Invernadero documento
- 2. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 ÍNDICE 1. EQUIPO 1.1. Constitución 1.2. Normas 1.3. Roles 1.4. Canales de comunicación: ■ Gdrive: carpeta compartida ■ Correos de gmail ■ Grupo de whatsapp ■ Trello 2. FINALIDAD DEL PROYECTO 2.1. Definir claramente la finalidad que debe cumplir el proyecto 2.2. Definir el objetivo mínimo y posibles ampliaciones 2.3. Esquema de entradas y salidas 2.4. Diagrama de Gantt inicial: Fases: Finalidad, información, subsistemas, diseño, planificación 3. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN 3.1. Historia 3.2. Clasificación de sistemas actuales 3.3. Ventajas e inconvenientes 3.4. Descomposición del proyecto en subsistemas 3.5. Elección de la planta 3.6. Características del cultivo 3.7. Presupuesto 4. REFERENCIAS 1
- 3. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 1.- El equipo 1.1 Constitución ○ Jaime Ruedas ○ Alba Navas ○ Antonio Mulero ○ Flor Correa 1.2 Normas: ○ Respetar al grupo ○ Escuchar atenta y respetuosamente ○ Concentrarse en las metas y objetivos ○ Analizar ideas, sin criticar otras ○ Respetar las opiniones de los demás ○ Asumir una actitud positiva ○ Poner en común las ideas y no reservarlas para uno mismo 1.3 Roles: ○ Alba Navas - Encargada de materiales de construcción ○ Jaime Ruedas - Coordinador ○ Flor Correa - Encargada del Software ○ Antonio Mulero - Encargado del Hardware y cultivo de la planta. 1.4 Canales de comunicación: ○ Google Drive (carpeta compartida) ○ Correos de Gmail ○ Grupo de WhatsApp ○ Trello 2
- 4. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 2.- FINALIDAD DEL PROYECTo 2.1 Definir claramente la finalidad que debe cumplir el proyecto: La finalidad principal de este invernadero es la de crear y mantener un espacio específico con condiciones adecuadas, controlando la luz, la humedad (suelo y ambiente) y la temperatura, para cultivar plantas. 2.2 Definir el objetivo mínimo y posibles ampliaciones: ➢ Los objetivos mínimos que queremos cumplir son: ○ Controlar la humedad del suelo y del ambiente mediante riego automático. ○ Controlar la temperatura. ○ Controlar la luz que recibe la planta. ➢ Los objetivos posibles para mejorar el invernadero: ○ Controlar las funciones del invernadero mediante una app diseñada con appinventor usando la tecnología bluetooth. ○ Que la planta envíe tweets diarios comentando su estado. ○ Representar los valores que reciben los sensores en una pantalla LCD. 2.3 Esquema de entradas y salidas: 3
- 5. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 2.4 Diagrama de Gantt inicial: Fases: Finalidad, información, subsistemas, diseño, planificación: El diagrama se incluirá junto a el documento de la memoria en un archivo a parte. 3.- BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN 3.1 Historia: Los primeros invernaderos de horticultura neerlandeses fueron construidos alrededor de 1850 para el cultivo de uvas. Se descubrió que el cultivo en invernaderos con calefacción y con el más alto nivel de cristal incrementaba el rendimiento. Las plantas crecían más rápidamente cuando se les daba más luz y cuando el entorno cálido era constante. Principalmente se construyen dos tipos de invernaderos en los Países Bajos(donde se construyeron por primera vez): ➢ El invernadero tipo Venlo ➢ El invernadero tipo nave ancha con sus muchas opciones. Es sobre todo el cultivo lo que determina el tipo de invernadero que es el más adecuado. Los cultivadores de materiales de propagación y de plantas de macetas sobre todo eligen el invernadero tipo nave ancha mientras que los cultivadores de flores y hortalizas prefieren sobre todo el invernadero tipo Venlo. 3.2 Clasificación de sistemas actuales: Invernadero Túnel Se trata de invernaderos que tienen una altura y anchura variables. Importados con las siguientes dimensiones. Este tipo de estructura tiene algunas ventajas e inconvenientes : 4
