Desarrollo de una cámara de ambiente controlado para asistir la producción de plántulas de hortalizas en el laboratorio de experimentación en agrotecnia y energías renovables (LEATYER) de la Universidad el Bosque
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2023
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Resumen
El laboratorio de experimentación en agrotecnia y de energías renovables (LEATYER) de la Universidad El Bosque es un centro de transferencia tecnológica para el sector agrícola, allí se estudian los comportamientos fisiológicos y productivos de las plantas en condiciones experimentales a través de diferentes sistemas de cultivo tradicionales y no tradicionales. Para generar continuidad en los procesos de investigación y completar satisfactoriamente los ciclos de distintos tipos de especies, es necesario contar con una producción interna de plántulas para evitar las problemáticas asociadas a la tercerización en la adquisición de material vegetal, y así asegurar un mayor control sobre las condiciones ambientales durante el desarrollo en las plántulas. El objetivo del presente proyecto fue diseñar e implementar una cámara de ambiente controlado para el crecimiento de plántulas de hortalizas con monitoreo remoto de variables ambientales críticas para el desarrollo como la temperatura, iluminación, humedad relativa y humedad de sustrato. La metodología empleada se basó en el enfoque "Concebir - Diseñar - Implementar - Operar (CDIO)". Inicialmente, se identificaron las necesidades y se recopiló información que serviría como base para la creación de diseños conceptuales, preliminares detallados e industriales. A través de modelos y simulaciones, se trazó una ruta para la construcción e integración de la estructura física de la cámara, así como de los subsistemas de control. Además, se desarrolló una herramienta de visualización destinada a dispositivos móviles para facilitar la supervisión y gestión de la cámara. Se tomaron medidas agronómicas de las plántulas obtenidas en la cámara con las del método tradicional en el LEATYER, evaluando altura, grosor del tallo, color y longitud de la raíz, número de hojas primordiales y verdaderas, peso fresco y seco. Se evaluó el crecimiento de las plántulas y rendimiento en la producción mediante pruebas con tres especies de hortalizas: lechuga, remolacha y rábano. Las semillas tardaron en promedio 6 días en germinar con una tasa de germinación de 92% 87% y 98% respectivamente. Mientras el desarrollo de las hojas verdaderas se produjo en un lapso aproximado de 16, 20 y 13 días, en cuanto a las medidas agronómicas se observó un aumento significativo en el crecimiento cuando se empleó el sistema. Estos resultados también fueron contrastados con plántulas disponibles en el mercado, logrando una calidad igual o mejorada según la especie comparada. Las condiciones ambientales programadas fueron 15-25 °C, 40-80% para humedad relativa y 40-70% humedad de sustrato, las cuales se mantuvieron en un promedio de 18°C, 70% y 60% respectivamente. El sistema de riego se activó en promedio 4 veces por semana, y la duración de la iluminación se extendió a un total de 16 horas. Estos resultados indican que la solución, diseñada y construida en el marco de este proyecto, demuestra ser una herramienta útil para la producción de plántulas de calidad.
Descripción
Abstract
The Laboratory for Experimentation in Agrotechnology and Renewable Energy (LEATYER) of Universidad El Bosque is a technology transfer center for the agricultural sector, where the physiological and productive behavior of plants is studied under experimental conditions through different traditional and non-traditional cultivation systems. In order to generate continuity in the research processes and satisfactorily complete the cycles of different types of species, it is necessary to have an internal production of seedlings to avoid the problems associated with outsourcing the acquisition of plant material, and thus ensure greater control over environmental conditions during the development of the seedlings. The objective of this project was to design and implement a controlled environment chamber for the growth of vegetable seedlings with remote monitoring of critical environmental variables for development such as temperature, illumination, relative humidity and substrate humidity. The methodology used was based on the "Conceive - Design - Implement - Operate (CDIO)" approach. Initially, needs were identified and information was gathered to serve as the basis for the creation of conceptual, preliminary detailed and industrial designs. Through models and simulations, a path was traced for the construction and integration of the physical structure of the camera, as well as the control subsystems. In addition, a visualization tool for mobile devices was developed to facilitate the monitoring and management of the chamber. Agronomic measurements were taken of the seedlings obtained in the chamber with those of the traditional method in the LEATYER, evaluating height, stem thickness, root color and length, number of primordial and true leaves, fresh and dry weight. Seedling growth and production performance were evaluated by testing three vegetable species: lettuce, beet and radish. Seeds took an average of 6 days to germinate with a germination rate of 92%, 87% and 98%, respectively. While the development of true leaves occurred in approximately 16, 20 and 13 days, in terms of agronomic measures, a significant increase in growth was observed when the system was used. These results were also contrasted with seedlings available in the market, achieving equal or improved quality depending on the species compared. The programmed environmental conditions were 15-25 °C, 40-80% relative humidity and 40-70% substrate humidity, which were maintained at an average of 18°C, 70% and 60%, respectively. The irrigation system was activated on average 4 times per week, and the duration of illumination was extended to a total of 16 hours. These results indicate that the solution, designed and constructed within the framework of this project, proves to be a useful tool for the production of quality seedlings.
Palabras clave
Monitoreo remoto, Control de variables, Germinación, Plántulas
Keywords
Remote Monitoring, Variable Control, Germination, Seedlings