Controlador de clima en invernadero

Controlador de clima en invernadero

La selección del controlador de su invernadero requiere el conocimiento de ciertos puntos clave. A continuación describimos todas las partes que conforman un controlador, su significado e importancia para las personas involucradas en control de invernadero, así como usuarios de invernaderos autónomos o semiautónomos.

El controlador es un sistema de tres etapas: entradas (encargadas de interactuar con los sensores), sistema de procesamiento (responsable de procesar información) y salidas (sistemas que interactúan con los actuadores). En el orden que se presentan, primero se captura la señal que proviene de los sensores. La unidad de procesamiento toma la información de las señales de entrada y genera una decisión. Por último, envía las señales de salida a los actuadores.

Además de las tres partes básicas que conforman el controlador, se tiene la interfaz de usuario, que es la forma de trasmitir la información de los valores de las variables de referencia, y también monitoreo de las mismas. Esta interfaz (HMI) es el medio de comunicación básico entre usuario y sistema, y puede ser tan compleja como se necesite.

 

ENTRADAS Y SENSORES

Cada etapa del controlador realiza una función específica, comenzando por las entradas, encargadas de recibir las señales del exterior que provienen de los sensores.

Tipos de entradas

Existen dos tipos de entradas: digitales y analógicas.

  • Entradas digitales. Pueden ser empleadas en sensores que manden dos estados, registrando un valor superior o inferior a un umbral determinado. Pensemos en el caso de un sensor de velocidad de viento. Si nuestro sensor se activa con un valor superior a 12 m/s, éste mandará un “0” al controlador si el valor está por debajo del umbral, y un “1” si el viento es igual o superior al umbral.
  • Entradas analógicas. Las señales analógicas pueden leer rangos de la señal a monitorear, y no sólo tener los umbrales de las mismas. Los valores de las señales analógicas se encuentran dentro de los rangos necesarios, para el usuario.

Una entrada analógica representa una lectura equivalente al valor actual de la señal física a medir. Por ejemplo, la velocidad de viento se convierte a una señal eléctrica de voltaje o corriente, generando una salida proporcional a la variable medida. Este efecto de transductor (cambio de una variable física a una eléctrica) es necesario, ya que la mayoría de los controladores digitales sólo reconocen señales eléctricas acotadas en ciertos niveles.

Puntos principales de las entradas

  • Longitud de palabra de la entrada digital es el proceso de codificación de la señal, teniendo como resultado que la señal de viento se transforma en un voltaje a través de un convertidor digital. Éste lo establece en una cadena binaria de ceros y unos, la cual entiende el controlador.
  • Longitud de la cadena de ceros y unos es la resolución de la señal monitoreada. De manera simple, si se tienen longitudes de palabra pequeñas, sólo se puede capturar parte de la información, mientras que el resto se perdería. Por ejemplo, una longitud de palabra pequeña sólo puede representar la velocidad del viento como 195.1 m/s, mientras que con longitudes de palabra grandes se puede representar la misma velocidad del viento con mayor resolución, esto es, 195.14678954 m/s. Esto repercute en la calidad (precisión) del control que tengamos sobre las variables de interés, por lo que tenemos que tener una buena selección de las variables que se monitorean y saber cuáles son los valores de longitud de palabra recomendados para cada una de ellas. Normalmente, longitudes de palabra entre 8 y 32 bits son suficientes para el monitoreo de variables de entrada.
  • Tiempo de muestreo define cada cuánto se toma una muestra de la señal a monitorear, y aplica tanto para señales analógicas como digitales. Regresando al ejemplo del viento, podríamos fijar tiempos de muestreo muy pequeños (0.5 s), pero no valdría la pena para esta variable en un invernadero. En cambio, si estamos monitoreando el consumo de corriente en una bomba del invernadero, este tiempo puede ser grande. Esto significa que el tiempo de muestreo mínimo es fijo en cada controlador de acuerdo al fabricante y se selecciona de acuerdo a la variable analizada.

Una vez explicados los puntos principales de las entradas nos podemos percatar que la variable que está siendo monitoreada define qué tipo de entrada emplear (digital o analógica), así como la longitud de palabra y tiempo de muestreo.

Sensores y concentrador

Los sensores se emplean para monitorear variables que afectan al control de clima en invernadero, tales como temperatura, humedad y velocidad del viento. Otras variables cuyo monitoreo es importante dentro del control del invernadero son la intensidad de luz solar, intensidad de lluvia, CO2 y pH.

Además de los sensores convencionales, algunas tendencias actuales apuntan hacia el empleo de sensores inalámbricos. Estos sensores requieren el empleo de baterías para transmitir datos, y tienen distancias máximas de transmisión, pero son muy útiles en lugares del invernadero poco accesibles.

Para lograr una mejor posición de los sensores y para el monitoreo de varios invernaderos se utiliza un sistema concentrador de información. Estos sistemas pueden ahorrar el costo de los cables, además de transmitir información bajo protocolos estándar que pueden ser leídos sin ningún problema y disminución de ruido en la señal.

A continuación se muestran algunos tipos de sensores en un invernadero, así como los que se emplean para cada variable.

  • Sensor de temperatura y humedad. Requiere de entradas analógicas, y uno de los más empleados tiene tiempo de respuesta inferior a 4 s. En este caso, el tiempo de muestreo de entradas del controlador debe ser inferior a 4 s si queremos tomar ventaja de esta característica de respuesta.
  • Sensor de velocidad y dirección de viento. Se emplea para protección y cuidado de los invernaderos. El representado en la figura requiere de entradas analógicas y una longitud de palabra estándar.

