá como función el

inspeccionar que no haya anomalías en los parámetros a controlar, al detectar alguna

variación mandaría una señal al PC que funge como servidor que a su vez, servirá para

regresar los parámetros a su estado original que requiere el invernadero. El lenguaje

que se utilizo para esta comunicación fue C++, y la herramienta de programación fue

Dev-C++ y para la interfaz grafica Qt.

Por otro lado, el fabricante ATMEL nos proporciona, un entorno de programación (AVR

Studio) adaptado a este lenguaje y sin problema alguno para la compilación. Esto para

la parte de la programación del AVR.

CAPITULO IV DISEÑO DEL PROYECTO

118

CAPITULO IV DISEÑO DEL

PROYECTO


119

Este capítulo trata de los cálculos necesarios en la elaboración del proyecto, con el fin

de sustentarlo. Estos cálculos nos sirven para determinar si las dimensiones de la

armadura del invernadero son las adecuadas, es decir si esta armadura es estable o

inestable.

Para tener completa la memoria de cálculos, hay que tener en cuenta el lugar de

implementación del invernadero, las cargas (vivas y meteorológicas), el cálculo de la

estructura, el cálculo de las columnas, del riego por goteo, así como los elementos

eléctricos/electrónicos.

4.1. LUGAR DE IMPLEMENTACION Después de analizar las condiciones climáticas de diferentes zonas, dentro del Estado

de México como en el Distrito Federal, se eligió el lugar más conveniente para la

implementación del invernadero.

A continuación, se muestra un resumen de la información sinóptica de superficie, del

mes de Marzo del 2007, hecha en México DF.

PRECIPITACIÓN

Precipitación. Total del Mes 17.0 mm

No. de Días con Precipitación. Igual o Mayor a 1mm 3.0 día(s)

Cantidad Máxima de Precipitación. Diaria 1.5 mm

Día en que ocurrió la Precipitación. Max. 12.0 dia

TABLA 4.1 PRECIPITACIÓN (MÉXICO DF. TABLAS DE INEGI.)


120

PRESIÓN

Promedio de Presión a Nivel de la Estación 775.5 hpa

Promedio de Presión Reducida N. M. M. 1007.4 hpa

TABLA 4.2 PRESIÓN (MÉXICO DF. TABLAS DE INEGI.)

VIENTO

Velocidad Máxima del Viento 19.3 km/s

Día con la Velocidad Máxima del Viento 20.0 dia

TABLA 4.3 VIENTO (MÉXICO DF. TABLAS DE INEGI.)

Prom. Temp. Ambiente 17.4 °C

Valor Máximo de la Temp. Media diaria 21.1 °C

Temp. Máxima Promedio 25.8 °C

Valor Mínimo de la Temp. Media diaria 12.6 °C

Temp. Mínima Promedio 10.2 °C

TEMPERATURA

TABLA 4.4 TEMPERATURA (MÉXICO DF TABLAS DE INEGI.)


121

OTROS

Tensión de Vapor Promedio Mensual 8.2 hpa

Total de Horas de Insolación 219.0 horas

No. de días con Tormenta Eléctrica 0.0 día(s)

No. de días con granizo 0.0 día(s)

TABLA 4.5 OTROS FACTORES (TABLAS DE INEGI.)

4.2. CARGAS

Como se especifico en el apartado 3.2.1, del capitulo anterior. Los tipos de cargas que

se consideran en el diseño de estructuras son:

• Cargas muertas.

• Cargas meteorológicas.

4.2.1. CARGAS MUERTAS

Para el cálculo de estas cargas es necesario saber de antemano algunas

características del de acero que será utilizado:

Acero Estructural ASTM-36

Se conoce como acero estructural al resultado de la aleación de hierro, carbono y

pequeñas cantidades de otros elementos como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le

tributan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines

estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de

doscientos cincuenta (250) mega pázcales (2•549 Kg. /cm2).


122

Ventajas

• Gran resistencia a tensión y compresión

• Costo razonable.

• soldabilidad, es otra característica muy importante en este tipo de material de

construcción, ya que la soldadura de los elementos y piezas en una estructura,

es práctica común.

• Resistencia a la corrosión, razonable

Para este modelo se utilizará el acero ASTM A-36 grado estructural las propiedades del

material necesarias para este análisis son:

Modulo de Young

E = 210 MPa

Constate de Poisson

ν = 0.33

Sabiendo que la densidad relativa:

r = 7.8000 Kg/m3

Los cálculos, se iniciarán con las medidas del techo de la estructura (Figura 4.1)


123

FIGURA 4.1 DIMENSIONES DEL INVERNADERO

Aplicando el área del triangulo

b x h A = (4.1) 2

20.90 7.35 x = A

A = 3.3075 m2

Volumen

1 V = (4.2) 3(A x h máx.)

1

V = 3(3.3075 x 1.2)

V = 1.323 m 3


124

Se sabe que la densidad relativa esta dada por:

m= (4.3) V

r

Despejando la masa

V x rm = (4.3a)

1.323 m 3 x 7.8000 Kg/m3=m

m = 10.3194 Kg

Recordando que la fuerza se calcula por:

m x a = F

9.81m/s

(4.4)

2 10.3194 Kg x = F

F = 101.233314 N

Polietileno El polietileno que se utilizará para cubrir nuestro invernadero será de media densidad

por lo que r = 0.93 a 0.94 Kg/m3

Recordando que:

V = 1.323 m 3

Aplicando nuevamente la formulas (3.3a) y (3.4) y sustituyendo valores, tenemos que:

1.323 m 3 x 0.93 Kg/m3=m


125

m = 1.23039 Kg

2 1.23039 Kg x 9.81m/s = F

F = 12.0701259 N

Plantas

Como se menciono con anterioridad, se utilizará el jitomate clemente con las siguientes

características:

Peso: 250 a 280 gramos

Frutos por planta: 5 a 6

Peso por Racimo: 1 a 1.2 Kg

En donde, utilizaremos el peso de 1.2 Kg

Aplicando nuevamente la formula (3.4), se tiene que:

1.2 Kg x 9.81m/s2

= F

F = 11.772 N

Por lo que sumando las cargas:

F total cargas muertas = Cargas muertas

F total cargas muertas = Acero Estructural ASTM-36 + Polietileno + Plantas

F total cargas muertas = 101.233314 N + 12.0701259 N + 11.772 N

F total = 125.0754399 N


126

4.2.2. CARGAS VIVAS Y METEOROLOGICAS

Para los cálculos referentes a las cargas meteorológicas se utilizarán los datos de

viento de la tabla 4.3., así como las dimensiones del techo de la estructura (Figura 4.2)

FIGURA 4.2 DIMENSIONES DEL INVERNADERO

Sabiendo que la velocidad máxima del viento es 19.3 km/s, se convierten en millas por

hora:

1 ft/s = 0.0003048km/s

1 milla/ h = 1.467 ft/s

43163 millas /hora

Teniendo en cuenta que la presión dinámica del viento es:


127

r x V2

= q (4.5) 2

Sabiendo que la densidad del viento es:

r=2.376(10-3slug/ft2)

q = 0.00256V2

Sustituyendo los valores:

20.90 7.35 x = A

q = 0.00256 (43.16millas/ hora)2

q = 4.76 lb. / ft2

Sabiendo que:

1 lb. / ft2 = 47.88 Pa

Por lo tanto:

q = 227.9088 Pa

Se sabe que la formula para el cálculo de la presión es:

F= (4.6) A

P


128

Despejando la fuerza:

P x A (4.6a)

Utilizando la ecuación (4.1):

= F

20.90 7.35 x = A

A = 3.3075 m2

Sustituyendo los valores en la ecuación (4.6a):

F = 753.8083 N

227.9088 Pa x 3.3075 m2 = F

Teniendo en cuenta que la presión estática del viento es:

Para pendiente darlo vento:

C x q P = (4.7)

Donde:

C = - 0.7 cuando a<20º

C = 0.07a – 2.1 cuando 20º< a<30º

C = 0.03a – 0.9 cuando 30º< a<60º

C = - 0.9 cuando a>60º

(0.03 (30 0) – 0.9) x = P 227.9088 Pa


129

P =0

Para pendiente sotavento:

0.6 (q) P = (4.8)

0.6 (227.9088 Pa) = P

P = 136.7452 Pa

Sustituyendo los valores en la ecuación (4.6a)

Donde el área es la misma que para la presión dinámica

F = (136.7452 Pa) (3.3075 m2)

F = 452.2850 N

En la figura 4.3, se muestra la dirección del viento donde se pueden ubicar las

presiones de daro y sota vento


130

FIGURA 4.3 BARLOVENTO Y SOTAVENTO (REFERENCIA TOMADA DE LIBRO HIBELER)


131

Ftotal cargas muertas

Viento

FIGURA 4.4 DIRECCION DE LAS FUERZAS

4.3. CALCULO DE LA ESTRUCTURA

El diseño, cálculo y comprobación de la estructura es una disciplina técnica y científica

que permite establecer las condiciones de idoneidad de la estructura respecto a su

cometido o finalidad.

Existen diversos tipos de análisis estructural, entre los cuales destacan

• Método de nodos

• Método de mallas

Por su practicidad, se utilizó en este proyecto, para el análisis de la estructura, el

método de nodos.

ANALISIS POR EL METODO DE NODOS (NUDOS)

Este método consiste en desmontar la estructura, es decir; separar la estructura, de

preferencia en triángulos y dibujar por separado los diagramas de cuerpo libre de cada


132

una de las partes (barras y nodos), y aplicar las formulas de equilibrio a cada una de

ellas

FIGURA 4.5 ARMADURA DIENTE DE SIERRA

Utilizando las ecuaciones de equilibrio

FIGURA 4.6 PARTE A ,B Y C

Zsen 30.0

=φ

Z= 1.20 m

º42.14tan30.0

=φsen


133

S=1.17m

925.12

85.390.0 X

= = X2=0.45m

75.11

50.390.0 X

= = X1=0.45m

ΣFx = 0 (4.9)ΣFy = 0

ΣMo = 0

ΣMA= 0;-125.075(1.75) -753.808(0.45)-125.075(3.50) -753.808(0.90)-125.075(1.17)-

753.808(1.20)-125.075(5.425)+753.808(0.45)-125.075(7.35)+RHy (7.35)=0

RHy = 542.01 N


134

ΣFy = 0; RAy -125.075-125.075-125.075-125.075;-125.075-125.075+542.01=0

RAy = 208.44 N

ΣFx= 0; RAx+753.808+753.808+753.808-753.808=0

RAx=1507.62 N

Nodo A

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 1 NODO A

ΣFy= 0; -125.075+208.44+FAB Sen (14.42º) =0

FAB = 334.78 N a Comprensión

ΣFx= 0; FAB Cos (14.42º) + FAC -1507.62=0


135

Sustituyendo FAB

(-334.78) Cos (14.42º) + FAC -1507.62=0

FAC = 1831.85 N a Tensión

Nodo C

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 2 NODO C

ΣFx= -0; 1831.85+FCE =0

FCE =1831.85 N a Tensión

ΣFx= 0; FBC =0

FBC = 0


136

Nodo B

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 3 NODO B

ΣFx= 0; 753.808N-334.78NCos14.42º+FBDCos14.42º+FBECos14.42º=0

FBDCos14.42º+FBECos14.42º+429.61=0----------------------------1

ΣFy= 0; -125.075+334.78 Sen 14.42º+ FBDSen14.42º- FBESen14.42º =0

FBDSen14.42º- FBESen14.42º-41.71=0--------------------------------2

Tenemos un sistema de ecuaciones:

FBDCos14.42º+FBECos14.42º+429.61=0----------------------------1

FBDSen14.42º- FBESen14.42º-41.71=0--------------------------------2

Y se multiplica la ecuación 1 por Sen 14.42º y la ecuación 2 por Cos 14.42º


137

FBDCos14.42ºSen14.42º+FBECos14.42ºSen14.42º+429.61Sen14.42º=0

FBDCos14.42ºSen14.42º- FBECos14.42ºSen14.42º- 41.71Cos14.42º=0

0.4376FBD +55.83=0

FBD = 4376.0

83.55− FBD =127.58 N a Compresión

Sustituyendo FBD en la ecuación 1

FBE=568.45 N a Tensión

Nodo H

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 4 NODO H

ΣFy= 0; -125.075+542.01+ FFH Sen13.16º =0

FFH = 183.33 N a Comprensión


138

ΣFx= 0;- FGH +1831.33 Cos 13.16º =0

FGH =1783.24 N a Tensiòn

Nodo G

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 5 NODO G

ΣFx= 0; FEG+1783.24N=0

FEG= 1783.24 N a Tensión

ΣFy= 0; FFG =0

FFG =0

Nodo F


139

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 6 NODO F

ΣFx= 0;-1831.33Cos13.16- FDF Cos 13.16– FFE Cos 13.16º =0

- FDF Cos 13.16 – FFE Cos 13.16º -1831.33 Cos13.16=0---------------------------3

ΣFy= 0; -125.075+ FDF Sen13.16º– FFE Sen 13.16º +1831.33 Sen 13.16=0

FDF Sen13.16º– FFE Sen 13.16º+250.80=0--------------------------------------------4

Tenemos un sistema de ecuaciones:

- FDF Cos 13.16 – FFE Cos 13.16º -1831.33 Cos13.16=0---------------------------3

FDF Sen13.16º– FFE Sen 13.16º+250.80=0--------------------------------------------4

Y se multiplica la ecuación 3 por Sen 13.16º y la ecuación 4 por Cos 13.16º

- FDF Cos 13.16º Sen13.16º – FFE Cos 13.16º Sen13.16º -1831.33 Cos13.16 Sen13.16º =0

+FDF Cos 13.16º Sen13.16º– FFE Cos 13.16º Sen 13.16º+250.80 Cos 13.16º =0

-0.4017 FFE -122.41 =0

FFE = 4017.0

41.122−

FFE = 304.72 N a Compresión

Sustituyendo FFE en la ecuación 3


140

Nodo D

FDF = 2136.05 N a Compresión

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 7 NODO D

ΣFx= 0;-2136.05Cos13.16+753.808N+FD Cos 14.42º = 0

FD = 1371.78 N a Tensiòn

ΣFy= 0; -125.075+ FD Sen 14.42º+2136.05 Sen 13.16º- FDE=0

FDE= 621.40 N a Tensiòn


141

4.3.1. DETERMINACION DE LA ARMADURA

Para saber si la armadura, contiene el mismo número de fuerzas desconocidas que

ecuaciones de equilibrio se tiene que determinar la armadura.

r = 3n estáticamente determinada

r > 3n estáticamente indeterminada

Donde:

n = partes

r = componentes de fuerzas y momentos

Aplicando lo anterior a la armadura que se esta analizando:

13>9 y es estáticamente indeterminada, es decir; que tiene mas fuerzas desconocidas

que ecuaciones de equilibrio para conocerlas

4.3.2. ESTABILIDAD DE LA ARMADURA

Para determinar si una armadura es estable, el doble del número de nodos debe ser

mayor o igual a la suma del número de barras y de las reacciones externas en los

soportes o reacciones

Si b + r < 2j es inestable

Donde:

r = reacciones externas en soportes

b = numero de barras

j = numero de nudos(nodos)

Para nuestra armadura


142

(40+5) = 45 por lo que es estable

4.4. CALCULO DE COLUMNAS La tendencia de una columna a pandearse depende de la forma y las dimensiones de

su sección transversal, junto con su longitud y la manera en que se une a piezas o

soportes adyacentes. Las propiedades de la sección transversal más importantes son:

1. el área de la sección transversal A

2. el momento de inercia de la sección transversal, I, respecto al eje alrededor del

cual es mínimo valor de I

3. El valor mínimo del radio de giro de la sección transversal, r

A partir de lo indicado anteriormente, se propone lo siguiente:

• Perfil: tubo de diámetro 2” ced 40

• Área: 6093 cm2

• Momento de inercia: 27.66cm4

• Modulo de elasticidad: 9.18cm2

Calculo del radio de giro

(4.10)

27.66

6.93=r


143

r = 1.997

Longitud efectiva

Debido a que las columnas del invernadero tendrá un extremo fijo, se le dará un valor

práctico (de longitud efectiva) (Figura. 4.7) de K = 2.10

Por lo que:

Le = KL

(4.11)

Donde:

L = longitud libre de la columna entre secciones soportadas lateralmente.

