automatizacion en cultivos intensivos ing. agr. gabriel arciniega
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AUTOMATIZACION EN CULTIVOS INTENSIVOS
Ing. Agr. Gabriel Arciniega
Incorporación de Tecnología
Nueva Etapa Agricultura Industrial
• Es necesario:• Producción de cultivos bajo invernaderos• Componente técnico altamente capacitado• Automatización de equipos de fertirriego y clima de invernaderos• Aplicación de láminas precisas de soluciones nutritivas complejas• Agricultura sin suelo?• Semillas especiales de altos rendimientos• Etc.
Resultado:
• Alta Inversión
• Riesgos Menores
Utilización del Riego por Goteo
Fertirriego(Aplicación de los fertilizantes con el agua de riego)
Nutrientes esenciales disueltos en el agua de riego
Kilos de Fertilizantes
Costos de Producción
Nutrientes aportados Medio óptimo
No siempre podemos aplicarla misma solución y/o la misma
cantidad de fertilizantes
Situaciones:
Diferentes cultivos.
Diferentes estados fenológicos de un mismo cultivo.
Distintos sistemas de producción. Cultivo hidropónico y en
suelo.
Esquema de OperaciónEsquema de Operación
AB
C
Agua de la fuenteInyectoras
de fertilizante
CE pH
Solucionesfertilizantes
Acido
AUTOMATIZACION
Definición
Realizar acciones ó llevar a cabo acciones de manera precisa y repetitiva con mínima mano de obra ó intervención del hombre; controlando la ejecución y llevando registros de estas.
Computadoras para Agricultura: Computadoras para Agricultura: Como Funcionan?Como Funcionan?
El Principio Basico:El Principio Basico:Proceso
deDatos
Outputs (Outputs (comandos):comandos):
ValvulasBombas Fert.Bomb de AguaVentanas VentiladoresPantallasMotoresNebulizadoresCalefactoresCO2PulverizadoresHumidificador.
Inputs (control):Inputs (control):TemperaturaHumedadViento: Velocid. Direccion.Radiacion SolarCO2
pHCELluviaCantid. de AguaCant de Fertiliz..
Ventajas• Aumento de la producción• Ahorro de mano de obra• Flexibilidad total del sistema: combinación de
distintos programas de fertilización con distintos programas de riego.
• Control de situaciones anormales: sistemas de alarma por roturas de caños, válvulas que no se abren, etc.
• Mayor eficacia del riego y fertilización: plantas equilibradas nutricionalmente
• Facilidad en el registro de datos
• Control de operaciones anexas al riego
Concepto de pH e importancia en Fertiirrigación
Definición: Es el logaritmo negativo de la concentración de
iones H+ en la solución (de riego, del suelo, etc).
pH = - log [H3O+]• Indica la acidez o alcalinidad de una solución.• Es un valor entre 0 y 14. Siendo:
= 7 pH Neutro> 7 pH alcalino< 7 pH ácido
Importancia del pH para los cultivos
El pH de la solución de nutrientes en contacto con las raíces puede afectar el crecimiento vegetal de dos formas principalmente:
a.- el pH puede afectar la disponibilidad de nutrientes.
b.- el pH puede afectar el proceso fisiológico de absorción por parte de las raíces.
Niveles de pH óptimos para especies hortícolas y florícolas
Especie pH
Albahaca 6,5-7,5
Apio 6,0-7,5
Berenjena 5,5-7,6
Clavel 6,5-7,2
Crisantemo 6,5-7,2
Chaucha 5,7-6,8
Frutilla 5,5-6,5
Lechuga 6,6-7,8
Melón 6,0-6,7
Pepino 5,5-6,8
Pimiento 6,0-7,8
Rosa 6,5-7,0
Tomate 6,5-7,8
Ventajas de la acidificación de la solución nutritiva
• pH óptimo para la disponibilidad de elementos nutritivos
• pH óptimo para la absorción y funcionamiento radicular de cada especie.
• Prevención y/o eliminación de obstrucciones y depósitos en redes de riego y emisores.
Conductividad Eléctrica (CE)
• Expresa la salinidad, con ella se determina la concentración de sales.
