Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de investigacin

 

Anlisis de un sistema automtico para controlar el microclima y mejorar las condiciones de germinacin y enraizamiento

 

Analysis of an automatic system to control the microclimate and improve germination and rooting conditions

 

Anlise de um sistema automtico para controlar o microclima e melhorar as condies de germinao e enraizamento

Telmo Jess Gerardo Moreno-Romero I
telmomoreno@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0002-9354-5995
,Mishell Carolina Moreno-Samaniego III    
mishell.moreno@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5679-5485
Jorge Isaas Caicedo-Reyes II    
iscarey@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0001-9875-6348
,Danny Santiago Tite-Pilaguano IV
danny.stite@gmail.com
https://orcid.org/0000-0003-4680-4947
 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

*Recibido: 28 de mayo del 2021 *Aceptado: 25 de junio del 2021 * Publicado: 02 de julio del 2021

       I.            Especialista en Computacin Aplicada al Ejercicio Docente, Master en Ciencias, Ingeniero Mecnico, Docente Escuela de Ingeniera Mecnica, Escuela Superior Politcnica del Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

    II.            Magister en Diseo Mecnico, Ingeniero Mecnico, Formacin de Formadores, Docente Escuela de Ingeniera Mecnica, Escuela Superior Politcnica del Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

III.            Master Universitario en Biologa Celular y Molecular, Bioqumica Clnica, Docente Escuela de Ingeniera Mecnica, Escuela Superior Politcnica del Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

IV.            Ingeniero Mecnico, Investigador Independiente, Ecuador.

 

Resumen

Actualmente, varias especies de plantas ornamentales son importadas en el Ecuador, generando altos costos de inversin al productor. El objetivo de esta investigacin fue analizar, disear y construir un sistema automatizado de control microclimtico para la germinacin y enraizamiento de estas plantas. Se determinaron los valores de los parmetros climticos necesarios para la germinacin y enraizamiento de especies como Cyclamen, Begonia, Poinsettia y Geranio. Se dise un prototipo experimental, iniciando con el modelado de la cmara, y se seleccionaron los equipos de calentamiento, ventilacin, nebulizacin y renovacin del aire al interior de la cmara. Las variables climticas se controlaron por el microordenador Raspberry Pi3B+, que, mediante una interfaz grfica creada por programacin, interpreta los datos obtenidos por sensores de humedad y temperatura dentro de la cmara; y las compara con los parmetros seteados por el usuario para finalmente emitir la orden de encendido o apagado de los equipos. Las pruebas se realizaron por el lapso de 2 meses con 1000 semillas y 1000 esquejes de cada especie en condiciones normales de clima. Fuera de la cmara se obtuvo un porcentaje de eficiencia del 30-40% y dentro de la cmara automatizada se obtuvo un 80-90% de semillas germinadas y esquejes enraizados, concluyendo que el proyecto define buenos resultados.

Palabras Clave: Diseo mecnico; agronoma; cmara de germinacin; microclima; enraizamiento; germinacin; microordenador.

Abstract

Nowadays, several species of ornamental plants are imported in Ecuador, generating high investment costs to the producer. The objective of this research was to analyze, design and build an automated microclimate control system for the germination and rooting of these plants. The necessary values of the climatic parameters for the germination and rooting of species such as Cyclamen, Begonia, Poinsettia and Geranium were stablished. An experimental prototype was designed, starting with the modeling of the chamber, and selecting the equipment for heating, ventilation, nebulization, and air renewal inside of the chamber. The climatic variables were controlled by the Raspberry Pi3B+ microcomputer which, through a graphical interface created by programing, interprets the data obtained by the humidity and temperature sensors located inside the chamber. And then, it compares them with the parameters set by the user to finally issue the order to turn the equipment on/off. The tests were carried out for a period of 2 months with 1000 seeds and 1000 cuttings for each specie, in normal weather conditions. Finally, important results were shown, outside the chamber we obtained an efficiency percentage of 30-40% and inside of the automated chamber an 80-90% efficiency, by the indicator of the germinated seeds and rooted cuttings, concluding that the project defines good results.

Keywords: Mechanical design; agronomy; germination chamber; microclimate; rooting; germination; microcomputer.