- 6. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 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. 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.) Invernadero Capilla Se trata de una de las estructuras más antiguas, empleadas en el forzado de cultivos. La pendiente del techo es variable según la radiación y pluviometría (variando normalmente entre 15 y 35º).La ventilación de estos invernaderos no ofrecen dificultades. 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. 5
- 7. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 ➢ Mayor número de elementos que disminuyen la transmitancia (mayor sombreo). ➢ Elementos de soportes internos que dificultan los desplazamientos y el emplazamiento de cultivo. Invernadero con techumbre curva Este tipo de invernaderos tienen su origen en los invernaderos-túneles. Por lo común son de tipo metálicos , también hay con techumbres metálicas y postes de madera. Ventajas ➢ Junto con los invernaderos tipo túnel, es el de más alta transmitancia a 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.). Desventajas ➢ Tienen la misma limitante que los 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. 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. 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. 6
- 8. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 ➢ 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. Invernadero tipo venlo (holandés) Son invernaderos de vidrio, los paneles descansan sobre los canales de recogida del agua pluvial. Estos invernaderos carecen de ventanas laterales (puede ser debido a que en Holanda no existen demasiadas exigencias en cuanto a ventilación). En vez, tiene ventanas cenitales, alternadas en su apertura. Ventajas ➢ El mejor comportamiento térmico (debido al tipo de material utilizado: vidrio y materiales rígidos). ➢ Alto grado de control de las condiciones ambientales. Desventajas ➢ Alto costo. ➢ La transmitancia 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. 7
- 9. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 3.3 Ventajas e inconvenientes: Ventajas: ● Fácil de construir ● Coste barato de los materiales y posibilidad de usar distintos tipos (Apto tanto para materiales de cobertura flexibles como rígidos) ● Fácil instalación de los sistemas de control. Inconvenientes: ● Solo hay capacidad dentro del invernadero para 1 o 2 plantas ● Invernadero poco estético y frágil debido a la fabricación manual del mismo y todas sus partes y mecanismos 3.4 Descomposición del proyecto en subsistemas: 1. Para controlar la humedad de la tierra: Controlaremos la humedad del suelo con un sistema de riego, y este humedecerá la tierra dependiendo de los valores que el higrómetro marque. Este higrómetro puede leer la cantidad de humedad presente en el suelo. Utiliza las dos sondas para pasar corriente a través del suelo, y luego lee la resistencia para obtener el nivel de humedad. Cuanta más agua haya en el suelo conducirá la electricidad con mayor facilidad, por lo tanto tiene menos resistencia, mientras que el suelo seco conduce peor la electricidad, lo que significa que la resistencia será mayor. Tenemos dos opciones a elegir: 8
- 10. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 2. Para controlar la humedad del ambiente: Mediremos la humedad dentro del invernadero con un módulo llamado DHT11 y mediante un pitido sabremos cuando tendremos que humidificar la planta DHT11. Es un sensor básico de humedad y temperatura de costo reducido. Usa un sensor de capacidad para medir la humedad y un termistor para medir la temperatura del aire que lo rodea. Está diseñado para medir temperaturas entre 0 y 50°C con una precisión de ±2°C y para medir humedad entre 20% y 80% con una precisión de 5% con periodos de muestreo de 1 segundo. El formato de presentación es una pequeña caja de plástico de 15.5mm x 12mm x 5.5mm con una cara en la cual tiene una rejilla que le permite obtener las lecturas del aire que lo rodea. Si se requiere mayor precisión podemos trabajar con su hermano, el sensor DHT22. El sensor tiene cuatro pines de los cuales solo usaremos el pin 1,2 y 4 9