K = factor de longitud efectiva que se determina de acuerdo a las condiciones de apoyo

de la columna.

Por lo tanto:

Le = (2.10) (240cm) =

Le= 504cm


144

ATORNILLAD FIJA EMPOTRADA EMPOTRADA A EMPOTRADA LIBRE ATORNILLAD

Valores K = K = K = K =teóricos

Valores

K = K = 0 65 K = 2 10 K = 0 8rácticos p

FIGURA 4.7 CONSTANTE K PARA EL CALCULO DE LA LONGITUD EFECTIVA (REFERENCIA TOMADA DE LIBRO

HIBBELER)

Cálculo de la carga critica

Una vez obtenidos los datos anteriores, se procede a aplicar la formula de Euler para

calcular la carga critica. Esta formula nos es útil para especificar el tamaño y forma de la

sección transversal de la columna para que soporte la carga.

Donde debido al acero estructural A-36:

E = 210 MPa = 89130327.71 Kg/cm2

I = 27.66cm4


145

KL = Le= 504cm

(4.12)

Cálculo de la carga permisible El objetivo de esta carga es certificar que la carga que se le aplica es segura, por

debajo de la carga critica que origina pandeo

(4.13)

Donde:

N = factor de diseño = 2

Pa = 47894.75 Kg

(KL)2 π2 (EI)

= Pcr

(504 cm)2π2 (89130327.71Kg/cm2) (27.66cm4)

= Pcr

95789.15 Kg Pcr =

N =

Pcr Pa

95789.15 Kg Pa =

2


146

Se concluye que una columna de tubo de 2” de diámetro cedula 40 soporta una carga

critica de 95789.15 Kg, pero su carga permisible es de 47894.75 Kg sin sufrir ningún

problema, sin embargo es recomendable no llegar a este peso.

4.5. DISEÑO AGRONOMICO DEL RIEGO POR GOTEO

Como se menciono en el Capitulo III se ocupara el riego por goteo, para mantener en

perfectas condiciones la hortaliza seleccionada, es decir el jitomate, así como para

suministrarle los nutrientes necesarios.(Figura. 4.8)

FIGURA 4.8 MODULO BASICO DE RIEGO POR GOTEO (REFERENCIA TOMADA DE PAGINA WEB www.infojardin.com)

4.5.1. CALCULO DE LA ETP (Evaporación Potencial)

Los cálculos se realizarán siempre para la situación más desfavorable, esto es, para el

mes de máximo consumo, comúnmente en el caso de la hortaliza seleccionada el mes


147

de mayor consumo de evapotranspiración de la hortaliza oscila entre los meses de

Junio, Julio y Agosto. Tomaremos solamente el mes de Julio.

La ETP en el Distrito Federal en el mes de Julio es de unos 120 mm/mes (120 l/m2 y

mes), equivalentes a 3.87 mm y día (3.87 l/m2 y día).

De forma genérica, también se puede obtener la ETP en la Tabla 4.6, en la cual se

relacionan el clima la temperatura y la humedad relativa.

CLIMA

TEMPERATURA

PROMEDIO

HUMEDAD RELATIVA PROMEDIO

E.T.P

mm / dia

Fresco / Húmedo <20 > 50 % 2.5

Fresco / Húmedo <20 < 50 % 3.5

Moderado / Seco 20 - 30 > 50 % 4.5

Moderado / Húmedo 20 - 30 < 50 % 5

Calido / Húmedo 30 - 38 > 50 % 6.3

Calido / Seco 30 - 38 < 50 % 7

Muy Calido / Húmedo > 38 > 50 % 8

Muy Calido / Seco > 38 < 50 % 9

TABLA 4.7 EVAPORACION POTENCIAL (TABLA TOMADA DE TEXTOS CIENTIFICOS)

Esta ETP. / día habrá que aumentarla entre un 50 y un 90%, en concepto de eficiencia

de riego. De acuerdo a los datos anteriores, la ETP corregida será

ETP = 3.87 x (100/88)= 4.39 mm » » 4.5 mm /día o 4.5 l/m2 y día.


148

4.5.2. CALCULO DE LAS NECESIDADES MAXIMAS DE RIEGO

Utilizando la tabla de Karmeli y Keller se elige la separación de los goteros y de las

líneas, en función el caudal del emisor y del tipo de suelo, tomando siempre una

superficie regada entre el 80% y el 100 %.

TABLA 4.8 CAUDAL DE EMISORES(TABLA TOMADA DE TEXTOS CIENTIFICOS)

C = Suelo de textura gruesa (Arenoso).

F = Suelo de textura fina (Arcilloso).

M = Suelo de textura media (Franco).

De acuerdo a lo anterior, se tiene que, para el riego por goteo de bajo caudal son 16 l/h

Con los datos anteriores se puede empezar a calcular las necesidades máximas de

riego.

Evapotranspiración diaria: 4.5 lt/m2


149

Área a regar: 9.185 m2

Cantidad neta de agua por día: 4.5 lt/m2 x 9.185 m2 = 41.3325 lt.

(Cultivos en pleno crecimiento)

Eficiencia del sistema: 90 %

Cantidad total de agua por día: 41.3324 lt.

0.9 = 45.925 lt.

Distancia entre lateral de riego = 1.25 m.

Longitud total de laterales 9.185 m2 = 7.348 m. 1.25 m

Distancia entre goteros: 30 cm

Cantidad total de goteros 7.348 m = 24.49 goteros

0.3 m

Descarga del gotero 2.12 l/hora

Descarga total del sistema 24.49 got. x 2.12 l/hora = 51.92 lt/hora

Tiempo diario de riego 45.925 lt = 0.88 horas = 52.8

minutos

51.92 lt/hora


150

Descripción de un sistema de riego por goteo Un sistema de riego por goteo está formado por una unidad central denominada

cabezal y por una red de distribución de agua. Los elementos fundamentales que

componen el cabezal son: un grupo motobomba, un equipo de filtrado, y un equipo de

fertirrigación.

La red de distribución está compuesta por una tubería principal, tuberías secundarias y

líneas porta goteros con los emisores intercalados o adosados. Cada tubería

secundaria y las líneas porta goteros asociadas a ella forman un subsector de riego y el

conjunto de subsectores que riegan simultáneamente componen un sector de riego. En

la Figura 4.9 se representan esquemáticamente los componentes de una instalación de

riego por goteo.


151

FIGURA 4.9 COMPONENTES DE UNA INSTALACION DE RIEGO POR GOTEO (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO)

4.5.3. ESTUDIO DE LA UNIFORMIDAD DE APLICACIÓN DEL AGUA Y

DEL DISEÑO

Un sistema de riego debe distribuir el agua uniformemente en toda la superficie regada,

de manera que todas las plantas reciban la misma cantidad y esta sea la adecuada

para satisfacer las necesidades hídricas del cultivo durante el intervalo entre riego. En la

práctica es muy difícil que un sistema opere con una uniformidad perfecta. Una forma


152

de evaluar la uniformidad con que un sistema de goteo distribuye el agua es mediante

el coeficiente de uniformidad (C.U.), el cual se define como:

(4.14)

Donde:

Es la media del caudal de la descarga del 25% de los emisores con caudal más

reducido y es el caudal medio de todos los emisores.

La medida de caudales para la estimación de C.U. se puede realizar, en subsector de

riego (Figura 4.10).

Valores recomendados del C.U. de caudales del subsector.

90% --------------100% Excelente 80% --------------- 90% Buena 70% --------------- 80% Aceptable

<70% Inaceptable

FIGURA 4.10 SUBSECTOR DE RIEGO (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO)

Para evaluar el coeficiente de uniformidad debido a presiones, se toman lecturas de

presión en los mismos puntos del subsector en los que se mide caudal, obteniéndose


153

las pérdidas de carga a lo largo de los ramales portagoteros. Este coeficiente se define

como:

(4.15)

Donde

es la media de la presión del 25% de las lecturas menores; es la media de todas las

lecturas tomadas en el subsector; y " " es el exponente de descarga de los goteros,

cuyo valor se supone X = 1,0 para régimen laminar y X = 0,5 para régimen turbulento.

De ello, se obtienen los criterios suficientes para evaluar la calidad del diseño y cómo

influye este en la uniformidad de distribución del agua. Los fabricantes de goteros

suelen tener información sobre el valor X de su gotero.

Es recomendable que el C.U. debido a presiones sea igual o mayor al 90%.

La uniformidad del sistema se evalúa mediante el C.U. del sector, calculando mediante

el producto del C.U. del subsector por un factor de corrección fc. Para el cálculo de fc se

toman lecturas de presión en los puntos de inserción de la primera y la última línea de

porta goteros en cada tubería secundaria (ver Figura 4.11).

(4.16)

Donde y

son la media total y la del 25% de los valores menores y es el exponente de

descarga de los goteros.

Valores recomendados del C.U. del sector:

90% --------------100% Excelente

80% --------------- 90% Buena 70% --------------- 80% Aceptable

<70% Inaceptable


154

FIGURA 4.11 LECTURA DE PRESION EN CADA SUBSECTOR (REFERENCIA TOMADA DE TEXTO CIENTIFICO)

Para el proyecto se desea evaluar la instalación de riego por goteo de la figura 4.8; los

pasos a seguir serán los siguientes:

a) Comprobar que el sistema funciona con normalidad.

• Revisar los filtros

• Comprobar que no hay goteros obturados.

• Anotar el caudal global del subsector elegido.

• Anotar el caudal global previsto en el diseño para el subsector elegido.

b) Seleccionar el sector de riego y localizar los puntos de medida.

Tomar el agua de los goteros seleccionados durante el intervalo de tiempo (t) prefijado

(preferible múltiplo de minuto). Convertir todas las lecturas de caudales en litros por

hora.

(4.17)


155

45925 ml x 1 = 52.08 ml/min = 3.125 l/h

52.8 min 16.7

c) Calcular el coeficiente de uniformidad del subsector.

1er gotero

Q P

Gotero 1/3

Q P

Gotero 2/3

Q P

Último gotero

Q P

1er lateral 2,6 0,69

2,5 0,69

2,2 0,69

2,8 0,68

Lateral 1/3 2,5 0,68

0,9 0,68

2,6 0,68

2,5 0,66

Lateral 2/3 2,0 0,66

2,1 0,66

2,2 0,65

1,9 0,62

Último Lateral 1,6 0,64

1,7 0,65

1,6 0,64 2,3 0,63

TABLA 4.9 VALORES DEL CAUDAL Y PRESION DE LATERALES(TABLA TOMADA DE TEXTOS CIENTIFICOS)

Caudal medio = 2.12 litros / hora.

Caudal medio del 25% más bajo = 1.45 litros / hora.

Coeficiente de uniformidad de caudales del subsector =

Al ser menor del 70% lo consideramos INACEPTABLE.

Presión media = 0.663

Presión media del 25% mas bajo = 0.633

Coeficiente de uniformidad de presiones del subsector =

Al ser superior al 90% lo consideramos BUENO


156

4.6. ETAPAS DE CONTROL

El siguiente diagrama de bloques muestra que existen tres etapas para el control del

proyecto (Fig 4.12)

Potencia: aquí se llevan a cabo las conexiones y control de los parámetros a controlar

(iluminación, ventilación y de la bomba que llevara a cabo el riego)

Control: es la conexión de los parámetros antes mencionados (potencia) y el AVR.

Comunicación: es como su nombre lo dice, la comunicación por medio de un puerto

serial entre el AVR y el servidor (computadora que se localiza dentro del invernadero) y

de la cámara.

Así mismo el Servidor se comunica mediante un protocolo TCP/IP (protocolos

fundamentales en Internet) a el Cliente (computadora mediante el usuario modifica,

controla las funciones de la ventana, luminarias, bomba, etc.)


157

FIG. 4.12 DIAGRAMA DE BLOQUES

AVR

CONTRO COMUNICACION

CLIENTE

SERVIDOR

TCP/IP

ILUMINACION

VENTILACIO

RIEGO

PUERTO SERIAL

POTENCIA


158

4.7. DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICO / ELECTRÓNICOS

En la Figura 4.13 se muestra la conexión del programador (At Tiny 2313), con el Max

232 y este a su vez con el puerto serial (DB9H), así como la conexión pertinente con el

AVR (At Mega 8535) y a su vez este con el sensor de temperatura (LM35) y con el

display.

