Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7093| Título : | DESARROLLO DE SISTEMAS AUTOMATIZADOS PARA LA ENSEÑANZA EN LABORATORIO Y APLICACIONES EN CAMPO |
| Autor : | GOMEZ GARCIA, CARLOS HERRERA VAZQUEZ,ANDRES |
| Fecha de publicación : | 2017 |
| Resumen : | SÍNTESIS: Las necesidad actual de la agricultura es el desarrolo de la misma en espacios cada vez más pequeños pero con alta productividad para mantener altos niveles de producción para una población que crece día a día, es decir bajo invernaderos. Estos espacios requieren eficientes controles del microclima para el desarrollo de los cultivos tales como control de calor, humedad y luz; además de otros como de los nutrientes, de plagas y de enfermedades. En estos factores a controlar se basa el éxito de una agricultura protegida, y por esta razón se presenta este proyecto PAPIME para desarrollar métodos de control automático enfocado a la enseñanaza práctica y aplicativa tanto en campo como en invernaderos,con elobjeto que los estudiantes de ingeniería agrícola e ingeniería mecánica y eléctrica desarrollen las bases para emprender sistemas automatizados para aplicaciones agrícolas y de ésta manera contribuyan al desarrollo de la agricultura en su parte técnica. Esto conlleva a desarrollar prototipos de sistemas de control automático en riego, humedad relativa, de calor y de la luz solar tan importante en el proceso de fotosíntesis de los cultivos. Los prototipos se desarrollarán en el laboratorio de maquinaria agrícola L-201 lo que contribuirá al enrriquecimiento de la enseñanza con gran potencial en la aplicaciones prácticas y necesarios. Actualmente éstos sistemas automáticos son adquiridas en paquetes de importación con precios tan elevados que hacen de la agricultura poco competitivos frente a otros agricultores de países desarrollados y socios comerciales de México. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/7093 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | GOMEZ GARCIA, CARLOS |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2017-2019 |
| metadata.dc.description.objective: | OBJETIVO GENERAL Incorporar a la enseñanza teórica de la orientación de Tecnología de la carrer de Ingeniero Agrícola, las aplicaciones prácticas de automatización del funcionamiento de invernaderos a nivel prototipo, para que los egresados puedan escalarlos a nivel de producción real. OBJETIVOS PARTICULARES 1. Desarrollar un sistema de control de calor en invernaderos manteniendo un rango de temperatura ideal para el desarrollo de los cultivos. 2. Desarrollar un sistema de control de luz solar y artificial adecuados para promever la fotosíntesis de los cultivos bajo invernaderos. 3. Desarrollar un sistema de control automático para el riego y humeda relativa para el buen desarrollo de los cultivos bajo invernaderos. 4. Desarrollar un sistema de monitoreo mediante un dron para aplicaciones en el sector agropecuario. 5. Desarrollar un programa de cómputo para integrar las aplicaciones de control automático de un invernadero. |
| metadata.dc.description.hypothesis: | El desarrollo de sistemas automatizados de control microambiental de invernaderos para uso agrícola, desde la enseñanza práctica, creará en los estudiantes la semilla para desarrollar su creatividad y en el futuro llevarla al ejercicio profesional que contribuirá al desarrollo tecnológico de la agricultura. Por otra parte, dominar los sistemas de control automático en invernaderos con aplicaciones a escala de producción reales, contribuirá a la reducción de importaciones de estos sistemas que representan un alto costo de adquisición y en el costo de producción final, poniendo a los agricultores de nuestro país en mejores condiciones de competitividad frente a la competencia desigual actual. |