- 11. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 3. Para controlar la temperatura: Tendremos un servomotor que abrirá la puerta superior y se ventilara la planta. Tenemos que descargar la librería servopara controlar el servo fácilmente. Un servomotor es un motor de corriente continua y está conectado a un potenciómetro para saber la posición en la que se encuentra y así poder controlarlo. Para controlar el servomotor se le envía pulsos cada 20 ms es decir 50Hz. La anchura del pulso es lo que codifica el ángulo de giro , es decir lo que se conoce como PWM, codificación por ancho de pulso. Esta anchura varía según el servomotor pero normalmente va entre 0.5 y 2.5 ms aunque pueden variar. 10
- 12. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 4. Para controlar la luz que recibe la planta: Controlaremos la luminosidad del invernadero con el sensor de luz (LDR). Dependiendo de los valores del sensor, cuando la cantidad de luz solar que reciba sea demasiado baja, se encienden unos leds para que la planta no deje de recibir luz cuando la necesite. Una LDR es una resistencia que varía su valor en función de la luz recibida, cuanta más luz recibe, menor es su resistencia. El rango de resistencia que nos puede dar un LDR desde la total oscuridad hasta la plena luz,en general oscilan entre unos 50Ω a 1000Ω cuando están completamente iluminadas y entre 50KΩ y varios MΩ cuando está completamente a oscuras. 5. Para controlar las funciones del invernadero mediante una app diseñada con appinventor usando la tecnología bluetooth: Para controlar las funciones del invernadero, leer los datos de los sensores, y en general tener más control sobre el mismo crearemos una aplicación usando appinventor, la cual se conectará al invernadero 11
- 13. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 mediante un módulo bluetooth, en concreto el HC-05. mediante esta app, se podrán controlar la luz de forma manual, también se podrá controlar el riego y ver los valores de los sensores, tales como la humedad del suelo y la humedad relativa y la cantidad de luz que recibe la planta. 6. Para que la planta envíe tweets diarios comentando su estado: Una utilidad para este proyecto sería twittear el estado de la planta automáticamente cada cierto tiempo para saber como se encuentra. Necesitaremos: ➔ Placa Arduino. ➔ Ethernet Shield. ➔ Cable Ethernet. ➔ Cuenta en Twitter Funcionamiento: ➔ Tendremos que obtener el Token ( autorización para que arduino publique el tuit automáticamente). ➔ Descargamos la librería Arduino Tweet Library ➔ Escribir el código https://geekytheory.com/como-usar-twitter-con-arduino/ 12
- 14. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 7. Para representar los valores que reciben los sensores en una pantalla LCD: No tenemos que conectar todos los pines de la lcd a arduino, solo estos para su uso básico: LCD RS a pin digital12 LCD Enable a pin digital11 LCD D4 a pin digital5 LCD D5 a pin digital 4 LCD D6 a pin digital 3 LCD D7 a pin digital 2 También conectar el cable de 5V y GND, potenciómetro al pin VO de la lcd. Y una resistencia de 220 ohm para ajustar el brillo de la LCD. LCD viene del inglés Liquid Crystal Display, en español Pantalla de cristal líquido. 13
- 15. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 8. Para la librería TIME: Usaremos la librería TIME, con la cual podremos controlar y manejar valores de tiempo. Esta librería usa valores desde el 1 de Enero del 1970 hasta hoy. Los meses van numerados del 0 al 11 (siendo enero el mes 0) y los días desde el día 0 al 6. Primero hay que definir la fecha de inicio de la cuenta. //Formato: hora, minutos, segundos, días, mes, año setTime(12,28,50,18,1,2016); Declaramos la variable time_t T y la igualamos a la función now(), que contiene la fecha anterior time_t t = now();//Declaramos la variable time_t t Imprimimos la fecha y la hora cada segundo: Serial.print(day(t)); Serial.print(+ "/") ; Serial.print(month(t)); Serial.print(+ "/") ; Serial.print(year(t)); Serial.print( " ") ; Serial.print(hour(t)); Serial.print(+ ":") ; Serial.print(minute(t)); Serial.print(":") ; Serial.println(second(t)); delay(1000);//Esperamos 1 segundo 14