A continuación se dan algunas características de los principales componentes de este

circuito:

RS-232(DB9)

• todas las computadoras traen al menos un puerto serial

• utilizar una poca cantidad de líneas, por lo tanto se vuelve mas barato que el

puerto paralelo

• intercambio de información binaria

MAX 232

• soluciona los problemas de niveles de voltaje cuando se requiere enviar unas

señales digitales sobre una línea RS-232

• utiliza en aquellas aplicaciones donde no se disponen de fuentes dobles de +12 y

–12 Volts

• utiliza solamente una fuente de +5V para su operación

• internamente tiene un elevador de voltaje que convierte el voltaje de +5V al de

doble polaridad de +12V y –12V

AT TINY 2313

• Puertos entrada/salida • 3 canales PWM: Modulación por Ancho de Pulsos


159

• ADC: Convertidor Analógico Digital. ATMEGA8535

• Programable USART: Comunicación puerto serie RS232

• De alto rendimiento y baja potencia AVRŽ microcontrolador de 8 bits

• Arquitectura RISC

• Hasta 16 MIPS a 16 MHz Rendimiento

• On-chip 2-ciclo multiplicador

• 512 Bytes EEPROM

• Maestro / Esclavo de interfaz en serie SPI

• Voltajes de funcionamiento

2,7 - 5.5V para ATmega8515L

4.5 - 5.5V para ATmega8515

• Grados de velocidad

0 - 8 MHz para ATmega8515L

0 - 16 MHz para ATmega8515

LM35

• Precisión de ~1,5ºC (peor caso), 0.5ºC garantizados a 25ºC. • No linealidad de ~0,5ºC (peor caso). • Baja corriente de alimentación (60uA). • Amplio rango de funcionamiento (desde -55º a + 150ºC). • Bajo costo. • Baja impedancia de salida.


160

• tensión de salida proporcional a la temperatura, en la escala Celsius.( cada

grado centígrado equivale a 10 mV )

161


FIG. 4.13 CIRCUITO PROGRMADOR- AVR


162

4.7.1. VENTILACION

La ventilación se va a controlar utilizando dos 4N33, un puente H y el microcontrolador

ATMega8535. Los circuitos integrados 4N33 separan la parte de control y de potencia a

través de un optoacoplamiento. El microcontrolador envia señales de control a estos

circuitos. Un puente “H” está conectado los circuitos integrados 4N33 a un motor. Este

motor ayuda a la apertura y cierre de ventanas (Fig. 4.17). Cabe señalar que el puente

H es una configuración que permite la inversión de giro de un motor de corriente

continúa


sistema:

CÁLCULO DE FUERZA QUE ACTUA EN LA VENTANA

º

2* hbA =

26.0*97.1

=A 2591.0 mA =

( )( )6.0591.031

=V V 39400.0 m=

30º

1.97m

1.06m

1.2m

0.6m


163

rVm *=

Donde la densidad relativa (r) del acero estructural es de

r= 7.8000kg.m3

8000.7*9400.0=m kgm 33.7=

gmF *= 81.9*33.7=F NF 90.71=

Considerando que en el peso de la ventana también interviene el polietileno

r del polietileno = 0.93 a 0.94 Kg/m3

Recordando que:

V = 0.9400 m 3

m = 0.8742 Kg

F = 8.5790 N

Por lo que la fuerza que actúa en la ventana es de:

F total ventana = Acero Estructural ASTM-36 + Polietileno

F total ventana = 71.90 N + 8.5790 N

F total = 80.479 N

0.9400 m 3 x 0.93 Kg/m3m =

10.842 Kg x 9.81m/s2 = F


164

Selección del motor Los cálculos anteriores nos permiten determinar que la fuerza total requerida para el

accionamiento de la ventana (Figura 4.14), que es la carga que va a mover el motor es

de 80.479N.

Para seleccionar el motor adecuado debemos considerar:

• Velocidad lineal a la que se desplazara la ventana

• Par necesario que requiere el motor para mover la carga

• Potencia del motor

Velocidad lineal.- la velocidad lineal a la que trabajan puertas y ventanas

automatizadas oscila entre 0.14 m/s a 0.25 m/s para este proyecto se considera

adecuado una velocidad lineal de 0.18m/s.

Velocidad del motor.-en el sistema internacional de unidades la velocidad se

determina en rad/s por lo que tendremos que convertir la velocidad lineal a velocidad

angular así:

30.0

18.0sm

=ω s

rad6.0=ω

1047.0

6.0s

rad

=ω rpm7306.5=ω


165

FIGURA 4.14 FUERZAS QUE ACTUAN EN LA VENTANA DEL INVERNADERO

Par.-se define como la distancia radial por la fuerza, considerando que la carga se

aplica mediante un mecanismo de levas al eje del motor y como el diámetro de 0.30m

tendremos:

( )( )FPar γ=

FIGURA 4.15 PAR

La norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades de Medida.- Esta norma oficial mexicana establece las definiciones, símbolos y reglas de

escritura de las unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI) y otras unidades

fuera de este Sistema que acepte la CGPM, que en conjunto, constituyen el Sistema


166

General de Unidades de Medida, utilizado en los diferentes campos de la ciencia, la

tecnología, la industria, la educación y el comercio.

Por tal motivo se realizan los cálculos en el sistema internacional, pero se realizan

conversiones, para poder seleccionar adecuadamente el motor en catálogos de

fabricantes que manejan diferentes sistemas de unidades

Así la fuerza en kilogramos fuerza (kgf)

1N=0.102Kgf

Haciendo la conversión de los 80.479 N a kgf

8.2088 kgf

Donde nuestra distancia radial es de 0.30m y nuestra fuerza es de 8.2088 kgf

Tenemos que

Par= (0.15m) 8.2088 kgf)

Par= 1.23132 kgf.m

Pasando a Nm

Par=(1.23132 kgf.m)(9.91)

Par=12.2023 redondeando

Par= 12 Nm

En la mayoría de los catálogos de motores, se encuentran las especificaciones de par

de torsión en lb.in (libras pulgada) o lb.ft (libras pie) se realizara la conversión

correspondiente de acuerdo a:


167

1 Nm corresponde a 0.74 lb.ft

Así como

1Nm corresponde a 8.8507 lb.in

De lo anterior

T=8.88 = 9 lb.in

T=4.95=106.2084 lb.ft

Por lo que la potencia mecánica:

sradNmPm 6.0*12= wattsPm 2.7=

Transformamos los watts en Hp

1HP----747 watts

Por lo tanto

wattsPm 2.7= HPPm 0096.0= =

Se elige un motor de corriente directa por que su velocidad es ajustable mediante un

sencillo reóstato que ajusta el voltaje aplicado al motor o variando el voltaje

suministrado por la fuente, su dirección es reversible cambiando la polaridad del voltaje

aplicado al motor, tienen una respuesta rápida de aceleración.

El inconveniente que presenta el método anterior de regulación de velocidad es la

corriente que tiene que soportar el reóstato por lo que como segunda alternativa seria el


168

de utilizar un reductor mecánico de velocidad, esto debido a que no se fabrican motores

que cubran con los parámetros eléctricos calculados

Las características eléctricas del motor para la carga especificada son:

Motor de corriente directa Potencia =7.2w=0.0072 Kw

Par = 12 Nm

Velocidad= 5.7306 rpm

Como no se fabrican a velocidades menores a 1500rpm

Por lo que se considero emplear un motorreductor.

Calculo del motorreductor Metodología para el cálculo del motorreductor

• Se determina el factor de servicio en función del tipo de carga, del numero de

arranques por hora FS =1(Ver Anexo 2-B Factor de Servicio del motorreductor)

• Se determino la potencia absorbida por el motor considerando el rendimiento del

reductor el cual se determina empleando datos del fabricante (Ver Anexo 3-B

Rendimiento)

8.0*95507306.5*.12Pr rpmmN

= = 7640

7672.68Pr = = Pr Kw00900.0=

Sabiendo que

1Kw----1.34HP

Kw009000.0Pr = = = 0.012HP HP01206.0Pr =


169

La diferencia entre la potencia calculada para el motor y para el motorreductor se debe

a que en el caso del motor no se considero la eficiencia del mismo y para el

motorreductor se considero el 80%

Con estos datos se selecciona el motorreductor en catálogos de fabricantes

considerando:

a) FS =1

b) Potencia requerida en el eje de entrada al reductor

Pr=0.012HP

c) Velocidad requerida por la carga rpm7306.5=ω

d) Con estos datos se localiza en tabla una potencia normalizada tal que

(Ver anexo 4-B Protección del motor)

De acuerdo a los cálculos realizados se seleccionan los siguientes dispositivos:

Motor Motor de corriente continua de la marca “DAGUT” serie ME45 de las siguientes

características (Ver Anexo 5-B Motor)

Grado de protección IP35

Tensión nominal 12v cc.

Velocidad nominal=1500rpm.

Par nominal =0.13Nm.

Potencia útil=20 watts.

Peso de 1.1 Kg

Motorreductor serie MRE con grado de protección 2D de la marca dagut con las

siguientes características (Ver Anexo 6-B Motorreductor)

Relación de transmisión (I)=60


170

Eficiencia (n) =0.81

Par torsional de entrada=8Nm

Par torsional de salida = 20 Nm

Velocidad máxima de entrada= 4000rpm

Fuerza axial máxima=300N

Fuerza radial máxima=400N

Para mover la ventana, se acoplara al motorreductor una leva, que accionara la ventana

como la leva va conectada al motorreductor esta girara a 5.7306 rpm, lo que se necesita

saber son datos de diseño del seguidor de leva por lo que:

Radio de seguidor de leva =RoL

Sabiendo que L es el largo de un desplazamiento total y tiene un valor de 0.15 m, Ro es

el radio mínimo de la superficie de paso es de 0.30m

Radio de seguidor de leva =mm

30.015.0 = 0.5m

Para saber si la leva tiene puntas o picos (los cuales se ocupan para tener mejor

acoplamiento con el seguidor) se tiene que ver en la Figura 4.19 de ángulos activos,

teniendo en cuenta que RoL =0.5 y que el Angulo de giro es de β =14.42º

La leve no tiene punta o picos debido a que Ro≤minρ


171

FIGURA 4.16 ANGULOS ACTIVOS

Entonces sabemos que de la Figura anterior que

1.0min=

Roρ

)1.0(min Ro=ρ = )1.0(30.0min =ρ

minρ = 0.03

4N30

• Alta sensibilidad a la unidad de entrada de corriente de baja

• Cumple o excede todas las especificaciones JEDEC Registrados

• Se usa en:


172

o circuitos lógicos de baja potencia o Equipos de Telecomunicaciones o Electrónicos portables o Interfaz de sistemas de acoplamiento de los diferentes potenciales y las

impedancia

FIGURA. 4.17 CIRCUITO DE VENTILACION


173

4.7.2. ILUMINACION

La Iluminación se va a controlar con la ayuda del MOC 3011, el cual se conectara al

micro controlador, y a las luminarias (lámparas) (Figura. 4.18)


circuito:

MOC 3011

• corriente de entrada de baja necesaria(por defecto 5mA)

• tensión de aislamiento de alta (mínima 7500 VAC pico)

FIGURA. 4.18 CIRCUITO DE ILUMINACION


174

4.7.3. RIEGO

El riego se va a controlar utilizando otro circuito integrado 4N33. Este se conecta a la

bomba que nos ayuda a regular el riego (Figura. 4.19)


circuito:

4N30

• Alta sensibilidad a la unidad de entrada de corriente de baja

• Cumple o excede todas las especificaciones JEDEC Registrados

• Se usa en: o circuitos lógicos de baja potencia o Equipos de Telecomunicaciones o Electrónicos portables o Interfaz de sistemas de acoplamiento de los diferentes potenciales y las

impedancia

FIGURA. 4.19 CIRCUITO DE RIEGO


175

4.7.4. DIAGRAMAS DE FLUJO

En los siguientes diagramas de flujo se da a conocer la forma en la cual se realizo la

programación del puerto serial y del display

• DIAGRAMA DE FLUJO: SERIAL

INICIO

Incluir las definiciones del 8515 definir las

variables

Definir el registro R16 nombre TEMP

Resetea la bandera

Da un salto a la bandera Reset

Da un salto a la bandera Start

El programa comienza después del Reset

Configuración

de Pila

Almacena 255 en R16 (Después de tener

definido el R16 = Temp)

colocar Baude Rate

definir transmiterencia /recibir

Bucle infinito Definir elsistema

principal

Empiezcomportam

progr

a el iento del

ama


176

• DIAGRAMA DE FLUJO: DISPLAY

Incluir las definiciones del 8515 definir las

variables

Variables de Display

Configuración Stack Pointer

Configuración de puertos

Inicia ciclo principal de la

aplicacion

INICIO

Llamar display ON

Write all hi(255 dePORTC

ghs cimal) to

Llama DiPAUSA

splay

Da un bandera iniciclo prin

salto a la cio de

cipal

Da de alta ones

, lear, ursorAt

FunciAuxiliares, Display pausa.Display_CDisplay_CHome, Display_ON

CAPITULO V EVALUACION ECONOMICA

177

CAPITULO

V EVALUACION ECONOMICA


178

A continuación se hace un desglose y un estudio económico relacionado con lo que

serán los costos que se tendrán en cuenta para la realización del invernadero

proporcionando los cálculos de producción. Entre estos se encuentran los costos de

mano de obra, materia prima, maquinaria, insumos entre otros, además se calcularon

los costos de ingeniería.

Todo esto para dar el precio total de venta de dicho proyecto.

Antes de realizar un estudio económico del proyecto se debe de realizar un estudio

técnico, para cerciorarse de que el proyecto es realista, de que exista coherencia entre

las características y exigencias del proyecto, a si como de su viabilidad, etc.

5.1. ESTUDIO TÉCNICO Sin necesidad de tener demasiadas nociones de marketing, se debe de plantear

cuestiones para evitar el riesgo de que el proyecto sea obsoleto en su venta y poner

enfrente un enfoque que permita hallar y justificar seriamente cada respuesta


179

¿Qué?

Y

¿Por qué?

¿Qué vamos a vender?

¿Por qué precisamente eso y no otra cosa?

¿Cómo estar seguro de lo que se afirma?

¿A quien?

¿Qué clientes?

¿Por qué a ellos?

¿Qué es lo que permite concretamente afirmarlo?

¿Como?

¿Qué modo de funcionamiento y de venta se va a utilizar?

¿Por qué de esta manera y no de otra?

¿Qué es lo que permite justificarlo?

¿Cuanto?

¿Qué nivel previsible de ventas?

¿Qué es lo que permite afirmar tal cifra de negocios previsible?

¿Qué es lo que permite comprobar que es realista y que será alcanzada?

¿Donde?

¿En que lugar se implementara?

¿En que lugar se ubicara?

¿Cómo se justificara que este lugar es el conveniente, en particular cuando

se trata de una clientela localizada?

TABLA 5.1 CUESTIONES DEL ESTUDIO DE MERCADO

A todas las preguntas que sean obvias, conviene encontrar, gracias en gran parte al

sentido común aplicado en el terreno respuestas pertinentes que estén apuntadas por

indagaciones documentales, observaciones, comprobaciones, investigaciones y

opiniones de personas neutrales que tengan las competencias necesarias para el tema

planteado

5.1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO TECNICO

• Verificar que en los clientes previstos existan necesidades a satisfacer, que

actualmente estas necesidades estén nulas o mal satisfechas, que esos futuros

clientes sean suficientemente numerosos, que se puedan alcanzar sin dificultad y

que dispongan de un poder adquisitivo suficiente.