• Se representa como ds/m.
• Depende:– Concentración de las sales presentes– Composición química de la solución de
nutrientes.
CE generada por la disolución de 1 g/l de fertilizantes solubles
Fertilizante CE (ds/m)
(NO3)2Ca 1,24
NO3K 1,35
(NO3)2Mg 0,54
NO3NH4 0,94
SO4(NH4) 2 1,94
SO4 Mg 0,94
SO4K2 1,54
P O4H2 K 0,68
P O4H2NH4 0,86
Urea 0,097
Monitor de Monitor de CE y pHCE y pH
** Para uso inde pendiente como unidad.
*Como sensorComo sensor en un sist. de fertirrigacion.
Funciones y Alcances de un controlador
1- Control de fertiirrigación
Riego Caudal
Tiempo
Cantidad de fertilizante
pHEc
Fertilización
pH
Cantidad
Drenaje
Ec
2- Control del clima de invernaderoTemperaturaHumedadDióxido de CarbonoRadiación
MODELOS
FertiMix (Ex Ometz) FertiMix (Ex Ometz) Sist. de control de riego para cultivos sin suelo (sustratos)Sist. de control de riego para cultivos sin suelo (sustratos)
Ventajas Ventajas*Aplicacion exacta de fertilizante por mezcla con agua de riego*Ajuste automatico de CE y pH*Gran uniformidad en los valores de CE y pH*De facil usoModelos:Modelos:1”, 2”, 3”
Fertigal: Fertigal: Inyeccion a la linea.Inyeccion a la linea. Unidad de control deUnidad de control de FertirrigacionFertirrigacion
*Inyeccion a la linea por venturi.*Simple manejo.*Control exacto.*Facil mantenimiento.*Bajo costo.
Modelos: 1”(1-9 m3/hr). 2”(3-20 m3/hr). 3”(3-50 m3/hr). 4” (5-90 m3/hr).
Fertijet-Fertijet-Unidad paraUnidad paracontrol decontrol deFertirrigacionFertirrigacionen cabezales en cabezales de riego de riego existentesexistentes
Punto de muestreo de drenajePunto de muestreo de drenaje
pH/EC
DAGANDAGAN--Sistema para el Sistema para el muestreo y analisis del muestreo y analisis del drenajedrenaje
Unidades de coleccion de drenaje
Unid Bombeo central
Sist ctrol de fertirrigacion
Retroalim de datos
DaganDagan Unidad de muestreo y Unidad de muestreo y monitoreo de drenajemonitoreo de drenaje
*Analiza la cantidad desolucion dren.EC y pH *soluciona autom. casos de stress generados pordeficiencia de agua, sali nidad,acidez o alcalini dad. *Almacena informacion *Sistema de retroali- mentacion de comando y control.
Control de clima Control de clima en invernaderosen invernaderosOptimizacion de
condiciones
EC
ECpH ABC
Sistema de reciclado de drenajeSistema de reciclado de drenaje en invernaderosen invernaderos
Tanquecolector
FiltroBiologico Tanque de Mezcla y almacenaje
Agua Fresca
Un. de control de la fertirrigacion
Drainwater
SOFT DE PROGRAMACION
•RIEGO
•FERTILIZACION
•DRENAJE
•CLIMA
•DIARIO DE EVENTOS
CONTROL DE CLIMAELEMENTO FACTORVentanas laterales y cenitalesTemperatura interna y externa
Humedad relativaDirección y velocidad del vientoCondiciones de lluviaProgramas especiales: aplicación de CO2
Pantalla solar TemperaturaRadiación solarTiempo programado
Calefacción TemperaturaCooling system Temperatura
Tiempo programadoHumidificadores Humedad relativaVentilación Temperatura
Humedad relativaCirculación de aireAplicación de insecticidasAplicación de CO2 Temperatura
Radiación solarAplicación de AzufreActivación de alarmas Altas y bajas temperaturas
Alta y baja humedadFalla de cualquier sistema eléctrico dentro del invernadero
FOTOS
Sistemas de fertirrigacion para cultivos en sustratosSistemas de fertirrigacion para cultivos en sustratos
Benef. de un sistemaBenef. de un sistema computarizadocomputarizado*Ahorro de insumosAhorro de insumos - Agua, energia, fertilizantes, Insecticidas, Trabajo
La inversion mas efectiva en un proyecto agricolaLa inversion mas efectiva en un proyecto agricola
La inversion mas baja con el mayor impactoLa inversion mas baja con el mayor impacto
*Mejora la calidad*Mejora la calidad
*Maximiza rindes*Maximiza rindes
*Mejora la gestion de empresa*Mejora la gestion de empresa
*Detecta problemas precozmente*Detecta problemas precozmente
*Ayuda a proteger el medio ambiente*Ayuda a proteger el medio ambienteAhorra prod. quimicos combustible y agua
$
NUTRIJET: Equipo de inyección de ácido y fertilizante
• Inyectores: Bombas a diafragma
• Bomba de Ácido: Sulfúrico, nítrico y fosfórico
• Bomba de Fertilizante• Inyección: por pulsos, en
base a pH y Ec requeridos• Regulación: volumen y
frecuencia de pulsos.