| metadata.dc.description.strategies: | PROCESO METODOLÓGICO 1. Recopilación de información para comprender la importancia de la automatización de la operación de invernaderos, además del control en el monitoreo de cultivos en campo abierto y de semovientes de pastoreo, mediante un dron. 2. DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO DE CALOR EN UN IVERNADERO: 2.1 Control de calor. A. El calor generado por la radación solar. Este no debe sobrepasar los 35°C a fin de evitar el estrés del cultivo. Se prompone remover el calor mediante dos formas: A)un sistema pasivo y B)otro consiste en un sistema forzado; el primero tiene que ver con el diseño y materiales de construcción, y consiste en abrir las ventilas de la parte superior del invernadero automáticamente; y la otra alternativa es forzando la salida de calor acumulado en la parte superior del invernadero mediante el accionamiento automático de ventiladores. Al final el sistema debe mantener el acalor en un rango de 5°C-35°C, dependiendo de la especie de cultivo. En casos de bajas tempertura durante el invierno por debajo de los 5°C, se debe generar calor al invernadero mediante la quema automática de gas LP por su bajo costo, pero para efectos de enseñanza se utilizarán resistencias eléctricas, e impulsar aire tibio al interior del invernadero, manteniendo el rango de temperatura previamente programado. MATERIALES: 3 ventiladores de aspas pequeños, 3 relevadores, tres pirómetros de control de temperatura y tres registradores de temperatura. Para la construcción del prototipo didáctico, 3m2 de acrílico de 3mm de espesor, 2 piezas de 6m de longitud de tubo de perfil cuadrado de acero galvanizado de 1/2 puldada, un mini horno de resistencias eléctricas, tornillería, cableado y 5 tubos de silicón sellador y una pistola para aplicación. Una computadora de 500GB HD y 2GB en memoria Ram para integrar el control de esta aplicación y las dos siguientes, mediante el desarrollo de un sofware: 3. CONTROL DEL RIEGO. Los detectores de humedad de bulbo seco y húmedo se instalarán dentro del invernadero para arrancar una bomba de agua que conduzca el agua ya sea directamente en el suelo o en macetas donde el cultivo se establecerá. El riego será por sistemas altamente aficientes a través de goteros o por microaspersión. MATERIALES: Una minibomba impulsora de agua, filtros, 4 válvulas de paso, 3 electroválvulas, mangueras de conducción, 10 goteros y acopladores. 20 macetas de polietileno y 100g de semilla de jitomate. 4. CONTROL DE LUZ. La luz solar en el espectro visible va de los 380nm a 700nm de longitud de onda, tan importante en el proceso de fotosíntesis de las plantas, sin embargo algunos cultivos son altamente sensibles que dañan el desarrolllo de las plantas y requieren de sombra, para ésto se utilizan techos que filtran la radiación y evitan el paso como la infra roja que genera calor excesivo dentro del invernadero. El control de luz será por medio de materiales que absorben la luz como la malla sombra que puede ser extendida en el techo a través de rodillos que despliegan los techos de forma automática. Por la noche se estimula el desarrollo de las plantas mediante luz artificial a través de focos de luz amarilla o luz blanca por medio de leds. MATERIALES: 3m2 de malla sombra; 4 rodillos de 1/2 pulgada de diámetro; 4 elevadores eléctricos (para ventanillas de automóvil), 10m2 de nylon translúcido, 10m2 de nylon transparente. 6 chumaceras para 1/2 de diámetro. Soldadura de arco y 10 m de cuerda tensora de nylon. 5. CONTROL DE MONITOREO EN CAMPO DE CULTIVOS Y SEMOVIENTES El monitoreo en campo de cultivos se basa en el color de los cultivos, un amarillamiento significa clorosis debido a diversas causas: exceso de agua en el suelo, deficiencia de N, a la presencia enfermedades por ataque de hongos o bacterias; por falta de luz solar debido a la presencia de malezas que compiten con el cultivo establecido, o por la presencia de plagas que también tienen efectos similares. Los drones que pueden captar a través de fotografías las imágenes del cultivo y luego ser enviadas a una computadora, permiten identificar las deficiencias que el cultivo presenta en tiempo real. De igual forma, los semovientes que pastorean a campo abierto como los corderos, pueden consumir especies vegetales de su preferencia y otras que pueden ser nocivas para la salud animal. Las imágenes que un dron envía en tiempo real puede ayudar a estudiar el comportamiento animal en el consumo de especies forrajeras que muchas veces los lleva a incursionar fuera de los límites del espacio permitido. MATERIALES: Un dron de 4 hélices con capacidad de capturar y enviar imágenes a una distancia de 500 m. Una computadora laptop de 500 GB en disco duro y 2GB en memoria ram, receptora y analizador de imágenes. 