180

• Medir la potencialidad de esta demanda (futuros clientes) en hipótesis de cifra de

negocios, tanto en importe como en plazo de realización

• Definir con precisión el producto ( o gama de productos) o el servicio propuesto

(prestaciones)

• Determinar el precio del producto o servicio ( o tipo de gama de artículos

propuestos)

• Elegir los medios más rentables para realizar la cifra de negocios: modo de

venta, técnicas comerciales apropiadas, comunicación, distribución.

5.1.2. PRINCIPIOS DEL ESTUDIO TECNICO

En varios casos, es posible realizar el estudio por si mismo, incluso encargándolo a un

tercero, por ejemplo a una empresa “júnior” (asociación de estudiantes de grandes

escuelas de comercio) o a profesionales de marketing

Para esto es necesario:

1. Llevar a cabo el tramite paso a paso con objetividad, prudencia y cuidado

2. Entrevistarse con clientes potenciales cada vez que sea posible

3. Mostrar a los futuros clientes lo que se desea vender (cuando es posible:

prototipo, maqueta, producto realizado, prospecto ilustrado presentando sus

prestaciones, etc.)

4. Permanecer critico sobre las informaciones disponibles cuya escala pueda ser

demasiado grande y por consiguiente no pertinentes para un proyecto de

dimensión modesta o demasiado generales con respecto a una especialidad

5. Verificar siempre la “frescura” (actualidad) de las informaciones colectadas

6. Comprobar varias fuentes de información sobre el mismo tema. Actualizar

permanentemente los conocimientos y datos del mercado enfocado


181

7. Entrevistarse tanto como sea posible con personas que tengan conocimientos

valiosos con respecto al proyecto (habiendo preparado las preguntas

convenientes): responsable de organismos profesionales, asistente técnico de la

cámara de comercio, de la cámara de oficios, de la cámara de agricultura, u

otros expertos (en los servicios económicos de las colectividades territoriales,

futuros proveedores, competidores, etc.)

8. Conducir un análisis macroeconómico de la actividad proyectada: estadísticas

nacionales, tendencia global del mercado, etc.

9. Pero también y sobre todo, enfocar su trabajo sobre un análisis macroeconómico

(la que concierne directamente y precisamente el mercado del proyecto: fuentes

en la dirección regional, en los servicios económicos de las colectividades

territoriales, encuestas de terreno, observaciones, etc.)

10. Permanecer prudente frente a las cifras recogidas

Los informes a buscar deberán concernir:

• La demanda (los clientes potenciales) se deberán calificar y cuantificar

con precisión.

• La oferta (la competencia directa e indirecta) convendrá identificar y

analizar

• El entorno (profesional, económico, legislativo, sociológico, científico,

etc.) es decir todos los factores que de cerca o de lejos puedan tener una

incidencia sobre la evolución de la futura actividad (fuentes de

información: gremios profesionales, revistas profesionales, ministerios,

colectividades locales, expertos, centros de documentación, por ejemplo

los de la cámara de comercio, etc.)


182

Una vez reunidas y analizadas las informaciones se procederá a:

• determinar precisamente que productos o prestaciones serán destinados a

determinados tipos de clientes

• determinar como destacarse con respecto a los competidores

• evaluar a continuación el importe previsible de las ventas

• evaluar todos los medios a fomentar para realizar estas hipótesis de actividad

5.1.3. PARTES QUE CONFORMAN EL ESTUDIO TECNICO

Análisis y determinación de la localización

óptima del proyecto

Análisis y determinación del tamaño

Óptimo del proyecto

Identificación y descripción del proceso

5.2. ESTUDIO TÉCNICO DEL INVERNADERO El objetivo de este proyecto es el de ofrecer una solución a la agricultura en zonas

catalogadas como infértiles, mediante la implementación de invernaderos automáticos.


183

5.2.1. ANALISIS Y DETERMINACION DE LA LOCALIZACION OPTIMA DEL PROYECTO

Sector al que va dirigido el proyecto: AGRARIO

Se pretende comercializar tecnología de punta enfocada a impulsar a la agricultura

mexicana, específicamente en las regiones con problemas agrícolas ocasionados por

sucesos climatológicos u otros factores.

Para ello se pretende que mediante una computadora y dispositivos electrónicos sean

controlables las variables físicas que intervienen en el desarrollo de los cultivos dentro

de los invernaderos, proyectamos controlar y optimizar todos los recursos destinados a

esta actividad.

Como se sabe, la situación del campo mexicano, atraviesa desde hace ya muchos años

por una situación precaria. Por tal motivo, nos sentimos comprometidos a proporcionar

al campo mexicano, una herramienta para su desarrollo y así mismo dar énfasis a esta

técnica de siembra.

Se identificó que uno de cada dos ejidatarios y comuneros supera los 50 años de edad

y el 29% de ellos supera los 65 años. Asiendo de estos clientes potenciales.

Los jóvenes en el campo tienen un nivel promedio de educación mayor que sus

progenitores, con mayor interés y deseos de superación asociados a su etapa de vida,

sin embargo enfrentan restricciones para incorporarse a actividades productivas,

participar en la toma de decisiones, así como para disponer de medios y recursos para

acceder a la tierra y desarrollar proyectos productivos.


184

Por lo que el propósito de este proyecto es renovar generacionalmente el campo, limitar

la migración rural y frenar la fragmentación de la tierra, con la incorporación de los

jóvenes a las actividades productivas vinculadas a la tierra, para contribuir a que el

sector rural mexicano incremente su productividad a través del fortalecimiento de capital

humano con la adopción de nuevas tecnologías.

El modo de venta que se propone es utilizando stands dentro de ferias regionales

además de la promoción con asociaciones agropecuarias y visitas individuales a ejidos

y comunidades agrícolas.

Debido al área en que se desenvuelve este sector, es la mejor manera de estar en

contacto con los clientes potenciales.

Se eligió como lugar de aplicación al distrito federal, para llevar este sistema de cultivo

a las localidades que más lo requieren debido a la baja fertilidad de suelos agrícolas en

comparación con otros lugares de la república mexicana, ya que en su mayoría es zona

urbana o no apta para la agricultura por tal motivo se considera como el lugar idóneo

para llevar a cabo nuestro proyecto y demostrar la factibilidad del mismo, para ello

analizaremos algunos factores importantes que interesan a nuestro proyecto para que

se lleve a cabo en las mejores condiciones como se puede apreciar en el mapa de uso

potencial agrícola (Figura 5.1).


185

FIGURA 5.1 MAPA DE USO POTENCIAL AGRICOLA (REFERENCIA TOMADA DE INEGI)


186

5.3. DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO ÓPTIMO DE LA PLANTA El tamaño óptimo de un proyecto es la capacidad instalada, y se expresa en unidades

de producción. Se considera óptimo cuando opera con los menores costos totales yo la

máxima rentabilidad económica.

En este caso, el proyecto es la automatización por medio de interfaz grafica (Internet)

por lo que se analizaran diversas piezas que conforman a este invernadero con el fin de

verificar la posibilidad técnica de la fabricación del producto.

5.4. ESTUDIO FINANCIERO

En el estudio financiero esta integrado por elementos informativo cuantitativo que

permiten decidir y observar la viabilidad de un plan de negocios, en ellos se integra el

comportamiento de la operaciones necesarias para que un empresa marche y

visualizando a su vez el crecimiento de la misma en el tiempo. De ahí la importancia

que al iniciar cualquiera idea de proyecto o negocio contemple las variables que

intervienen en el desarrollo e implementación, consideran el costo efectivo que con lleva

el operar el proyecto en términos financieros que implica el costo de capital de trabajo y

las adquisiciones de activo fijo.

5.4.1. ARMADURA

• Costos de materia prima

Se fabricaran 47 barras de acero ASTM A-36 grado estructural de tubo de 2” de

diámetro cedula 40 con un peso de 10.3194 Kg., no se deberá comprar material por

esa cantidad, es decir:


187

57 X 10.3194 Kg = 495.3312 Kg de acero

Pero si recordamos que cierta cantidad de piezas pueden salir defectuosas; por lo tanto,

se tomara en cuenta la merma de cada proceso. En este proceso se acepta una merma

normal del 1%, entonces la materia prima que se utilizara y se debe comprar es de:

123.8328 Kg. X 0.01 = 4.953312 Kg. de acero

Teniendo en cuenta que los tubos de 8.3 metros de largo, 2” de diámetro tiene un valor

por pieza de $ 10.40 pesos por lo que el costo del material serian:

Para la armadura:

57 barras x $ 10.40 = $ 592.8

Para columnas:

6 barras x $10.40 = $ 62.4

• Costos de mano de obra

Para este cálculo se consideran las determinaciones del estudio técnico. Hay que dividir

la mano de obra del proceso en directa e indirecta. La mano de obra directa es aquella

que interviene personalmente en el proceso de producción. Por lo que para la armadura

la mano de obra necesaria seria:

Directa: 4 se les pagara un ingreso de $50 por día

Indirecta:

Por lo tanto el total serian 4 personas


188

• Otros costos

La soldadura para esta estructura la cual es en promedio $ 86.145 por Kg.

Considerando que se tienen que soldar 60 nodos de 2” cada uno, el costo total de la

soldadura a ocupar es de $ 172.29

• Costos de ingeniería El cálculo de es rubro se realiza teniendo en cuenta los costos totales de mano de obra,

materiales, maquinaria y/o otros costos. Esto se resta al costo de venta y se divide entre

las horas que fueron dedicadas a este proyecto.

A este proyecto se le dedico un promedio de 45 días con 5 horas de cada día por lo que

nos da un total de: 225 horas

Ahora el dinero total a gastar de la armadura seria:

Costo de material (armadura) $ 592.8

Costo de material (columnas) $ 62.4

Costos mano de obra directa $ 200

Otros costos $ 172.29

TOTAL $ 1027.49

El costo de venta para la armadura seria de: $ 7504

El ingeniero involucrado, obtendría una ganancia de: $ 3.78 por hora, $ 90.84 por día,

es decir, $ 2725 por mes.


189

• Programa táctico

Es un método gráfico de planeación y control en la que un proyecto se divide en

distintas actividades y se realizan estimaciones acerca de cuánto tiempo requiere cada

una de ellas, así como el total de tiempo necesario para terminar el proyecto totalmente.

En otras palabras, esta gráfica muestra las relaciones de tiempo entre los eventos de un

programa y fue desarrollada por Henry L. Gantt.

La gráfica de Gantt se compone de una hoja a la izquierda y de un gráfico de barras a

la derecha. Cada fila de la hoja muestra, de manera predeterminada el nombre y la

duración de una tarea del proyecto. En la parte superior del gráfico existe una línea de

tiempo, debajo de ella hay barras que representan la tarea correspondiente de la hoja.

La ubicación de una barra de tarea en la línea de tiempo muestra cuándo comienza y

finaliza la duración de la tarea, las tareas se listan de arriba hacia abajo en el orden en

que se realizarán. La ausencia de una barra significa que no hay trabajo relacionado

con la tarea durante un de tiempo determinado.

Las gráficas de Gantt son útiles para el seguimiento de proyectos relativamente

pequeños, los cuales están integrados de actividades que se realicen con consecuencia

ordenada; también para planear actividades que se desarrollen en serie, su principal

ventaja es que es sencillo y un excelente instrumento de comunicación con los usuarios

finales.

Para la realización de una gráfica de Gantt es necesario seguir cuatro puntos

metodológicos que son:

1. Determinación de actividades: definir las actividades y escribirlas en orden

secuencial.


190

2. Asignación del tiempo: cada actividad deberá tener un tiempo de realización, con un

margen de holgura.

3. Preparación de la tabla: se deberá hacer una tabla de acuerdo a las necesidades de

actividades y tiempo que abarca el proyecto en el cual irán implícitas las fechas desde

sus inicios hasta sus términos.

4. Elaboración de la tabla: una vez preparada la tabla se enlistan las actividades y se

trazará una línea horizontal que indique las fechas de realización de cada una de ellas.

Para el control basado en la gráfica de Gantt se debe:

1. Ir dando color a las barras, conforme se van cumpliendo las tareas propuestas.

2. En caso de existir algún atraso o adelanto del tiempo establecido, se deberán mover

las barras y colocarlas haciendo los ajustes necesarios en el tiempo.

Una de las ventajas más grandes que ofrece la gráfica, es la facilidad de visualizar en

que parte del proyecto nos encontramos.

• Ruta critica DEFINICION Y USOS El método de ruta crítica es un proceso administrativo (planeación, organización,

dirección y control) de todas y cada una de las actividades componentes de un proyecto

que debe desarrollarse durante un tiempo crítico y al costo óptimo.

La aplicación potencial del método de la ruta crítica, debido a su gran flexibilidad y

adaptación, abarca desde los estudios iniciales para un proyecto determinado, hasta la

planeación y operación de sus instalaciones. A esto se puede añadir una lista

indeterminable de posibles aplicaciones de tipo específico. Así, podemos afirmar que el

método de la ruta crítica es aplicable y útil en cualquier situación en la que se tenga que


191

llevar a cabo una serie de actividades relacionadas entre sí para alcanzar un objetivo

determinado.

El método es aplicable en tareas tales como: construcción, estudios económicos,

planeación de carreras universitarias, censos de población, estudios técnicos, etc.

Los beneficios derivados de la aplicación del método de la ruta crítica se presentarán en

relación directa a la habilidad con que se haya aplicado. Debe advertirse, sin embargo,

que el camino crítico no es una panacea que resuelva problemas administrativos de un

proyecto.

Cualquier aplicación incorrecta producirá resultados adversos. No obstante, si el

método es utilizado correctamente, determinará un proyecto más ordenado y mejor

balanceado que podrá ser ejecutado de manera más eficiente y normalmente, en menor

tiempo.

Un beneficio primordial que nos brinda el método de la ruta crítica es que resume en un

solo documento la imagen general de todo el proyecto, lo que nos ayuda a evitar

omisiones, identificar rápidamente contradicciones en la planeación de actividades,

facilitando abastecimientos ordenados y oportunos; en general, logrando que el

proyecto sea llevado a cabo con un mínimo de tropiezos.

En la práctica el error que se comete más a menudo es que la técnica se utiliza

únicamente al principio del proyecto, es decir, al desarrollar un plan y su programación y

después se cuelga en la pared el diagrama resultante, olvidándose durante el resto de

la vida del proyecto.