 

Resumo

Atualmente, vrias espcies de plantas ornamentais so importadas para o Equador, gerando altos custos de investimento para o produtor. O objetivo desta pesquisa foi analisar, projetar e construir um sistema de controle microclimtico automatizado para a germinao e o enraizamento dessas plantas. Foram determinados os valores dos parmetros climticos necessrios germinao e enraizamento de espcies como Ciclmen, Begnia, Poinstia e Gernio. Foi elaborado um prottipo experimental a partir da modelagem da cmara, sendo selecionado o equipamento de aquecimento, ventilao, nebulizao e renovao do ar no interior da cmara. As variveis ​​climticas foram controladas pelo microcomputador Raspberry Pi3B +, que, por meio de uma interface grfica criada por programao, interpreta os dados obtidos por sensores de umidade e temperatura no interior da cmara; e os compara com os parmetros definidos pelo usurio para finalmente emitir a ordem de ligar ou desligar o equipamento. Os testes foram realizados por um perodo de 2 meses com 1000 sementes e 1000 estacas de cada espcie em condies climticas normais. Fora da cmara, foi obtida uma porcentagem de eficincia de 30-40% e dentro da cmara automatizada, 80-90% de sementes germinadas e estacas enraizadas foram obtidas, concluindo que o projeto define bons resultados.

Palavras-chave: Mechanical design; agronomia; cmara de germinao; microclima; enraizamento; germinao; microcomputador.

 

Introduccin

Con el auge de la tecnificacin y automatizacin de los procesos industriales, en los ltimos aos se ha involucrado al sector agrcola en esta clase de procesos, tecnificando sus cultivos, con el objetivo de hacerlos cada vez ms eficientes y productivos, y por ende tener la capacidad de competir con los dems pases en los tratados de libre comercio. (1)

Con esta prctica, se espera que las condiciones ambientales sean benficas para que ayuden a la germinacin de semillas y enraizamiento de esquejes. Sin embargo, bajo esta modalidad, se invierte una considerable cantidad de tiempo y dinero.

La instalacin de invernaderos tecnificados y cmaras de germinacin de semillas han logrado que el agricultor obtenga buenos resultados en cualquier temporada. En el presente estudio, se define un proceso mediante el cual se detallan los equipos, controladores y parmetros de programacin necesarios para que la germinacin y enraizamiento de las semillas o esquejes al interior de la cmara sea lo ms eficiente posible, basndonos en un sistema automatizado capaz de controlar un microclima.

A nivel mundial, la agricultura se ha visto afectada por factores externos como la lluvia, el viento, el granizo, altas o bajas temperaturas. Sin embargo, los agricultores han buscado mtodos que mejoren las condiciones generando altas expectativas en la calidad de sus productos. Actualmente, los cultivos en climas controlados han aumentado y, con ellos, la demanda de tecnologa y recursos. Todo esto para controlar los factores de temperatura y humedad centralizada.

Ecuador es un pas donde gran parte del movimiento econmico, tanto interno como externo, depende de la agricultura. Gracias a esto, se emplean estudios que enfoquen sus investigaciones en la bsqueda de nuevas alternativas tecnolgicas para el desarrollo del sector agrcola con el objetivo de aumentar su produccin. Beneficiando a los agricultores para que puedan mejorar y fortalecer su calidad de vida. Es necesario plantear de manera urgente una revolucin tecnolgica en el agro. (1)

 

Marco terico

Para manejar el clima dentro de una cmara de germinacin o de un invernadero comn, se deben considerar las condiciones ambientales del exterior. Durante todo el da, las condiciones internas deben ser monitoreadas para que los encargados puedan activar los dispositivos de control de temperatura, humedad, radiacin y concentracin de CO2, muchas veces de manera manual.

 

 

Germinacin de semillas y enraizamiento de semillas

El proceso de germinacin de semillas consiste en el crecimiento desde un estado de reposo hasta el desarrollo de la planta. Para que la germinacin pueda ocurrir, son necesarios algunos factores externos e internos. Dentro de los factores externos (o extrnsecos) el ambiente juega un rol preponderante, incidiendo entonces la humedad, luz, gases y temperatura. (2)

Los factores climticos que afectan a la produccin agrcola, no solo en los invernaderos o cmaras de germinacin sino a la intemperie, son la luz, temperatura, humedad, niveles de concentracin de CO2, viento excesivo y lluvia. Por ello, si se logra tener un control automatizado mediante dispositivos o equipos en estos factores, se podr comprobar que las condiciones de cultivo y germinacin de plantas se incrementarn.

Para controlar todos estos parmetros necesitamos una serie de equipos e implementos que se utilizarn en diferentes ocasiones en funcin de la necesidad de la cmara de germinacin, y que deben ser instalados siguiendo normativas de seguridad y protocolos que vienen definidos en los manuales de cada equipo. (3)

Procurando minimizar este esfuerzo, se han desarrollado modernas tcnicas para el control de clima que nos permite depender cada vez menos de los factores climticos externos y poder mantener las condiciones favorables las 24 horas del da sin llegar a provocar daos biolgicos o fsicos en las semillas o las plantas. (4)

En el desarrollo de la programacin global del prototipo se utiliz un microprocesador RASPBERRY PI3B+. El software utilizado para la programacin del sistema de control automtico es una herramienta de programacin llamada Thonny, un entorno de desarrollo integrado para Python.