OTROS INYECTORESBOMBASA DIAFRAGMA:Uso: inyección de Cloro ó acidoRegulaciones:• Volumen• Frecuencia de pulsosEs posible automatizar
OTROS INYECTORES
Bombas
Centrífugas:
Uso: inyección
de Fertilizantes
Regulación:• No posee
Otros inyectores• Venturi: clorinación, fertilización y/o
acidificación.
Regulación: se pueden adicionar boquillas limitadoras de caudal, rotámetros y electroválvulas.
Inyección: contínua ó intermitente
• Bomba hidráulica: idem anterior.
Regulación: por medio de boquillas limitadoras de caudal y electroválvulas
Inyección: contínua ó intermitente
Mantenimiento del sistema de riego
1.- Clorinación(Tratamiento con hipoclorito de
sodio)
2.- Disolución de sedimentos(Tratamiento con ácido)
Causas clorinación:
• Algas y bacterias forman una matriz gelatinosa y pegajosa en las tuberías y las aguas.
• Dicha matriz sirve de base al crecimiento bacterial del limo, y puede, junto con materiales en suspensión, formar aglomerados que pueden causar obstrucción.
Dosis de cloro y método de aplicación: Factores
determinatentes
• Calidad del agua
• Cantidad de algas
• Caudal del sistema de riego
• Lapso de tiempo entre filtración primaria y salida del agua por los emisores
Cálculo de caudal para clorinación
Caudal de solución de cloro (L/H) a inyectar =
Concentr. cloro deseada (ppm)xCaudal riego(m3/H)
Concentrac. en % de solución de cloro x 10
CLORINACIÓN
• Punto de inyección de cloro: si es posible antes del sistema de filtrado, para asegurar de que quede libre de materia orgánica
• Control de clorinación: medir el residuo de cloro libre, cantidad total de cloro que queda en el agua al final de los laterales de goteo (0,5 ppm). Testeado por colorimetría.
CLORINACION: Aplicación• Inyección intermitente de cloro en
concentración baja y uniforme (1 a 10 ppm) una o varias veces durante el ciclo de riego.
• Inyección intermitente en alta concentración ( 10 –20 ppm), una o varias veces sobre el ciclo de riego (duración 20 minutos por día)
• Super-clorinación en una concentración de 50 ppm, duración 5 minutos por día durante el ciclo de riego.
CLORINACION: ADVERTENCIA
• No es recomendable realizar clorinación cuando la concentranción de hierro disuelto en el agua excede 0,4 ppm. Debido a que el cloro actúa oxidando al hierro para formar precipitados obstrucción Bajar pH (inyección de ácido)
TRATAMIENTO CON ÁCIDO
• Ácidos a utilizar: fosfórico, nítrico ó sulfúrico.
Tratamientos: • Preventivos inyección intermitente a pH
moderado control de pH• Disolución de obstrucciones: inyección a
pH bajo.• Mejoramiento eficacia de la clorinación.