192

El verdadero valor de la técnica resulta más cuando se aplica en forma dinámica. A

medida que se presentan hechos o circunstancias imprevistas, el método de la ruta

crítica proporciona el medio ideal para identificar y analizar la necesidad de replantear o

reprogramar el proyecto, reduciendo al mínimo el resultado adverso de dichas

contingencias.

Del mismo modo, cuando se presenta una oportunidad para mejorar la programación

del proyecto, la técnica permite determinar fácilmente que actividades deben ser

aceleradas para que se logre dicha mejoría.

METODOLOGIA El método de la ruta crítica consta básicamente de dos ciclos:

1. Planeación y programación

2. Ejecución y Control

El primer ciclo termina hasta que todas las personas directoras o responsables de los

diversos procesos que intervienen en el proyecto están plenamente de acuerdo con el

desarrollo, tiempos, costos, elementos utilizados, coordinación, etc., tomando como

base la red de camino crítico diseñada al efecto.

Al terminar la primera red, generalmente hay cambios en las actividades componentes,

en las secuencias, en los tiempos y algunas veces en los costos, por lo que hay

necesidad de diseñar nuevas redes hasta que exista un completo acuerdo de las

personas que integran el grupo de ejecución.


193

El segundo ciclo termina al tiempo de hacer la última actividad del proyecto y entre tanto

existen ajustes constantes debido a las diferencias que se presentan entre el trabajo

programado y el realizado.

Será necesario graficar en los esquemas de control todas las decisiones tomadas para

ajustar a la realidad el plan original.

Considerando que el principal objetivo de este trabajo consiste en establecer la

metodología de la construcción de la red del camino crítico se abarcará únicamente el

primer ciclo, con objeto de presentar la elaboración de la red del camino crítico y

entienda sus ventajas y limitaciones.

El primer ciclo se compone de las siguientes etapas: definición del proyecto, lista de

actividades, matriz de secuencias, matriz de tiempos, red de actividades, costos y

pendientes, compresión de la red, limitaciones de tiempo, de recursos económicos,

matriz de elasticidad.

TABLA 5.2 GRAFICA DE GANT (POR BARRA)


194

Actividad Tiempo (minutos)

1. Cortar 5

2. Doblar 30

3. Ensamblar 50

4. Soldar 60

DIAGRAMA 5.1 RUTA CRITICA

Del diagrama anterior se puede deducir que la duración de este proceso es de 85

minutos con una holgura de 0 minutos.


195

FIGURA 5.2 ARMADURA DEL INVERNADERO

5.4.2. RIEGO

• Costos de materia prima

Se fabricara un sistema de riego por goteo en el invernadero hidropónico.

Se propuso como material el PVC por las propiedades que posee, como el precio mas

bajo en comparación con otros materiales y por que los amacilgos (plantíos) proliferan

con mayor facilidad en este.

La cantidad de material a utilizar es se necesita


196

• cañería PVC clase 10 de 32 mm

• polietileno lineal 16 mm rollos de 400 ts

• cinta de riego 16 mm goteo incorporado a 30 cm de espesor 6 mil rollo de 3.048

mts

• goma conectora y conector de 16mm

• codos de 63 mm de PVC

• codos de 50 mm de PVC

• llave de paso de 2”

• llave de paso de 1 ½ “

• unión recta cañería de 16mm

• terminales de cinta de riego

Teniendo en cuenta que el precio de cada material:

• cañería PVC clase 10 de 32 mm, $ 4.195

• polietileno lineal 16 mm rollos de 400mts $ 105.000

• cinta de riego 16 mm goteo incorporado a 30 cm de espesor

6 mil rolllo de 3.048 mts $ 172.720

• goma conectora y conector de 16mm $ 104.000

• codos de 63 mm de PVC $ 2.258

• codos de 50 mm de PVC $ 673.000

• llave de paso de 2” $ 8.087

• llave de paso de 1 ½ “ $ 4.700

• union recta cañería de 16mm $ 56.000

• terminales de cinta de riego - $ 33.000

TOTAL $1162.960


197

• Costos de mano de obra


la mano de obra del proceso en directa e indirecta.

La mano de obra directa es aquella que interviene personalmente en el proceso de

producción y la indirecta es la que no interviene personalmente en el proceso de

producción.

Por lo que para el riego por goteo la mano de obra necesaria seria:

Directa: 4; Se les pagara un ingreso para la instalación del equipo para riego y de la

bomba a los que se les pagara $35 pesos por jornada

Indirecta: 2; Por lo tanto el total serian 4 personas

El costo total de mano de obra seria de: $ 114 por jornada.

• Otros costos

Son aquellos donde se incluyen cualquier producto donde su importe talvez no valga la

pena determinarlo detalladamente, ya que por lo general, es mas pequeño en relación

con los demás costos.

Se utilizara una Bomba de riego de 2" (b/ 2,000/7años) con un costo de $2,000.00,

Imprevistos (5 %) $70.46

Por lo que el total de otros costos seria de $2070.46


198

• Costos de ingeniería El cálculo de este rubro se realiza teniendo en cuenta los costos totales de mano de

obra, materiales, maquinaria y/o otros costos. Esto se resta al costo de venta y se divide

entre las horas que fueron dedicadas a este proyecto.


nos da un total de: 225 horas

Ahora el dinero total a gastar seria:

Costo de material $ 1162.96

Costos mano de obra directa $ 114.00

Otros costos $ 2070.46

TOTAL $ 3347.42

La instalación de riego tendrá un costo venta de: $ 6694.84

Los ingenieros involucrados, obtendrían una ganancia de: $ 7.43 por hora, $ 178.52 por

día, es decir, $ 5355 por mes.


199


TABLA 5.3 GRAFICA DE GANT

DIAGRAMA 5.2 RUTA CRITICA


minutos con una holgura de 0 minutos


200

FIGURA 5.3 SISTEMA DE RIEGO

5.4.3. SIEMBRA Y COSECHA

• Costos Se contemplo para este proyecto los costos de siembra y cosecha ya que son

primordiales para el funcionamiento de este invernadero.

Entre estos costos los más importantes a considerar, según nuestro criterio son:

• Costos de Insumos

• semilla libra $ 14.00

• sustrato bolsa de 70 gr. $ 100.00

• insectic.-nematic. furadan 10g libra $ 25.00

• fungicida dithane m-45 ( 2 aplicaciones) kilo $ 25.00


201

• fungicida ridomil mz-58 ( 3 aplicaciones) kilo $ 117.12

• insecticida lannate kilo $ 21.00

• insecticida diazinon 600 e.c. litro $ 31.04

• fungicida orthocide 50 p.m. kilo $ 6.84

• herbicida gramoxone litro $ 29.10

TOTAL $ 369.10

• Costos de Mano de obra



que interviene personalmente en el proceso de producción y la indirecta es la que no

interviene personalmente en el proceso de producción.

Por lo que para la siembra y cosecha la mano de obra necesaria seria:

Directa: 2

• Siembra $ 15.00 por jornada

• aplicación de fertilizantes $ 35.00 por jornada

• cosecha y manejo post- cosecha $ 60.00 por jornada

• resiembra y entresaque $ 5.00 por jornada

TOTAL $ 115.00 por jornada

En total por las dos personas a ocupar el costo de mano de obra seria de: $ 230 por

jornada.

Indirecta: 2


202

• Otros Costos

Son aquellos donde se incluyen cualquier producto donde su importe talvez no valga la

pena determinarlo detalladamente, ya que por lo general, es mas pequeño en relación

con los demás costos.

• semilla de jitomate (3m) $ 2.75 por libra

• transporte de cosecha unidad $ 100.00

TOTAL $ 102.75

Pero recordando que el área total del invernadero se dividió en 4 espacios de 9.81 m2

cada uno, el costo total de la semilla a ocupar seria de: $ 33.67

Por lo tanto:

• semilla de jitomate (3m) $ 33.67 por libra

• transporte de cosecha unidad $ 100.00

TOTAL $ 133.67




La siembra y cosecha tendrá un costo venta de: $ 732.77

A este proyecto se le dedico un promedio de 45 días con 10 horas de cada día por lo

que nos da un total de:


203

225 horas y como solo son 2 integrantes: 450 horas dedicadas al proyecto

Los ingenieros involucrados, obtendrían una ganancia de: $ 1.62 por hora, $ 39 por día,

es decir, $ 1172 por mes.



DIAGRAMA 5.3 RUTA CRÍTICA


minutos con una holgura de 0 minutos.


204

5.4.4. PROGRAMACION

• Costos

Para este proyecto se diseño un programa con el software Dev C++ y Qt, con el fin de

controlar los parámetros a distancia.

Los costos necesarios para este diseño, según nuestro criterio son:

• Costos de maquinaria

• 2 computadoras $ 2500 c/u

• software $ 100

TOTAL $ 3200

Los costos de maquinaria, contando con las computadoras, seria de:

• 2 computadoras $ 5000.00

• software $ 200.00

TOTAL $ 5200.00

• Costos de Mano de obra



que interviene personalmente en el proceso de producción y la indirecta es la que no

interviene personalmente en el proceso de producción.


205

Por lo que para la siembra y cosecha la mano de obra necesaria seria:

Directa: 2 Ingenieros

• Programación $ 1000.00

• Instalación $ 700.00

TOTAL $ 1985.00 por persona

Teniendo en cuenta que serán dos personas las que intervendrán tanto en la

programación como en la instalación, el total ascendería a:

• Programación $ 2000.00

• Instalación $ 1400.00

TOTAL $ 3970.00




La programación e instalación, aunada a la maquinaria, tendrá un costo venta de: $

20000


nos da un total de:

225 horas y como solo son 2 integrantes: 450 horas dedicadas al proyecto

Los ingenieros involucrados, obtendrían una ganancia de: $ 10.44 por hora, $ 250 por

día, es decir, $ 7520 por mes.


206



DIAGRAMA 5.4 RUTA CRÍTICA

Del diagrama anterior se puede deducir que la duración de este proceso es de 8 horas

con una holgura de 0 minutos.

5.5. COSTO TOTAL DEL PROYECTO Para determinar el costo total de venta del proyecto se tomarán en cuenta el costo de la

armadura, el costo de la instalación de riego, costo de la siembra y cosecha y el costo

de la programación, instalación y maquinaria. Tal y como se presenta a continuación:

• costo de la armadura $ 7504.00

• costo de la instalación de riego $ 6694.84

• costo de la siembra y cosecha $ 732.77

• costo de la programación e instalación, aunada a la maquinaria $ 7350.00

TOTAL $22281.61


207

CONCLUSIONES

La ciudad de México es un lugar viable para su utilización al contar con pocos suelos

fértiles y debido a que el diseño del invernadero es de dimensiones compactas en

comparación con los estándares, permite que puedan ser implementados en las

terrazas de los edificios y en espacios pequeños ya que este tipo de invernaderos

pueden soportar vientos de hasta 19.3_m/s sin la necesidad de anclarlos.

Como se menciono en los capítulos anteriores, la hidroponía es el cultivo de hortalizas

sin la necesidad de tierra, por lo que el tamaño del invernadero puede reducirse

considerablemente dependiendo del número de mesas que se utilizaran para el cultivo

de las mismas.

Una de las ventajas con las que cuenta este innovador invernadero es el de reutilizar el

agua porque cuenta con una bomba que se encargada de reciclar el líquido que

permite el ahorro del mismo.

El sistema de control permite la manipulación de los parámetros de riego, iluminación y

ventilación del invernadero de forma distante, permitiendo la supervisión a través de

Internet. La información de dichos parámetros llega en tiempo real, por lo que el usuario

tiene acceso a tomar las decisiones pertinentes sobre el invernadero (abrir o cerrar

ventanas, activar o desactivar la iluminación, etc.)


208

Para trabajos Futuros se contemplaran las siguientes investigaciones: Control de otras variables Las variables controlables que se marcan en esta tesis no son las únicas que se

pueden ser manipuladas ya que existen otras, las cuales no son mencionadas puesto

que dan pie a futuras investigaciones. Un ejemplo de estas variables son: el Ph, la

humedad relativa, etc.

Anclaje del invernadero para soportar vientos de velocidades mayores de 19.3 m/h. El proyecto del invernadero abordado en esta tesis no contempla vientos con

velocidades mayores a 19.3 m/h, por lo cual en el caso de tener vientos mayores

tendremos que realizar una investigación para poder anclar el invernadero en caso de

ser estrictamente necesario.

Adecuar estructuras prefabricadas a estos tipos de invernaderos. Para esta tesis se diseño una estructura de dimensiones menores en relación a los

estándares establecidos, cumpliendo con las normas para llegar a ser contemplada

como una estructura, cuenta con ciertas modificaciones para adecuarla a espacios

reducidos, en el caso de ser utilizadas en espacios abiertos se utilizara el mismo

control de este proyecto en estructuras prefabricadas, teniendo en cuenta que se

deberán realizar ligeras modificaciones a consideraron del espacio.

Uso de Paneles solares para ser utilizados como elementos de captación de energía.