Finalmente, el proyecto fue realizado en el Cantn Patate en la Provincia de Tungurahua, a una altura de 2254 m.s.n.m, una temperatura que vara entre los 11 - 23 grados centgrados, y con un clima: templado-seco.

 

Materiales y mtodos

El enfoque de esta investigacin fue cuali-cuantitativo. Se analiz el proceso de enraizamiento en la cmara considerando los factores ptimos para lograr niveles relativamente altos de efectividad. Obtenindose un buen enraizamiento gracias a la aplicacin de un sustrato adecuado y a la generacin de un microclima dentro de la cmara de enraizamiento. Este estudio fue realizado in-situ. Es decir, el proceso experimental fue realizado en el sitio mismo de la instalacin del prototipo del sistema automatizado.

 

Materiales

En el presente anlisis se utilizaron los materiales que se detallan a continuacin:

         Esquejes

Los esquejes son secciones o fragmentos de ramas pequeas o tallos que se obtienen luego de la poda o de plantas llamadas madre o matriz utilizadas para la obtencin de estos.

         Semillas

Las semillas son el principal rgano reproductivo de la mayora de las plantas terrestres, las mismas desempean una funcin fundamental en la renovacin, persistencia y dispersin de las poblaciones vegetales asegurando de esta manera la sucesin biolgica del ecosistema. (5)

         Cmara de germinacin

Se considera una cmara de germinacin a un medio fsico construido y adaptado bajo condiciones ambientales ptimas para que las semillas inicien el proceso de germinacin y enraizamiento controlado sin afectar su estructura biolgica. Consta de un habitculo, construido en materiales que permitan el paso de luz, dentro del cual se generan condiciones ptimas de cultivo. Lo que se logra con este sistema es que la mayor cantidad de semillas colocadas dentro del compost en las bandejas, lleguen a la germinacin. (6)

Existe una gran diferencia entre las semillas germinadas al aire libre bajo condiciones normales y las que germinan bajo condiciones controladas. Estas diferencias radican principalmente en la cantidad de semillas germinadas, ya que en condiciones normales se logra un rendimiento mximo entre el 50% - 60%. Sin embargo, dentro de una cmara con un microclima controlado, se pretende obtener un 80% - 90% de xito en la germinacin y el enraizamiento.

 

Variables

En el presente anlisis se pretende analizar y controlar los siguientes parmetros:

 

 

         Microclima

Es considerado como un entorno o ambiente reducido que tiene diferentes condiciones ambientales a las encontradas en la misma rea. En el caso de la cmara de enraizamiento propuesta, se generan los siguientes datos:

Temperatura del piso: 21C - 22C

Temperatura de ambiente: 19C 20C

         Temperatura

El proceso de germinacin, como todos los procesos fisiolgicos, est afectado por la temperatura. Para cada clase de semillas existe una temperatura mnima y una mxima en la que ocurre la germinacin. Adems, dentro del rango de temperatura mnima y mxima, existe un punto en el que se obtiene una mxima germinacin y sta ocurre con mayor rapidez.; Este punto corresponde a la temperatura ptima, entre 19C - 27C. (4)

La variacin de la temperatura se encuentra estrechamente relacionada con la humedad; cuando la temperatura sube, el aire es capaz de absorber una mayor cantidad de humedad. Es por ello por lo que un control sobre la temperatura, tanto en exceso como en defecto, implica un control de la humedad. (3)

         Ventilacin:

Ventilacin forzada:

Se logra a travs de la instalacin de ventiladores helicoidales de gran caudal. Este sistema sirve para evacuar zonas de acumulacin de calor en las partes altas de invernaderos con pendiente. (6)

Clculo del caudal de ventilacin

Para realizar el clculo se tom como referencia el procedimiento seguido en el manual de ventilacin de Manuel Escoda (7). La principal razn de ventilar nuestra cmara de germinacin y enraizamiento es proporcionar un ambiente higinico, adems de mantener la temperatura adecuada para que las especies a cultivarse se desarrollen correctamente. Otra ventaja de una correcta ventilacin es que se puede controlar la humedad, el calor y despejar el ambiente de cualquier tipo de polucin mediante la renovacin del aire.

La ecuacin que se expone a continuacin servir para calcular el caudal de ventilacin necesario para la seleccin del equipo adecuado para la renovacin de aire:

(1)

Donde,

N, indica los cambios o renovaciones de aire por cada hora de acuerdo con la norma ISO Clase 8, que recomienda 10-20 renovaciones por hora para un cuarto limpio. Se tomar un valor promedio de 15 renovaciones por hora (15ren/h).

, representa el gasto total (

, indica el volumen total de la cmara de germinacin y enraizamiento )

Reemplazando los datos, obtenemos el caudal de ventilacin necesario para la cmara de germinacin y enraizamiento:

Con este valor de caudal, seleccionamos nuestro extractor de aire con la ayuda de un catlogo de equipos de ventilacin.