2 USB de 30 GB para respaldar archivos. |
| metadata.dc.description.goals: | AÑO 1, 2017. 1. Desarrollo de los sistemas de control de calor, control de humedad y luz dentro de un miniinvernadero prototipo para enseñanza a estudiantes de Ingeniero Agrícola. En éste proceso se invitará a estudiantes intersados de la carrera de Ingeniero Mecánico Eléctrico. 2. Al respecto se presentará un trabajo derivado, a un congreso Nacional de Ingeniería Agrícola. 3. Se propone integrar a un estudiante para desarrollar tésis de licenciatura en las carreras de Ingeniero Agrícola o de Mecánica Eléctrica. 4. Derivado de este proyecto se propondrá un programa de servicio social que permita extender la colaboración en este campo. AÑO 2, 2018 5. La meta para el año 2018 es la incursión en la aplicación en campo de un dron para monitorear condiciones de cultivos vegetales y semovientes en campo abierto. 6. Se desarrollará un software para integrar las aplicaciones de control de temperatura, humedad y luz de manera automática. 7. Se presentará un segundo trabajo en un congreso de Ingeniería Agrícola 8. Se presentará el prototipo de invernadero de control automático total del micro ambiente. 9.Se implementará el uso de un dron para monitoreo de cultivos en campo y de especies ovinas dentro del rancho de la FES Cuautitlán. 10. Se presentarán los resultados en un informe final de las aplicaciones en el uso de un dron en campo agrícola abierto, y de ser posible, presentarlo en un congreso 11. Se presentará la información completa generada de este proyecto a través de un USB que sirva de referencia para las asignaturas relacionadas a la orientación de Tecnología Agrícola. 12 Se presentará el prototipo de invernadero de control automático del microambiente y se pondrá a disposición física en laboratorio de maquinaria agrícola para la enseñanza. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Mi nombre Carlos Gómez García, soy egresado de la FES Cuautitlán orgullosamente UNAM, por lo cual me siento parte de esta institución y trato de dar lo mejor que una persona pueda proyectar. Una particularidad de la FES Cuautitlán es la multidisciplina de diferentes carreras, sin embargo cada área trabaja por su lado con muy escasa interacción con los diferentes campos del conocimiento, pero he observado que la manera de poder acercarnos y lograr trabajo en equipo, es mediante algún proyecto que tenga intereses comunes. He observado que los estudiantes se interesan con mayor intensidad que los profesores mismos cuando se les invita la participar, donde cada elemento es importante para llevar a cabo el trabajo. Ver que lo planteado inicialmente va tomando forma y sobre todo la satisfacción de ver el resultado final, quizá con algunos ajustes que deben hacerse pero al fin materializar la idea inicial. Hoy en día, el tema de automatización en clase con estudiantes, se podrá reforzar con referencia a un invernadero automatizado, cosa que no existía anteriormente, lo que permite despertar el interés en los alumnos en incursionar en temas hacia una agricultura moderna, altamente productiva. Los estudiantes participaron con entusiasmo en el desarrollo y ensamble de dispositivos electromecánicos, el proyecto los obligó a estudiar un poco más en aspectos donde había dudas, hubo varias interrupciones de trabajo debido a sus clases, En general, se despertó el interés en otros estudiantes ajenos al proyecto, al momento de hacer alguna demostración. Por esta razón le doy el crédito a los estudiantes participantes que son los que aparecen en los reconocimientos donde se presentó este trabajo. También a los profesores participantes que tuvieron un papel importante en guiar a los alumnos en la formación por competencias y sin olvidar a la DGAPA que sin su valioso apoyo económico, sólo hubiese quedado en IDEA.. Hoy tenemos el reto de orientar a los estudiantes para llevar este proceso a una aplicación en tamaño de invernadero real, con el que ya se cuenta y sólo falta automatizarlo. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | METAS LOGRADAS 1. Las Metas sobre el Control de humedad en suelo, control de temperatura y de Iluminación, se lograron exitosamente, lo cual puede verificarse con el modelo prototipo ya construido, donde los sensores de humedad del suelo y de calor se activan cuando salen fuera del rango de valores preestablecidos y favorables para las plantas. Por otra parte, para controlar la luz se utilizó una fotoresistencia adaptada en la parte del techo del invernadero, de tal manera que a falta de luz solar, se activa encendiendo las luces Leds y se desactiva con la presencia de luz solar. En la construcción y desarrollo participaron estudiantes de Ingeniería Mecánica Eléctrica: Alexander Parcero, Inving Mendoza, Jorge Hernández, Julio Ojendi, María Vargas, Miguel Juárez, Octavio Borroel, Osvaldo Silva, Ricardo Quezada y Rosa Segura. Por Ingeniería Agrícola participan Alan Reyna Tena y Armando Juárez Juárez. 2. Presentamos una ponencia al 3er Foro de Investigación en Ciencias Agropecuarias, ¨Desarrollo de Sistemas Automatizados para la Enseñanza en Laboratorio y Aplicaciones en Campo¨ ,celebrado en la FES Cuautitlán, en el mes de octubre de 2017. También se presentó la conferencia relacionada con este proyecto: Tecnología, generación, innovación y transferencia, durante el ciclo de conferencias que se llevó a cabo en la FES Cuautitlán, los días 9 y 10 de noviembre de 2017. 3. La propuesta de realizar una tesis derivado de este proyecto aun sigue pendiente. Los estudiantes de las carreras mencionadas se encuentran indecisos y manifiestan su interés en automatizar un Invernadero de tamaño real. 4.Se registró el programa de Servicio Social Automatización de invernaderos e inspección de cultivos en campo, Clave 2018-12/41-1217. Con un estudiante inscrito y liberado en 2018, Este año continua con la clave 2019-12/41-1710. AÑO 2 5. Esta meta quedó descartada debido a que no se autorizó el proyecto de monitoreo de cultivos y semovientes a través de un dron. 6. Meta lograda: Desarrollo de un Software de control de todo el sistema. Se entrega en USB. 7. Se presentó un póster en el XIII Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola: Automatización de un invernadero prototipo mediante el uso de Arduino¨. Celebrado en San José Costa Rica del 4 al 7 de junio de 2018. 8. La meta de presentar un invernadero prototipo está concluida, se anexan fotografías y video respectivos en memoria USB. 9 La meta de monitorear cultivos y especies ovinas mediante drones, quedó descartado. No se autorizó 10. Igual que la meta anterior, no se autorizó. 11. La información: Manual de Operaciones, útil para los profesores que imparten asignaturas afines, estará a disposición en el Laboratorio L201 12. El invernadero prototipo está a disposición en el laboratorio L201, para fines de enseñanza a estudiantes que cursen asignaturas relacionadas 13. Sigue vigente el programa de servicio social con Clave 2019-12/41-1710, con 6 estudiantes inscritos. |
| metadata.dcterms.provenance: | F.E.S. Cuautitlán |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Agronomía |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| metadata.dc.contributor.coresponsible: | HERRERA VAZQUEZ,ANDRES |
| Aparece en las colecciones: | 2. Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud |
Ficheros en este ítem:
No hay ficheros asociados a este ítem.
Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.