209

El invernadero puede contemplar el uso de paneles solares, que serian utilizados para

la cubierta del mismo, el motivo de que no sean mencionados es como ya se indicó

para dar pie a la investigación futura de los mismos así como para realizar una

cotización por los costos extras que suponen estos

ANEXOS

210

ANEXOS

ANEXOS

211

A ANEXOS FISICOS 1-A ARMADURA

ANEXOS

212

2-A MESA DE CULTIVO

B ELECTRICO/ ELECTRONICOS

ANEXOS

213

1-B MAX 232

2-B FACTOR DE SERVICIO DEL MOTORREDUCTOR

ANEXOS

214

3-B RENDIMIENTO

ANEXOS

215

4-B PROTECCION DEL MOTOR

ANEXOS

216

5-B MOTOR

ANEXOS

217

6-B MOTORREDUCTOR

ANEXOS

218

7-B ATTINY 2313

ANEXOS

219

ANEXOS

220

8-B ATMEGA 8535

ANEXOS

221

ANEXOS

222

9-B LM35

ANEXOS

223

ANEXOS

224

10-B MOC3011

ANEXOS

225

ANEXOS

226

11-B 4N30

ANEXOS

227

ANEXOS

228

12-B ELEMENTOS ELECTRICO/ELECTRONICOS

C PROGRAMACION

ANEXOS

229

1-C CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARA INTERNET (CLIENTE)

• MAIN #include <QApplication>

#include <QWidget.h>

#include "Guic.h"

Ui_Form *Guic;

QWidget *Ventana;

int main(int argc, char *argv[])

{

QApplication app(argc,argv);

Ventana=new QWidget();

Guic=new Ui_Form();

Guic->setupUi(Ventana);

Ventana->show();

return app.exec();

}

• EXTENCIONES “h” CLIENTE.H

#ifndef _Hilo_

#define _Hilo_

#include <windows.h>

#include <winbase.h>

#include <QThread.h>

#include <QLabel.h>

#include <Winsock.h>

#include <QString.h>

#include <QTimer.h>

#include <QLabel.h>

class QClientTh:public QThread

{

public:

Q_OBJECT

public:

int Luz;

int Ventilador;

int Riego;

SOCKET socketClient;

ANEXOS

230

SOCKET socketAccept;

sockaddr_in Direccion;

char IP[255];

QLabel *frame;

QPixmap *Pixmap;

QImage *Imagen;

int Pantalla[320][240];

public:

int CreateClient();

void run();

void OnOffLuz(int);

void OnOffVentilador(int);

void OnOffRiego(int);

void CamaraInfo();

int TemperaturaInfo();

};

#endif

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GUI CLIENTE.H

#ifndef GUIC_H

#define GUIC_H

#include <QtCore/QVariant>

#include <QtGui/QAction>

#include <QtGui/QApplication>

#include <QtGui/QButtonGroup>

#include <QtGui/QFrame>

#include <QtGui/QLabel>

#include <QtGui/QLineEdit>

#include <QtGui/QPushButton>

#include <QtGui/QSlider>

#include <QtGui/QWidget>

#include <QString.h>

#include <QTimer.h>

#include "QClientTh.h"

class Ui_Form: public QObject

{

public:

Q_OBJECT

public:

QLabel *frame;

QPushButton *pushButton;

ANEXOS

231

QPushButton *pushButton_2;





QLabel *label;

QLabel *label_2;

QLabel *label_3;

QLabel *label_4;

QLabel *label_5;

QLabel *label_6;

QSlider *verticalSlider;


QLineEdit *lineEdit;

QLabel *label_7;

QClientTh *QHilo;

QTimer *timer;

void setupUi(QWidget *Form)

{

if (Form->objectName().isEmpty())

Form-

>setObjectName(QString::fromUtf8("For

m"));

Form->resize(609, 431);

frame = new QLabel(Form);

frame-

>setObjectName(QString::fromUtf8("fra

me"));

frame->setGeometry(QRect(20, 20,

320, 240));

frame-

>setFrameShape(QFrame::Panel);

frame-

>setFrameShadow(QFrame::Sunken);

frame->setLineWidth(2);

pushButton = new

QPushButton(Form);

pushButton-

>setObjectName(QString::fromUtf8("pus

hButton"));

pushButton-

>setGeometry(QRect(380, 50, 75, 23));

pushButton_2 = new

QPushButton(Form);

pushButton_2-


hButton_2"));

pushButton_2-


pushButton_3 = new

QPushButton(Form);

ANEXOS

232

pushButton_3-


hButton_3"));

pushButton_3-


pushButton_4 = new

QPushButton(Form);

pushButton_4-


hButton_4"));

pushButton_4-


pushButton_5 = new

QPushButton(Form);

pushButton_5-


hButton_5"));

pushButton_5-


pushButton_6 = new

QPushButton(Form);

pushButton_6-


hButton_6"));

pushButton_6-


label = new QLabel(Form);

label-

>setObjectName(QString::fromUtf8("lab

el"));

label->setGeometry(QRect(380, 30,

81, 16));

label_2 = new QLabel(Form);

label_2-


el_2"));

label_2->setGeometry(QRect(380, 90,

91, 16));


label_3-


el_3"));

label_3->setGeometry(QRect(380,

150, 46, 16));


label_4-


el_4"));

label_4->setGeometry(QRect(20, 280,

101, 16));


label_5-


el_5"));

ANEXOS

233


280, 46, 16));


label_6-


el_6"));


390, 46, 16));

verticalSlider = new QSlider(Form);

verticalSlider-

>setObjectName(QString::fromUtf8("vert

icalSlider"));

verticalSlider-

>setGeometry(QRect(100, 280, 21,

121));

verticalSlider->setMinimum(13);

verticalSlider->setMaximum(25);

verticalSlider->setValue(17);

verticalSlider-

>setOrientation(Qt::Vertical);

pushButton_7 = new

QPushButton(Form);

pushButton_7-


hButton_7"));

pushButton_7-

>setGeometry(QRect(380, 260, 181,

23));

lineEdit = new QLineEdit(Form);

lineEdit-

>setObjectName(QString::fromUtf8("line

Edit"));

lineEdit->setGeometry(QRect(380,

230, 181, 20));


label_7-


el_7"));


210, 181, 16));

retranslateUi(Form);

QHilo=new QClientTh();

QMetaObject::connectSlotsByName(For

m);

} // setupUi

void retranslateUi(QWidget *Form)

{

Form-

>setWindowTitle(QApplication::translate(

"Form", "Form", 0,

QApplication::UnicodeUTF8));

ANEXOS

234

pushButton-

>setText(QApplication::translate("Form",

"Abrir", 0, QApplication::UnicodeUTF8));

pushButton_2-


"Cerrar", 0,


pushButton_3-


"Encendido", 0,


pushButton_4-


"Apagado", 0,


pushButton_5-


"Encendido", 0,


pushButton_6-


"Apagado", 0,


label-


"Ventilaci\303\263n", 0,


label_2-


"Iluminaci\303\263n", 0,


label_3-


"Riego", 0,


label_4-


"Temperatura", 0,


label_5-


"25\302\272", 0,


label_6-


"13\302\272", 0,


pushButton_7-


"Conexion Remota", 0,


label_7-


"Direcci\303\263n IP", 0,


ANEXOS

235

Q_UNUSED(Form);

timer=new QTimer(this);

QObject::connect(pushButton,SIGNAL(c

licked()),this,SLOT(VentilacionON()));

QObject::connect(pushButton_2,SIGNA

L(clicked()),this,SLOT(VentilacionOFF())

);


L(clicked()),this,SLOT(IluminacionON()))

;


L(clicked()),this,SLOT(IluminacionOFF())

);


L(clicked()),this,SLOT(RiegoON()));


L(clicked()),this,SLOT(RiegoOFF()));


L(clicked()),this,SLOT(Conexion()));

connect(timer, SIGNAL(timeout()),

this, SLOT(Temperatura()));

} // retranslateUi

public slots:

void VentilacionON();

void VentilacionOFF();

void IluminacionON();

void IluminacionOFF();

void RiegoON();

void RiegoOFF();

void Conexion();

void Temperatura();

};

namespace Ui {

class Form: public Ui_Form {};

} // namespace Ui

#endif // GUIC_H

ANEXOS

236

• EXTENSIONES “cpp” CLIENTE.CPP


#include <WinSock.h>

#include <cstdlib>

#include <iostream>

using namespace std;

void QClientTh::run()

{

int bytesRecv=0;

char recvbuff[255]="";

char TxD[1];

do

{

}while(1);

}

int QClientTh::CreateClient()

{

frame =new QLabel();

frame->setGeometry(10,10,320,240);

frame->show();

QSize Size;

Size.setHeight(240);

Size.setWidth(320);

Imagen=new

QImage(Size,QImage::Format_RGB32);

Pixmap=new QPixmap(Size);

cout << "Inicia Graficos" << endl;

Direccion.sin_family=AF_INET;

Direccion.sin_addr.s_addr=inet_a

ddr("127.0.0.1");

Direccion.sin_port=htons(2223);

WSADATA wsadata;

if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsad

ata)!=0)

{

return 1;

ANEXOS

237

}

else

{

socketClient = socket( AF_INET,

SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );

bind(

socketClient,(SOCKADDR*) &Direccion,

sizeof(Direccion) );

socketAccept=::connect(socketClient,(S

OCKADDR*)

&Direccion,sizeof(Direccion));

if ( socketAccept ==

INVALID_SOCKET )

{

cout << "Error en

el Sockect():" << endl;

WSACleanup();

return 1;

}

return 0;

}

}

void QClientTh::OnOffVentilador(int

Valor)

{

Ventilador=Valor;

int bytesRecv=0;


char TxD[1];

//*************** Ventilador

********************

TxD[0]='2';

send(socketClient,TxD,1,0);

bytesRecv=recv(socketClient,recvbuff,2

55,0);

TxD[0]=(char)Ventilador;



55,0);

// ************************************

}

void QClientTh::OnOffLuz(int Valor)

{

Luz=Valor;

int bytesRecv=0;


char TxD[1];

ANEXOS

238

// Envia información de todos los

comandos de las

// variables Luz, Riego,

Ventilación y Camara.

//**************** Luz

******************

TxD[0]='1';



55,0);

TxD[0]=(char)Luz;

cout << TxD << endl;



55,0);

cout << recvbuff << endl;

//

*********************************************

}

void QClientTh::OnOffRiego(int Valor)

{

Riego=Valor;

int bytesRecv=0;


char TxD[1];

//***************** Riego

*************

TxD[0]='3';



55,0);

TxD[0]=(char)Riego;



55,0);

//***************************************

}

int QClientTh::TemperaturaInfo()

{

int bytesRecv=0;


char TxD[1];

ANEXOS

239

//***************** Temperatura

*************

TxD[0]='4';



55,0);

return (int)recvbuff[0];

//***************************************

}

void QClientTh::CamaraInfo()

{

int bytesRecv=0;


char TxD[1];

int i,j;

int Color;

// ************** Camara ***********

TxD[0]='5';


for (i=0;i<100;i++)

{

for(j=0;j<100;j++)

{

bytesRecv=recv(socketClient,recvbuff,1,

0);

Color=(int)recvbuff[0];

Pantalla[i][j]=Color;

Imagen-

>setPixel(i,j,qRgb(Color,Color,Color));

}

}

*Pixmap=Pixmap-

>fromImage(*Imagen);

frame->setPixmap(*Pixmap);

cout << "Sali ciclo" << endl;

// *********************************

}

ANEXOS

240

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- GUI CLIENTE.CPP

#include "Guic.h"

void Ui_Form::Conexion()

{

QHilo->CreateClient();

//QHilo->start();

timer->start(100);

}

void Ui_Form::VentilacionON()

{

QHilo->OnOffVentilador(69);

}

void Ui_Form::VentilacionOFF()

{

QHilo->OnOffVentilador(65);

}

void Ui_Form::IluminacionON()

{

QHilo->OnOffLuz(69);

}

void Ui_Form::IluminacionOFF()

{

QHilo->OnOffLuz(65);

}

void Ui_Form::RiegoON()

{

QHilo->OnOffRiego(69);

}

void Ui_Form::Temperatura()

{

timer->stop();

verticalSlider->setValue(QHilo-

>TemperaturaInfo());

QHilo->CamaraInfo();

timer->start();

}

void Ui_Form::RiegoOFF()

{

QHilo->OnOffRiego(65);

}

ANEXOS

241

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Moc_CLIENTE. Cpp


#if

!defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)

#error "The header file 'QClientTh.h'

doesn't include <QObject>."

#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION !=

59

#error "This file was generated using the

moc from 4.3.4. It"

#error "cannot be used with the include

files from this version of Qt."

#error "(The moc has changed too

much.)"

#endif

static const uint

qt_meta_data_QClientTh[] = {

// content:

1, // revision

0, // classname

0, 0, // classinfo

0, 0, // methods

0, 0, // properties

0, 0, // enums/sets

0 // eod

};

static const char

qt_meta_stringdata_QClientTh[] = {

"QClientTh\0"

};

const QMetaObject

QClientTh::staticMetaObject = {

{ &QThread::staticMetaObject,

qt_meta_stringdata_QClientTh,

qt_meta_data_QClientTh, 0 }

};

const QMetaObject

*QClientTh::metaObject() const

{

return &staticMetaObject;

}

void *QClientTh::qt_metacast(const char

*_clname)

{

ANEXOS

242

if (!_clname) return 0;

if (!strcmp(_clname,

qt_meta_stringdata_QClientTh))

return

static_cast<void*>(const_cast<

QClientTh*>(this));

return

QThread::qt_metacast(_clname);

}

int

QClientTh::qt_metacall(QMetaObject::C

all _c, int _id, void **_a)

{

_id = QThread::qt_metacall(_c, _id,

_a);

if (_id < 0)

return _id;

return _id;

}

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Moc_GUI CLIENTE.cpp

#include "GuiC.h"

#if

!defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION)

#error "The header file 'GuiC.h' doesn't

include <QObject>."

#elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION !=

59

#error "This file was generated using the

moc from 4.3.4. It"

#error "cannot be used with the include

files from this version of Qt."

#error "(The moc has changed too

much.)"

#endif

static const uint

qt_meta_data_Ui_Form[] = {

// content:

1, // revision

0, // classname

0, 0, // classinfo

8, 10, // methods

0, 0, // properties

0, 0, // enums/sets

// slots: signature, parameters, type,

tag, flags

ANEXOS

243

9, 8, 8, 8, 0x0a,

25, 8, 8, 8, 0x0a,

42, 8, 8, 8, 0x0a,

58, 8, 8, 8, 0x0a,

75, 8, 8, 8, 0x0a,

85, 8, 8, 8, 0x0a,

96, 8, 8, 8, 0x0a,

107, 8, 8, 8, 0x0a,

0 // eod

};

static const char

qt_meta_stringdata_Ui_Form[] = {

"Ui_Form\0\0VentilacionON()\0Ventilacio

nOFF()\0"

"IluminacionON()\0IluminacionOFF()\0"

"RiegoON()\0RiegoOFF()\0Conexion()\0

"

"Temperatura()\0"

};

const QMetaObject

Ui_Form::staticMetaObject = {

{ &QObject::staticMetaObject,

qt_meta_stringdata_Ui_Form,

qt_meta_data_Ui_Form, 0 }

};

const QMetaObject

*Ui_Form::metaObject() const

{

return &staticMetaObject;

}

void *Ui_Form::qt_metacast(const char

*_clname)

{

if (!_clname) return 0;

if (!strcmp(_clname,

qt_meta_stringdata_Ui_Form))

return

static_cast<void*>(const_cast<

Ui_Form*>(this));

return

QObject::qt_metacast(_clname);

}

int

Ui_Form::qt_metacall(QMetaObject::Call

_c, int _id, void **_a)

{

ANEXOS

244

_id = QObject::qt_metacall(_c, _id,

_a);

if (_id < 0)

return _id;

if (_c ==

QMetaObject::InvokeMetaMethod) {

switch (_id) {

case 0: VentilacionON(); break;

case 1: VentilacionOFF(); break;

case 2: IluminacionON(); break;

case 3: IluminacionOFF(); break;

case 4: RiegoON(); break;

case 5: RiegoOFF(); break;

case 6: Conexion(); break;

case 7: Temperatura(); break;

}

_id -= 8;

}

return _id;

}

2-C CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN PARA INTERNET (SERVIDOR)