Existen sensores de viento que envían señales digitales [0/1] de acuerdo al umbral que se tenga prefijado para realizar una acción predeterminada. En estos sensores de viento no se conocen todos los valores de velocidad y dirección de viento; sólo mandan una señal [1] cuando se sobrepasa el umbral de viento prefijado.

PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

Esta unidad contiene un microprocesador o microcontrolador, el cual incluye la ley de control a ejecutar. Dentro de éste se realizan las operaciones matemáticas y lógica establecida. Cuando llega, una señal de los sensores de entrada se tiene que determinar la señal de salida correspondiente.

Algunos puntos clave en la selección del controlador son: frecuencia del procesador, memoria disponible, elementos de interface de comunicación y tipo de alimentación.

SALIDAS Y ACTUADORES

Por último están las salidas, que se clasifican también en analógicas o digitales. El número de entradas y salidas digitales depende del número de variables que necesitemos emplear para el control de los actuadores (electroválvulas, motores para ventilas, etc.)  

Deja un comentario

3 comentarios en “Controlador de clima en invernadero

  1. muy buen articulo, soy investigador Conacyt, estoy haciendo una investigación de tecnología existente para invernaderos, vivo en el estado de Sinaloa últimamente las temperaturas extremas ocasionan grandes problemas en los cultivos agrícolas que están al aíre libre. Mi investigación es recopilar información que pueda ser útiles a los agricultores para que reduzcan sus costos y aumenten su productividad, pero lo más importante reduzcan el nivel de incertidumbre ante los cambios extremos. Se generará una propuesta para que se les pueda dar más subsidios a los agricultores y puedan estar mejor protegidos, iré a Europa a seguir investigando los instrumentos que están implementando para disminuir el riesgo en los cultivos a las empresas agrícolas, cualquier información que me puedan brindar al respecto del tema será bien recibida, ¡gracias!

invernadero
invernadero

10 claves para construir un invernadero hidropónico

A la hora de construir y equipar un invernadero de hidroponía eficiente y capaz de producir cultivos durante todo el año, el

invernadero

Evita que se sobrecaliente tu invernadero

Para los productores de plántulas de trasplante que cultivan todos los meses del año, el sombreo, el enfriamiento y la ventilación evitan que los invernaderos se sobrecalienten, creando un ambiente estresante para las plantas. A continuación les ofrecemos algunas recomendaciones básicas para la implementación adecuada de sistemas que le permitirán proteger al ambiente de crecimiento de sus plantas.

invernadero

4 recomendaciones básicas para incrementar la productividad de tu invernadero

Invertir en la producción protegida de alimentos cuesta tiempo y dinero.  Productores de frutas y hortalizas en invernadero necesitan tomar

invernadero

Prolonga la vida útil de las películas plásticas para invernadero

Las películas de polietileno pueden durar toda una vida en un ambiente inocuo — y el tiempo que duran protegiendo sus plantas — es igual de impresionante. Por lo general, la mayoría de las películas plásticas para invernadero están garantizadas para cuatro años. A continuación les ofrecemos algunos factores a tomar cuenta cuando deseen reducir sus costos a largo plazo al prolongar la vida de sus películas plásticas.

invernadero

Construcción de nuevos invernaderos de tipo comercial

Cuando la reingeniería del invernadero no es la respuesta, tal vez sea necesario pensar en expandir el invernadero. Planear el

invernadero

Cómo aumentar la productividad de los trabajadores en invernaderos

Si como productor de hortalizas en invernadero tiene como objetivo reducir la mano de obra en las operaciones, primero será

Artículos recientes
tomates

Alto rendimiento en Tomate

His testimony Fernando Landa offers high performance using tomato products LIDA

cultivos

Programa de riego para productores en ambientes protegidos

La realización de un análisis de agua podría ayudar a determinar y prevenir los problemas potenciales de taponamiento de los

chiles/pimientos

Buenas prácticas agrícolas (BPA) para el cultivo de chile

La producción de hortalizas en zonas áridas, como es el caso de Aguascalientes, depende del riego. El uso racional del

cultivos

Campañas de promoción de hortalizas y frutas frescas generan alto retorno de inversión

El año pasado más de 112 millones de norteamericanos vio el Super Bowl por televisión, haciéndolo el programa más visto

cucurbitáceas

Claves del manejo de nutrientes en melones

El manejo de nutrientes en cucurbitáceas es mas un acto de equilibrismo que de equilibrio. Si hay demasiada cantidad de

fresas/moras

Beneficios del silicio en fresas

El silicio (Si) es uno de los dos elementos más abundantes en la corteza terrestre. No obstante, la acción de

cultivos

Tamaño de celda del trasplante afecta el rendimiento final

Observaciones y resultados de estudios indican que el tamaño de los trasplantes es directamente proporcional al tamaño del contenedor en

eventos

¡Acompáñanos al Greenhouse Crop Production & Engineering Design Short Course!

Del 22 al 27 de marzo tomará lugar el curso intensivo de Greenhouse Crop Production & Engineering Design — organizado

semillas

Escoge la variedad adecuada de tomate

Seleccionar los mejores cultivares de tomate implica más que elegir el mejor color, la mejor forma y el mejor tamaño.

horticultura protegida

6 recomendaciones para reforzar la eficiencia energética de invernaderos

Cuando un ciclo de producción en su invernadero llega a su fin, es una buena práctica revisar los dos últimos