Optimiza el invernadero con la automatización [Parte 2/2]

Optimiza el invernadero con la automatización [Parte 2/2]

Nota del editor: Este artículo es la segunda parte de una serie. Si usted aún no ha leído la primera parte de este informe detallado sobre el manejo de la tecnología en invernadero, haga clic aquí para leerlo.

Estructurar un modelo que represente estas interrelaciones y la información aportada por los sistemas de soporte de decisiones, el productor puede visualizar tanto cualitativa como  cuantitativamente las posibles consecuencias de sus decisiones actuales ante diversos escenarios futuros, es decir, poniendo en números los riesgos (o beneficios), y así poder apoyar sus decisiones en algo más que en sólo su experiencia o intuiciones.

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Aplicaciones de la Agrónica

Un ejemplo del uso de modelos en la gestión del clima, está basado en la combinación de la informática, la dinámica de fluidos y la computación. El conjunto de métodos numéricos empleados para obtener soluciones de esas ecuaciones se denominan Dinámica de Fluidos Computacional.

Regionalmente debe ser evaluado los aspectos favorables y desfavorables del medio, y con ellos estructurar el proyecto ajustando las necesidades del cultivo a las condiciones que el medio provee de manera natural: el suelo, el clima y la presencia o ausencia de plagas determinan el tipo de producción que se puede llevar a cabo. Esta condición acerca al sistema de producción en invernaderos a una empresa como lo indica la figura 3.

figura 3 automatizacion del invernadero

Figura 3 La empresa agropecuaria actual

La empresa agropecuaria, además de verse afectada por fluctuaciones del ambiente económico y por eventos políticos y macroeconómicos inciertos, tiene importantes fuentes de incertidumbre derivadas de las condiciones climáticas y de otras inherentes al comportamiento de los subsistemas biológicos (plagas, enfermedades, diferentes respuestas ante los mismos estímulos, etc.).

La Agrónica posibilita tratar con esta incertidumbre y cuantificar las probabilidades de los impactos productivos, económicos y ecológicos como consecuencia de la aplicación de las diversas alternativas de manejo o de organización que se propongan en cada caso. Un ejemplo de esto es la estacionalidad del tomate en México, que es un área de oportunidad en el mercado estadounidense, al planear la fecha de siembra es posible manejar la fecha de cosecha y evitar sobrecargar el mercado.

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Figura 4 Estacionalidad en la producción de tomate en México (Cook and Calvin, 1997)

Los sistemas de soporte de decisiones consisten en conjuntos de herramientas informáticas que permiten al productor:

Tener una visión general del sistema invernadero y sus subsistemas, Control del clima, Especie cultivada, mercado, etc.

  • Prever posibles escenarios en el futuros, y tener respuestas a preguntas ¿ y qué pasa si?
  • Consecuentemente, tener alternativas a situaciones críticas, tales como el riego, o el clima; productivas y de labores e insumos a aplicar, en función del tipo de cultivos, fechas y densidades de siembra, fertilizaciones, tipo e intensidad de labores o de aplicación de pesticidas.
  • Cuantificar en términos de riesgo los rendimientos, los ingresos y los costos probables mediante simulaciones numéricas y
  • En consecuencia, los modelos de simulación son herramientas usadas por la Agrónica para cuantificar los probables impactos productivo, económico y ambiental, derivado de alternativas tecnológicas incorporadas al sistema de producción agrícola que pretenda ser administrada como una empresa agropecuaria.

 

La automatización para gestión y control de variables en el invernadero

En un invernadero se puede llevar un alto grado de automatización, depende de las necesidades y presupuesto. Para lograr una correcta automatización del invernadero, es necesario implementar sistemas de control por cada variable que se desee controlar, y calcular adecuadamente el periodo de muestreo su almacenamiento y posterior tratamiento de la información, algunas de estas variables se muestran en la figura 4.

figura 4 agronica

Figura 4 Automatización de las variables climáticas en un invernadero típico en México

Sistematización para el seguimiento ambiental del invernadero

Debido a la complejidad en el manejo del biosistema invernadero, el maneo del invernadero no es posible sin la sistematización de los procesos, para su seguimiento, control y corrección de los mismos. La sistematización pretende mantener las variables a controlar en los niveles deseados, para lo cual es imperativo medir la variable, luego viene decidir si esto será en tiempo real o en tiempo promedio, independientemente de esto, se compara la variable medida con el nivel deseado (o Set Point), y en función de ellos se toma una acción de control.

La acción de control, previa programación tomará “decisiones” de acuerdo a los valores; en general son acciones lógicas si aumenta o disminuye el nivel de la variable por medio de los elementos finales de control. Esta acción de control se realiza en un ciclo infinito mientras el sistema esté operando, y en consecuencia, el biosistema invernadero puede ser regulado.

Indiscutiblemente mientras más variables puedan ser controladas, mejor será el desempeño del biosistema. Luego entonces viene la pregunta, hasta qué punto el sistema de producción permite la sistematización, la respuesta está en el equilibrio costo beneficio, y cuando se habla de costo, no solo económico, sino ambiental, ecológico, etc.

En un sistema básico para el seguimiento, sería  deseable establecer un sistema de sensores, que dependiendo de la superficie se pueden establecer como se muestra en el cuadro 1

 Sensor  Posición  Define
 Temperatura  3 por nave  Balance de energía y masa
 Velocidad del viento  Entrada y salida  Tasa de ventilación
 Flujo del suelo  Centro y pared  Balance de energía, convección
 Radiación  Centro  Transmisividad, balance de energía

Cuando los promedios reales superan los promedios recomendados, es necesario activar  el sistema auxiliar, para las variables básicas se pueden mencionar:

Para temperatura: Existe varias posibilidades de calefacción, desde calentadores puntuales, hasta sistemas de calefacción basados en gas o agua que obviamente necesitan calderas para su funcionamiento. Cualquiera de estos tipos son susceptibles de sistematizarse para su activación y gestión.

La situación inversa son sistema de refrigeración, básicamente se conocen tres; Ventilación, muros húmedos o humidificadores. La ventilación puede ser natural, es decir la apertura de ventanas o mecánica, auxiliada por un motor (Ventilador-extractor)

Para Luminosidad: Dependiendo del tamaño del invernadero puede instalarse un sistema de luz artificial, o más aun, un sistema con la longitud de onda deseable. La actualidad indica que en hortalizas, el usos de luces led y cercano al infrarrojo aporta al tomate características organolépticas específicas

Para Humedad relativa: La manera más “económica” de humidificar el invernadero es favoreciendo el riego; pero además pueden usarse sistemas mecánicos, ya sea desde el suelo o desde el techo.