MAIN #include <QApplication> #include <QWidget.h> #include "GuiS.h" Ui_Form *Guis; QWidget *Ventana; int main(int argc, char *argv[]) {

QApplication app(argc,argv); Guis=new Ui_Form(); Ventana=new QWidget(); Guis->setupUi(Ventana); Ventana->show(); return app.exec(); }

ANEXOS

245

• EXTENSIONES .”h”

SERVIDOR.H

#ifndef _QHilo_ #define _QHilo_ #include <windows.h> #include <winbase.h> #include <QThread.h> #include <QLabel.h> #include <Winsock.h> #include <QString.h> #include <QImage.h> #include <QPixmap.h> #include <vfw.h> #include "COMPort.h" // Esta clase se encarga de implementar hilos de ejecucion en paralelo // con la finalidad de establecer procesos que se ejecuten simultaneamente // Esta clase implementara las funciones del servidor y responder a sus peticiones class QServerTh: public QThread { public: Q_OBJECT public: COMPort *Serial; QString MSN; QString MSN2;

SOCKET SocketServer; SOCKET AcceptSocket; sockaddr_in Direccion; QFrame *frame; QImage *Captura; QPixmap *Pixmap; HWND WebCam; bool Conexion; char TxD[1]; public: int CreateServer(); int CreateListen(); void run(); void OnOffLuz(); void OnOffVentilador(); void OnOffRiego(); void CamaraInfo(); void TemperaturaInfo(); void Camara(); void InitCamara(); private: bool Luz; bool Ventilador; bool Riego; signals: void Signal1(QString *MSN); void Signal2(QString *MSN); }; #endif

ANEXOS

246

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GUI SERVIDOR.H

#ifndef GUIS_H #define GUIS_H #include <QtCore/QVariant> #include <QtGui/QAction> #include <QtGui/QApplication> #include <QtGui/QButtonGroup> #include <QtGui/QLabel> #include <QtGui/QPushButton> #include <QtGui/QTextBrowser> #include <QtGui/QWidget> #include <QtGui/QFrame> // Clase QServerTh // #include "QServerTh.h" class Ui_Form: public QObject { public: Q_OBJECT public: QServerTh *QHilo; QLabel *label; QLabel *label_2; QLabel *label_3; QLabel *label_4; QLabel *label_5; QTextBrowser *textBrowser; QPushButton *pushButton; QPushButton *pushButton_2; void setupUi(QWidget *Form) { if (Form->objectName().isEmpty())

Form->setObjectName(QString::fromUtf8("Form")); Form->resize(504, 253); label = new QLabel(Form); label->setObjectName(QString::fromUtf8("label")); label->setGeometry(QRect(280, 30, 151, 16)); label_2 = new QLabel(Form); label_2->setObjectName(QString::fromUtf8("label_2")); label_2->setGeometry(QRect(280, 50, 181, 16)); label_2->setFrameShape(QFrame::Panel); label_2->setFrameShadow(QFrame::Sunken); label_3 = new QLabel(Form); label_3->setObjectName(QString::fromUtf8("label_3")); label_3->setGeometry(QRect(280, 80, 181, 16)); label_4 = new QLabel(Form); label_4->setObjectName(QString::fromUtf8("label_4")); label_4->setGeometry(QRect(280, 100, 181, 16)); label_4->setFrameShape(QFrame::Panel); label_4->setFrameShadow(QFrame::Sunken); label_5 = new QLabel(Form);

ANEXOS

247

label_5->setObjectName(QString::fromUtf8("label_5")); label_5->setGeometry(QRect(10, 10, 141, 16)); textBrowser = new QTextBrowser(Form); textBrowser->setObjectName(QString::fromUtf8("textBrowser")); textBrowser->setGeometry(QRect(10, 30, 256, 192)); textBrowser->setFrameShape(QFrame::Panel); pushButton = new QPushButton(Form); pushButton->setObjectName(QString::fromUtf8("pushButton")); pushButton->setGeometry(QRect(280, 130, 181, 23)); pushButton_2 = new QPushButton(Form); pushButton_2->setObjectName(QString::fromUtf8("pushButton_2")); pushButton_2->setGeometry(QRect(280, 160, 181, 23)); retranslateUi(Form); QMetaObject::connectSlotsByName(Form); QObject::connect(pushButton,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(Iniciar())); } // setupUi

void retranslateUi(QWidget *Form) { Form->setWindowTitle(QApplication::translate("Form", "Form", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); label->setText(QApplication::translate("Form", "Estado del Servidor", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); label_2->setText(QApplication::translate("Form", "Apagado", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); label_3->setText(QApplication::translate("Form", "Estado con el invernadero", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); label_4->setText(QApplication::translate("Form", "Comunicaci\303\263n Serial...", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); label_5->setText(QApplication::translate("Form", "Comandos del cliente", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); pushButton->setText(QApplication::translate("Form", "Iniciar Servidor", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); pushButton_2->setText(QApplication::translate("Form", "Iniciar Camara", 0, QApplication::UnicodeUTF8)); Q_UNUSED(Form); } // retranslateUi void CreateTh() { QHilo=new QServerTh();

ANEXOS

248

QObject::connect(QHilo,SIGNAL(Signal1(QString*)),this,SLOT(Actualizar(QString*))); QObject::connect(QHilo,SIGNAL(Signal2(QString*)),this,SLOT(Comandos(QString*))); QObject::connect(pushButton_2,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(Camara())); }

public slots: void Iniciar(); void Camara(); void Actualizar(QString *M); void Comandos(QString *M); }; namespace Ui { class Form: public Ui_Form {}; } // namespace Ui #endif // GUIS_H

• EXTENSIONES .”cpp”

SERVIDOR.CPP #include "QServerTh.h" #include <WinSock.h> #include <cstdlib> #include <iostream> using namespace std; int QServerTh::CreateListen() { SocketServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); if(SocketServer==INVALID_SOCKET) { WSACleanup(); MSN=tr("Socket Invalido"); emit Signal1(&MSN); return -1; }

else { SocketServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); bind(SocketServer,(SOCKADDR*)&Direccion,sizeof(Direccion)); listen(SocketServer,1); MSN=tr("Socket Listo"); emit Signal1(&MSN); return 0; } } int QServerTh::CreateServer() { // Inicia el Winsock de Windows Direccion.sin_family=AF_INET; Direccion.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

ANEXOS

249

Direccion.sin_port=htons(2223); WSADATA wsadata; if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsadata)!=0) { //Envia la señal de información MSN=tr("Socket No inicializado"); emit Signal1(&MSN); return 1; } else { MSN=tr("Socket inicializado"); emit Signal1(&MSN); Serial = new COMPort("COM1"); Serial->setBitRate(COMPort::br9600); Serial->setDataBits(COMPort::db8); Serial->setParity(COMPort::None); Serial->setStopBits(COMPort::sb1); return 0; } } void QServerTh::run() { //Envia respuesta al cliente sobre conexion do{ while(1){ AcceptSocket=(int)SOCKET_ERROR;

while(AcceptSocket==SOCKET_ERROR) { AcceptSocket=accept(SocketServer,NULL,NULL); } break; } int bytesRecv=0; char recvbuff[255]=""; Conexion=true; while((bytesRecv!=SOCKET_ERROR)&&(Conexion==true)) { MSN=tr("Esperando datos"); emit Signal1(&MSN); bytesRecv=recv(AcceptSocket,recvbuff,255,0); if(bytesRecv==0) { closesocket(AcceptSocket); Conexion=false; MSN=tr("Conexión Cerrada"); emit Signal1(&MSN); } else { MSN2=tr(recvbuff); emit Signal2(&MSN2); // Comunicación Serial al Micro

ANEXOS

250

// en función del comando del cliente switch (recvbuff[0]) { case '1':OnOffLuz();break; case '2':OnOffVentilador();break; case '3':OnOffRiego();break; case '4':TemperaturaInfo();break; case '5':CamaraInfo();break; } } } }while(1); } void QServerTh::OnOffLuz() { int bytesRecv=0; char recvbuff[255]=""; TxD[0]='1'; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); bytesRecv=recv(AcceptSocket,recvbuff,255,0); TxD[0]=recvbuff[0]; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0);

} void QServerTh::OnOffVentilador() { int bytesRecv=0; char recvbuff[255]=""; TxD[0]='2'; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); bytesRecv=recv(AcceptSocket,recvbuff,255,0); TxD[0]=recvbuff[0]; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); } void QServerTh::OnOffRiego() { int bytesRecv=0; char recvbuff[255]=""; TxD[0]='3'; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); bytesRecv=recv(AcceptSocket,recvbuff,255,0); TxD[0]=recvbuff[0]; Serial->write(TxD,1);

ANEXOS

251

Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); } void QServerTh::TemperaturaInfo() { TxD[0]='4'; Serial->write(TxD,1); Serial->read(TxD,1); send(AcceptSocket,TxD,1,0); } void QServerTh::CamaraInfo() { int i,j; int color; *Pixmap=Pixmap->grabWindow(frame->winId(),0,0,320,240); *Captura=Pixmap->toImage(); for(i=0;i<100;i++) for(j=0;j<100;j++) { // Leer pixel por pixel de la imagen color=qGray(Captura->pixel(i,j)); TxD[0]=(char)color; send(AcceptSocket,TxD,1,0); } }

void QServerTh::Camara() { WebCam=capCreateCaptureWindow("Ventana",WS_CHILD | WS_VISIBLE,1,1,320,240,(HWND)frame->winId(),0); capDriverConnect(WebCam,0); capPreviewRate(WebCam,10); capPreview(WebCam,1); } void QServerTh::InitCamara() { frame=new QFrame(); frame->setGeometry(10,10,320,240); frame->show(); QSize Size; Size.setHeight(240); Size.setWidth(320); Captura=new QImage(Size,QImage::Format_RGB32); Pixmap=new QPixmap(Size); }

ANEXOS

252

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GUI SERVIDOR.CPP

#include "GuiS.h" #include <QMessageBox.h> #include <cstdlib> #include <iostream> void Ui_Form::Iniciar() { QWidget Mensaje; CreateTh(); //Crea Hilo de ejecución QHilo->InitCamara(); //Crea el Servidor if (QHilo->CreateServer()==0) { label_2->setText(tr("Esperando Cliente...")); // Abre los puertos de escucha en la IP y puerto correspondiente if (QHilo->CreateListen()==0) { QHilo->start(); } else { QMessageBox::critical(&Mensaje, tr("Servidor"),tr("Puertos No inicializados"),QMessageBox::Ok); } } else

{ // Cuadro de Mensaje indicando que no su pudo iniciar el servicio de Internet QMessageBox::critical(&Mensaje, tr("Servidor"),tr("WinSock No inicializado"),QMessageBox::Ok); label_2->setText(tr("Error Socket")); } } void Ui_Form::Camara() { QHilo->Camara(); } void Ui_Form::Actualizar(QString *M) { label_2->setText(*M); } void Ui_Form::Comandos(QString *M) { textBrowser->setText(*M); }

ANEXOS

253

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Moc_SERVIDOR.CPP

#include "QServerth.h" #if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION) #error "The header file 'QServerth.h' doesn't include <QObject>." #elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 59 #error "This file was generated using the moc from 4.3.4. It" #error "cannot be used with the include files from this version of Qt." #error "(The moc has changed too much.)" #endif static const uint qt_meta_data_QServerTh[] = { // content: 1, // revision 0, // classname 0, 0, // classinfo 2, 10, // methods 0, 0, // properties 0, 0, // enums/sets // signals: signature, parameters, type, tag, flags 15, 11, 10, 10, 0x05, 33, 11, 10, 10, 0x05, 0 // eod }; static const char qt_meta_stringdata_QServerTh[] = {

"QServerTh\0\0MSN\0Signal1(QString*)\0" "Signal2(QString*)\0" }; const QMetaObject QServerTh::staticMetaObject = { { &QThread::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_QServerTh, qt_meta_data_QServerTh, 0 } }; const QMetaObject *QServerTh::metaObject() const { return &staticMetaObject; } void *QServerTh::qt_metacast(const char *_clname) { if (!_clname) return 0; if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_QServerTh)) return static_cast<void*>(const_cast< QServerTh*>(this)); return QThread::qt_metacast(_clname); } int QServerTh::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a) { _id = QThread::qt_metacall(_c, _id, _a); if (_id < 0)

ANEXOS

254

return _id; if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) { switch (_id) { case 0: Signal1((*reinterpret_cast< QString*(*)>(_a[1]))); break; case 1: Signal2((*reinterpret_cast< QString*(*)>(_a[1]))); break; } _id -= 2; } return _id; } // SIGNAL 0 void QServerTh::Signal1(QString * _t1)

{ void *_a[] = { 0, const_cast<void*>(reinterpret_cast<const void*>(&_t1)) }; QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, _a); } // SIGNAL 1 void QServerTh::Signal2(QString * _t1) { void *_a[] = { 0, const_cast<void*>(reinterpret_cast<const void*>(&_t1)) }; QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 1, _a); }

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Moc_GUI SERVIDOR.CPP

#include "guis.h" #if !defined(Q_MOC_OUTPUT_REVISION) #error "The header file 'guis.h' doesn't include <QObject>." #elif Q_MOC_OUTPUT_REVISION != 59 #error "This file was generated using the moc from 4.3.4. It" #error "cannot be used with the include files from this version of Qt." #error "(The moc has changed too much.)" #endif static const uint qt_meta_data_Ui_Form[] = { // content:

1, // revision 0, // classname 0, 0, // classinfo 4, 10, // methods 0, 0, // properties 0, 0, // enums/sets // slots: signature, parameters, type, tag, flags 9, 8, 8, 8, 0x0a, 19, 8, 8, 8, 0x0a, 30, 28, 8, 8, 0x0a, 51, 28, 8, 8, 0x0a, 0 // eod }; static const char qt_meta_stringdata_Ui_Form[] = {

ANEXOS

255

"Ui_Form\0\0Iniciar()\0Camara()\0M\0" "Actualizar(QString*)\0Comandos(QString*)\0" }; const QMetaObject Ui_Form::staticMetaObject = { { &QObject::staticMetaObject, qt_meta_stringdata_Ui_Form, qt_meta_data_Ui_Form, 0 } }; const QMetaObject *Ui_Form::metaObject() const { return &staticMetaObject; } void *Ui_Form::qt_metacast(const char *_clname) { if (!_clname) return 0; if (!strcmp(_clname, qt_meta_stringdata_Ui_Form)) return static_cast<void*>(const_cast< Ui_Form*>(this));

return QObject::qt_metacast(_clname); } int Ui_Form::qt_metacall(QMetaObject::Call _c, int _id, void **_a) { _id = QObject::qt_metacall(_c, _id, _a); if (_id < 0) return _id; if (_c == QMetaObject::InvokeMetaMethod) { switch (_id) { case 0: Iniciar(); break; case 1: Camara(); break; case 2: Actualizar((*reinterpret_cast< QString*(*)>(_a[1]))); break; case 3: Comandos((*reinterpret_cast< QString*(*)>(_a[1]))); break; } _id -= 4; } return _id; }