- 16. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 3.5 Elección de la planta: Nosotros hemos elegido una planta carnívora (Dionaea muscipula) ya que tiene una gran dificultad en su mantenimiento y son muy populares por la forma en la que se nutren y por su estética. 3.6 Cultivo: Requiere un sustrato libre de sales minerales, una buena mezcla es arena de cuarzo y turbade sphagnumal 50%. El riego se debe realizar con agua ácida y no básica, de lluvia(libre de sedimentos) o destilada, ya que las sales disueltas del agua corriente podrían matarla. Un pH de 5 ó 6 es el óptimo. El uso de fertilizanteses altamente nocivo (todos los nutrientes que necesita los obtiene de sus presas). Necesita una exposición a pleno sol, ya que sin luz suficiente se debilita y muere. Dado que su hábitat natural son los pantanos donde el suelo está constantemente encharcado, el sustrato de la planta debe estar siempre húmedo y es conveniente colocar una bandeja con un poco de agua bajo la maceta (preferiblemente de plástico, que conserva mejor la humedad), si se opta por mantenerla dentro de un recipiente de cristal, por ejemplo, es vital que siempre tenga un dedo de líquido en el fondo, que por supuesto estará libre de cal y de sales minerales. La temperatura adecuada sería entre 18 y 26 °C en verano y por el día. Le favorecen los cambios bruscos. Por ello por la noche sería positivo que bajase drásticamente. En invierno soporta entre 5 y 10 °C o alguno menos, pero no tolera las heladas. Durante el tiempo de inactividad (dormancia) los riegosdeben ser mucho más escasos y se permitirá que la planta descanse en un lugar frío (puede ser en el exterior si no hay riesgo de heladas) y soleado. Esta etapa debería coincidir con el invierno. Sin embargo, las plantas adquiridas en viveros o centros comerciales suelen estar manipuladas, cuando crecen el primer año es posible que no tengan periodo de inactividad. En su hábitat, Dionaeaproduce, en primavera, tallos florales de unos 30 cm, que nacen del centro de la roseta con cinco o seis florecillas en el ápice. En cultivo, muchos cultivadores eliminan este tallo floral en cuanto tiene 5 ó 6 cm, ya que la floración consume demasiada energía y reduce el crecimiento de palas y trampas (hojas). Si se le permite florecer, es 15
- 17. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 recomendable polinizarla, para ello se recoge un poco de polen(con un palillo, por ejemplo) y se frota contra el estigma. Esto se puede hacer con la misma flor o con otra de la misma planta, es lo que se denomina autopolinización. Se obtendrán unas 20 a 30 semillascomo bolitas negras de 1 mm de diámetro que tras 3 ó 4 semanas de estratificación en un ambiente húmedo y frío se pueden sembrar en turba. 3.7 Presupuesto: COMPONENTES PRECIOS DE LO QUE NO TENEMOS PRECIO DE TODOS LOS COMPONENTES Placa arduino UNO Ya lo tenemos 16.70€ Módulo DHT11 sensor de temperatura y humedad del aire. 2.10€ 2.10€ Mini Invernadero 14.95€ 14.95€ Protoboard Ya lo tenemos 2.90€ Caja de alimentación Ya lo tenemos 1.50€ Jumpers macho-macho y macho-hembra Ya lo tenemos 2.00€ Servo MG90S Ya lo tenemos 7.49€ Pantalla LCD Ya lo tenemos 6.90€ Fotorresistencia LDR Ya lo tenemos 0.85€ Módulo zumbador Ya lo tenemos 1.00€ Planta 10.00€ 10.00€ Maceta 1.00€ 1.00€ Higrómetro para el suelo 2.75€ 2.75€ 16
- 18. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 Gastos de envío 5.00€ 5.00€ Válvula de esfera de latón cromado PN-25 3.00€ 3.00€ Total: 38.8€ 78.14€ 4.REFERENCIAS Cultivo de la planta: www.weather.com www.es.wikihow.com www.stilo-y-hogar.blogspot.com Precios de componentes: www.amazon.es Tipos de invernaderos e historia: www.agrobit.com www.wikipedia.es www.eljardin.ws 17
- 19. INVERNADERO IES Vicente Aleixandre 1º de Bachillerato Grupo 1 Software: www.arduino.cc Imágenes y vídeos: www.google.es www.youtube.com 18