INCORPORACION DE AUTOMATISMOS DE CONTROL DEL CLIMA EN EL DISEÑO DE MODULOS INVERNADERO EN BASE A ENERGIAS RENOVABLES

Abstract

El presente trabajo de título considera la implementación de técnicas de control de variables en el diseño de tres módulos invernaderos, a modo de ser incorporados en las dependencias del antiguo Laboratorio de Energía Solar, hoy Laboratorio de Energías Renovables ubicado en la sede de Viña del Mar José Miguel Carrera. La intención de este proyecto es integrar operaciones de regulación y mando sobre variables físicas ambientales que deben ser controladas, según los requerimientos de cada especie vegetal que se requiera tratar. Por otro lado la idea es implementar en cada módulo aplicaciones de ingeniería energética a fin de aumentar las eficiencias propias del diseño. La necesidad nace principalmente de la idea de obtener especies vegetales en épocas del año en que por lo general no se obtienen, a fin de recopilar experiencias que contribuyan al estudio agrícola por parte de la institución con posteriores aplicaciones en la zona de la V región. Todo esto considerado por el alto desarrollo agrícola que existe en la zona central del país debido a la alta demanda y los altos precios existentes en la actualidad. El diseño incorpora un estudio de materiales actuales de construcción como son los perfiles de acero negro y perfiles galvanizados (Metalcon), siendo este último la innovación en lo que implica un sistema constructivo, conformado por un conjunto de perfiles estructurales metálicos, livianos y galvanizados, y con esto poder realizar una comparación y resolver cuál opción es la más conveniente, rápida y de bajo costo. Por otro lado el tema energético es abordado desde la selección de materiales de cubierta, siendo el vidrio y diversos polímeros existentes en el mercado los que se estudian a fin de seleccionar el material más óptimo y eficiente en lo que respecta una mayor captación solar. Finalmente, en términos de regulación y control se utiliza un estudio de variables como la temperatura, riego y humedad/ventilación, con el fin de integrar técnicas actuales de grifería, sistemas de agua y control de acciones en la autogestión de un sistema que permita obtener datos y experiencias de mejora en cultivos agrícolas de la V región. Para esto fue necesario recopilar información agrícola en torno al diseño de invernaderos a modo de estandarizar los procesos como también conocer, comprender e incorporar las técnicas existentes en la implementación de organismos autómatas en metodologías de cultivo. Para entender de mejor manera lo expuesto, a continuación se dan a conocer los contenidos de cada capítulo y con esto referenciar los temas abordados En el primer capítulo se expone la identificación del proyecto y las características del terreno en el cual se realiza el emplazamiento, indicando los datos de importancia y el antes y el después de la zona asociada. Por otro lado se indican los objetivos y procedimientos llevados a cabo a fin de tener una idea clara de la intención y alcance de este estudio. El segundo capítulo entrega información práctica del desarrollo actual de este tipo de proyectos en distintos lugares de la zona central, sumando material visual de visitas a terreno a fin de complementar esta iniciativa. Por otro lado se añaden antecedentes históricos, normas, conceptos y definiciones de los invernaderos actuales, en paralelo se presentan conocimientos estructurales de apoyo y soporte, tipos de invernaderos, ventajas y desventajas, tipos de recubrimientos (polímeros y vidrio) junto con sus características principales. También se agregan definiciones y conceptos astronómicos y energéticos relacionados con la zona en la que se desarrolla el estudio. Finalmente se presentan los conocimientos necesarios para entender de mejor manera las técnicas de regulación, control y mando de las variables involucradas. En el tercer capítulo se presentan los estudios de cálculo de cada sección del proyecto, el prototipo de análisis de cubierta, método de diseño estructural, análisis de soleamiento y selección de organismos de regulación y control. Aquí se exponen dos opciones de diseño a modo de comparar estructuralmente y posteriormente realizar un estudio de costos, y así conocer si se justifica la selección de material, herramientas y equipos reuniendo conceptos de seguridad, rendimiento y estética. Con esto se dan a conocer las condiciones que afectan directamente el diseño de los módulos, las variaciones necesarias a fin de obtener altos índices de captación solar y en general la disposición definitiva de los elementos de control, grifería y sistemas de agua. Se pretende en este capítulo exponer las condiciones que permitan asegurar un diseño confiable y real. En el cuarto capítulo se presentan los costos de cada organismo involucrado en los procesos, con la idea de poder estimar la inversión en base a un flujo neto de costos y verificar si es o no factible su fabricación, a su vez se propone un concepto de mantenimiento asociado a los elementos participativos como la condiciones de emplazamiento del proyecto. Finalmente se integran anexos correspondientes a cada sección del trabajo, catálogos y los planos modulares de las naves. En el primer capítulo se expone la identificación del proyecto y las características del terreno en el cual se realiza el emplazamiento, indicando los datos de importancia y el antes y el después de la zona asociada. Por otro lado se indican los objetivos y procedimientos llevados a cabo a fin de tener una idea clara de la intención y alcance de este estudio. El segundo capítulo entrega información práctica del desarrollo actual de este tipo de proyectos en distintos lugares de la zona central, sumando material visual de visitas a terreno a fin de complementar esta iniciativa. Por otro lado se añaden antecedentes históricos, normas, conceptos y definiciones de los invernaderos actuales, en paralelo se presentan conocimientos estructurales de apoyo y soporte, tipos de invernaderos, ventajas y desventajas, tipos de recubrimientos (polímeros y vidrio) junto con sus características principales. También se agregan definiciones y conceptos astronómicos y energéticos relacionados con la zona en la que se desarrolla el estudio. Finalmente se presentan los conocimientos necesarios para entender de mejor manera las técnicas de regulación, control y mando de las variables involucradas. En el tercer capítulo se presentan los estudios de cálculo de cada sección del proyecto, el prototipo de análisis de cubierta, método de diseño estructural, análisis de soleamiento y selección de organismos de regulación y control. Aquí se exponen dos opciones de diseño a modo de comparar estructuralmente y posteriormente realizar un estudio de costos, y así conocer si se justifica la selección de material, herramientas y equipos reuniendo conceptos de seguridad, rendimiento y estética. Con esto se dan a conocer las condiciones que afectan directamente el diseño de los módulos, las variaciones necesarias a fin de obtener altos índices de captación solar y en general la disposición definitiva de los elementos de control, grifería y sistemas de agua. Se pretende en este capítulo exponer las condiciones que permitan asegurar un diseño confiable y real. En el cuarto capítulo se presentan los costos de cada organismo involucrado en los procesos, con la idea de poder estimar la inversión en base a un flujo neto de costos y verificar si es o no factible su fabricación, a su vez se propone un concepto de mantenimiento asociado a los elementos participativos como la condiciones de emplazamiento del proyecto. Finalmente se integran anexos correspondientes a cada sección del trabajo, catálogos y los planos modulares de las naves.