ANEXOS

256

3-C PUERTOS DE AVR

COMPort.CPP

#ifndef _COMPORT_ #include “ComPort.h” #endif #ifndef _WINDOWS_ #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include < ncluye.h> #endif #ifndef _STDEXCEPT_ #include <stdexcept> #endif using namespace std; //---------------------------------------------------------------------------- COMPort::COMPort ( const char * const portName ) : theDCB (NULL) { thePortHandle = (unsigned ) CreateFile ( portName , GENERIC_READ | GENERIC_WRITE , 0 , NULL , OPEN_EXISTING , FILE_FLAG_NO_BUFFERING , NULL

); if (thePortHandle == HFILE_ERROR) { throw runtime_error (“COMPort: failed to open.”); } // endif theDCB = new char [sizeof(DCB)]; getState(); setBlockingMode(); setHandshaking(); } // end constructor //---------------------------------------------------------------------------- COMPort::~COMPort() { delete [] theDCB; // close serial port device if (CloseHandle ((HANDLE)thePortHandle) == FALSE ) { throw runtime_error (“COMPort: failed to close.”); } // endif } // end destructor

ANEXOS

257

//---------------------------------------------------------------------------- void COMPort::getState () const { if (!GetCommState ( (HANDLE) thePortHandle , (LPDCB) theDCB ) ) { throw runtime_error (“COMPort: could not retrieve serial port state.”); } // endif } // end COMPort::getState () const //---------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setState () { if (!SetCommState ( (HANDLE) thePortHandle , (LPDCB) theDCB ) ) { throw runtime_error (“COMPort: could not modify serial port state.”); } // endif return *this; } // end COMPort::setState () //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setBitRate ( unsigned long Param ) {

DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); Adcb.BaudRate = Param; return setState(); } // end COMPort::setBitRate (..) //----------------------------------------------------------------------------- unsigned long COMPort::bitRate() const { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); return Adcb.BaudRate; } // end COMPort::bitRate () const //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setLineCharacteristics( char * inConfig ) { COMMTIMEOUTS aTimeout; if ( !BuildCommDCBAndTimeouts ( inConfig , (LPDCB)theDCB , &aTimeout ) ) { throw runtime_error (“COMPort: could not set line characteristics.”); } // endif if ( ! SetCommTimeouts ( (HANDLE(thePortHandle)) , &aTimeout

ANEXOS

258

) ) { throw runtime_error (“COMPort: could not set line characteristics.”); } // endif return setState(); } //---------------------------------------------------------------------------- char COMPort::read () { char buffer; DWORD charsRead = 0; do { if (! ReadFile ( (HANDLE(thePortHandle)) , &buffer , sizeof(char) , &charsRead , NULL ) ) { throw runtime_error (“COMPort: read failed.”); } // endif } while ( !charsRead ); return buffer; } // end COMPort::read() //----------------------------------------------------------------------------

void COMPort::dumpReceiveBuffer () { PurgeComm( (HANDLE(thePortHandle)) , PURGE_RXCLEAR ); } // end COMPort::dumpReceiveBuffer() //---------------------------------------------------------------------------- unsigned long COMPort::read ( void *inBuffer , const unsigned long inCharsReq ) { DWORD charsRead = 0; if ( !ReadFile ( (HANDLE(thePortHandle)) , inBuffer , inCharsReq , &charsRead , NULL ) ) { throw runtime_error (“COMPort: read failed.”); } // endif return charsRead; } // end COMPort::read (..) //---------------------------------------------------------------------------- COMPort & COMPort::write ( const char inChar ) {

ANEXOS

259

char buffer = inChar; DWORD charsWritten = 0; if ( !WriteFile ( (HANDLE(thePortHandle)) , &buffer , sizeof(char) , &charsWritten , NULL ) ) { throw runtime_error (“COMPort: write failed.”); } // endif return *this; } // end COMPort::write (..) //---------------------------------------------------------------------------- unsigned long COMPort::write ( const void *inBuffer , const unsigned long inBufSize ) { DWORD charsWritten = 0; if ( !WriteFile ( (HANDLE(thePortHandle)) , inBuffer , inBufSize , &charsWritten , NULL ) ) {

throw runtime_error (“COMPort: write failed.”); } // endif return charsWritten; } // end COMPort::write() //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setxONxOFF ( bool Param ) { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); Adcb.fOutX = Param ? 1 : 0; Adcb.fInX = Param ? 1 : 0; return setState(); } // end COMPort::setxONxOFF (..) //----------------------------------------------------------------------------- bool COMPort::isxONxOFF () const { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); return (Adcb.fOutX && Adcb.fInX); } // end COMPort::isxONxOFF () const //---------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setBlockingMode ( unsigned long inReadInterval , unsigned long inReadMultiplyer

ANEXOS

260

, unsigned long inReadConstant ) { COMMTIMEOUTS commTimeout; if ( !GetCommTimeouts ( (HANDLE(thePortHandle)) , &commTimeout ) ) { throw runtime_error (“COMPort: failed to retrieve timeouts.”); } // endif commTimeout.ReadIntervalTimeout = inReadInterval; if ( inReadInterval==MAXDWORD ) { commTimeout.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0; commTimeout.ReadTotalTimeoutConstant = 0; } else { commTimeout.ReadTotalTimeoutMultiplier = inReadMultiplyer; commTimeout.ReadTotalTimeoutConstant = inReadConstant; } // endifelse if ( !SetCommTimeouts ( (HANDLE(thePortHandle)) , &commTimeout )

) { throw runtime_error (“COMPort: failed to modify timeouts.”); } // endif return *this; } // end COMPort::setBlockingMode (..) //----------------------------------------------------------------------------- COMPort & COMPort::setHandshaking ( bool inHandshaking ) { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); if (inHandshaking) { Adcb.fOutxCtsFlow = TRUE; Adcb.fOutxDsrFlow = FALSE; Adcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_HANDSHAKE; } else { Adcb.fOutxCtsFlow = FALSE; Adcb.fOutxDsrFlow = FALSE; Adcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE; } // endifelse return setState(); } // end COMPort::setHandshaking (..) //-----------------------------------------------------------------------------

ANEXOS

261

unsigned long COMPort::getMaximumBitRate() const { COMMPROP aProp; if ( !GetCommProperties ( (HANDLE)thePortHandle , &aProp ) ) { throw runtime_error (“COMPort: failed to retrieve port properties.”); } // endif return aProp.dwMaxBaud; } // end COMPort::getMaximumBitRate () const //----------------------------------------------------------------------------- COMPort::MSPack COMPort::getModemSignals() const { MSPack aPack; // 1 bit – DTR, 2 – bit RTS (output signals) // 4 bit – CTS, 5 bit – DSR, 6 bit – RI, 7 bit – DCD (input signals) if ( !GetCommModemStatus ( (HANDLE)thePortHandle , (LPDWORD)&aPack ) ) { throw runtime_error (“COMPort: failed to retrieve modem signals.”); } // endif

return aPack; } // end COMPort::getModemSignals () const //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setParity ( Parity Param ) { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); Adcb.Parity = Param; return setState(); } // end COMPort::setParity (..) //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setDataBits ( DataBits Param ) { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); Adcb.ByteSize = Param; return setState(); } // end COMPort::setDataBits (..) //----------------------------------------------------------------------------- COMPort& COMPort::setStopBits ( StopBits Param ) { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); Adcb.StopBits = Param; return setState(); } // end COMPort::setStopBits (..)

ANEXOS

262

//----------------------------------------------------------------------------- COMPort::Parity COMPort::parity () const { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); return (COMPort::Parity)Adcb.Parity; } // end COMPort::parity () const //----------------------------------------------------------------------------- COMPort::DataBits COMPort::dataBits () const {

DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); return (COMPort::DataBits)Adcb.ByteSize; } // end COMPort::dataBits () const //----------------------------------------------------------------------------- COMPort::StopBits COMPort::stopBits () const { DCB & Adcb = *((LPDCB)theDCB); return (COMPort::StopBits)aDCB.StopBits; } // end COMPort::stopBits () const.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

COMPort.h

#ifndef _COMPORT_ #define _COMPORT_ //----------------------------------------------------------------------------- class COMPort { public: enum Parity { None = 0 , Odd , Even , Mark , Space

}; enum DataBits { db4 = 4 , db5 , db6 , db7 , db8 }; enum StopBits { sb1 = 0, sb15, sb2

ANEXOS

263

}; enum BitRate { br110 = 110, br300 = 300, br600 = 600, br1200 = 1200, br2400 = 2400, br4800 = 4800, br9600 = 9600, br19200 = 19200, br38400 = 38400, br56000 = 56000, br57600 = 57600, br115200 = 115200, br256000 = 256000 }; // for function getModemSignals struct MSPack { unsigned char DTR : 1; unsigned char RTS : 1; unsigned char : 2; unsigned char CTS : 1; unsigned char DSR : 1; unsigned char RI : 1; unsigned char DCD : 1; }; COMPort ( const char * const portName ); ~COMPort (); // I/O operations char read (); COMPort & write (const char inChar); unsigned long read ( void *

, const unsigned long count ); unsigned long write ( const void * , const unsigned long count ); // dumps unread characters in the receive buffer void dumpReceiveBuffer(); COMPort& setBitRate ( unsigned long Param ); unsigned long bitRate () const; COMPort& setParity ( Parity Param ); Parity parity () const; COMPort& setDataBits ( DataBits Param ); DataBits dataBits () const; COMPort& setStopBits ( StopBits Param ); StopBits stopBits () const; COMPort & setHandshaking ( bool inHandshaking = true ); COMPort& setLineCharacteristics ( char * Param ); unsigned long getMaximumBitRate () const; COMPort & setxONxOFF ( bool Param = true); bool isxONxOFF () const;

ANEXOS

264

MSPack getModemSignals () const; COMPort& setBlockingMode ( unsigned long inReadInterval = 0 , unsigned long inReadMultiplyer = 0 , unsigned long inReadConstant = 0 ); protected: private:

// disable copy constructor and assignment operator COMPort (const COMPort &); COMPort& operator= (const COMPort &); void getState () const; COMPort& setState (); unsigned thePortHandle; char * theDCB; }; // End of COMPort class declaration #endif

BIBLIOGRAFIA

265

BIBLIOGRAFIA

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• Autor: Ferdinand P Beer and E. Russel Johnston Jr

Titulo: Mecánica Vectorial para ingenieros

Estática y Dinámica

pp 185 - 193

Editorial Mc Graw Hill

• Autor: R.C. Hibbeler

Titulo: Análisis Estructural

pp 1 - 184

Editorial Printice Hall

2da edición

• Autor: Gabriel Baca Urbina

Titulo: Evaluación de Proyectos

pp 1-392


5da edición

• Autor: Baca

Titulo: Análisis de proyecto

pp 102 - 123


• Autor: Nassir Sapag Chain & Reinaldo Sapag Chain

Titulo: Preparación y Evaluación de Proyectos

pp 1 - 445


5da edición

BIBLIOGRAFIA

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• Tesis

Autor: Castañeda Tinajero Raquel

Titulo: Monitoreo Remoto de invernaderos

XLUPIITA IT2002 C377R

• Autor: Shelly y Ensign

Titulo: Mecanica Analitica Para Ingenieros

pp 1 - 445

Editorial UTEHA

2da edición

• Autor: Matthias Kalle Dalheimer

Titulo: Programing with Qt

pp 1 -475

Editorial O`REILLY

2da edición

• Autor: Josep Balcells

Josè Luis Romeral

Titulo: Automatas Programables

Editorial Alfa Omega

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

• Autor: Salvador Mercado

Titulo: ¿Cómo hacer una Tesis? Licenciatura, Maestría y Doctorado

Editorial Limusa

4da edición

BIBLIOGRAFIA

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• Autor: García Córdoba

Titulo: La Tesis y el Trabajo de Tesis

Editorial Limusa

PAGINAS DE INTERNET

• RED DE HIDROPONÍA - BOLETÍN INFORMATIVO 1 http://www.lamolina.edu.pe/FACULTAD/ciencias/hidroponia/boletin12.htm

http://www.lamolina.edu.pe/hidroponia/RedHidro1.htm

• TEXTOS CIENTÍFICOS-PROPIEDADES DEL POLIETILENO

www.textoscientificos.com/polimeros/polietileno/propiedades

http://www.uaq.mx/ingenieria/especialidad/index.html

http://www.invernaderosinteligentes.com/nutricionycontrol.htm

http://www.invernaderos-tecnologicos.com/componentes_cubiertas.html

• INSTUTUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS, INIA

http://www.scielo.cl/scielo.php

• Wilkipedia

http://es.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiraci%C3%B3

• EVO TRANSPIRACIÓN

http://www.evapotranspiracion.org.ar/conceptos/significado.htm

• INFOJARDIN

http://fichas.infojardin.com/hortalizas-verduras/tomate-tomatera-jitomate.htm

• SUNGARDEN, SISTEMAS DE RIEGO

http://www.uaq.mx/ingenieria/especialidad/index.html

BIBLIOGRAFIA

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http://www.sungarden.com.mx/goteo.htm

• NACIONAL INSTRUMENTS

www.NI.com

• INEGI

www.inegi.com.mx

• DATASHEET

www.dathasheet.com

• Monografias

http://www.monografias.com

APUNTES

• Maestro: Ing. Humberto Melo Sánchez

Materia: Resistencia de Materiales II

Semestre Quinto

• Maestro: Ing. Juan Pablo Escandon Colin

Materia: Oleohidráulica

Semestre Sexto

• Maestro:

Materia: Electrónica Industrial

Semestre Sexto

BIBLIOGRAFIA

270

• Maestro: Galván

Materia: Introducción al Diseño de Elementos Mecánicos

Semestre Sexto

• Maestro: Abraham Martínez García

Materia: Controladores Lógicos Programables

Semestre Séptimo

• Maestro: Israel Vázquez Cianca

Materia: Interfases Periféricos y Programación II

Semestre Octavo

• Maestro: Israel Vázquez Cianca

Materia Optativa: Tópicos Selectos de Robótica

Semestre Octavo y Noveno

• Maestro: Galván

Materia: Desarrollo Prospectivo de Proyectos o Tópicos Selectos de Ingeniería I

y II

Octavo y Noveno

• Maestro:

Materia Optativa: Administración Industrial I y II

Semestre Octavo y Noveno

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL...

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