         Humedad

El agua es fundamental para que se inicie el proceso de germinacin. La humedad del suelo hidrata la semilla, lo que produce el desarrollo del embrin que rompe la cubierta. La raz se hunde hacia la tierra mientras que el tallo crece hacia el exterior formando la plntula. La humedad relativa se debe mantener entre el 90% y 95%. (7)

Nebulizacin a alta presin (Fog system)

Se trata de una serie de boquillas colocadas a lo largo de tuberas timbradas para soportar presiones de trabajo de 60-70 bares (se necesita un mnimo de 40 bares de presin). El caudal de agua que se vaporiza por boquilla se encuentra en un promedio de 5 L/h (60-70 bares). El diseo de la boquilla es muy importante ya que el tamao de gota debe ser lo suficientemente pequeo para favorecer su evaporacin en el aire, adems de ofrecer la calidad de una pulverizacin seca. El chorro de agua choca con un obstculo en la boquilla que provoca la formacin de un cono de gotas, de las cuales el 95% son menores a 20 micras de dimetro, evitando la formacin de charcos en ciertas zonas ya que de lo contrario el proceso de germinacin se vera afectado. (8)

Actualmente, Fog System es el mejor sistema para bajar la temperatura y aumentar la humedad, debido a que provoca una fina gota que se evapora en el ambiente y no llega a mojar la planta. Por esta razn, usaremos el equipo Nebulizador Foggy Home que es un efectivo sistema nebulizador de fcil instalacin para la climatizacin de exteriores de hasta 35 m2, permitiendo un perfecto nebulizado de agua. Dispone de una potente bomba de 40 bares y un programador de tiempos, donde se consigue una refrigeracin natural con muy poco nivel de ruido. Adems, contiene 6 difusores con conectores rpidos.

         Calefaccin

Los motivos por los que en determinadas circunstancias es importantes aumentar la temperatura, tanto en el interior de un invernadero como en las cmaras de germinacin, son las de incrementar la velocidad de crecimiento de las plantas, reducir la humedad relativa del ambiente y eliminar riesgos de heladas. (9)

Calefaccin por suelo radiante.

En el proceso intervienen las resistencias calefactoras que estn hechas de alambre compuesto por una aleacin de cobre, cromo y nquel. Esta combinacin de metales es comnmente hecha con una proporcin de ocho partes de nquel y con las dos restantes de cromo. Esto debido a que se logra una fuerte resistencia a las altas temperaturas; el flujo de electrones por los conductores procura un corto circuito controlado por un trasformador que proporciona la potencia necesaria para calentar el conductor sin llegar a fundir el metal. (10)

La calefaccin por suelo radiante, desde el punto de vista funcional, no difiere mucho de la calefaccin por agua caliente, la ventaja es su fcil instalacin y gastos ms bajos.

En la Tabla 1 se muestran datos sobre los tiempos de germinacin y enraizamiento de ciertas variedades de plantas. Se reportan tambin las condiciones ambientales para la cmara de enraizamiento artificial, que se tomar como referencia para sestear el sistema de control.

 

Tabla 1: Datos requeridos para la cmara de germinacin y enraizamiento

Especie

Tiempo germinacin/ enraizamiento

Humedad sustrato

Temperatura sustrato

Humedad

Ambiente

Luz

(Lux)

PH

Sustrato

Begonia

28-35 das

Saturado (100%)

Da 1-11

Medio (50%)

Da 12

Humedad (40%)

A partir del da 14.

23C

100%

100-1000

5,5-5,8

Cyclamen

21-25 das

75% y 50%

18C-20C

90%+

35.000

5,5-5,8

Geranium

10-14 das

50%

18-21C

75-90%

30.000

5,5-5,8

Poinsettia

15 das

50% constante

22-25C

75-90%

20.000

5,5-5,8

 

Resultados y discusin

Prototipo Experimental

 

A)	B)

Figura 1: A) Distribucin de los equipos en la cmara. B) Diagrama de conexin elctrica y electrnica del sistema automtico.

 

En los esquemas mostrados en la Fig.1. Se puede apreciar a) la distribucin de los equipos en el sistema construido, perteneciendo a la parte mecnica los siguientes subgrupos:

         Tablero de control

         Caja de control elctrico

         Lneas de resistencias elctricas

         Bomba de nebulizacin y nebulizadores

         Ventiladores

Sensores (temperatura, humedad)

En la Fig.1. (b) se puede apreciar el plano de conexin de los componentes del sistema automtico. Pertenecen a la parte elctrica y electrnica de la cmara de germinacin y enraizamiento los siguientes elementos:

         Breakers

         Rels Estado solido

         Interruptores de posicin

         Raspberry Pi3 B+

         Contactor circuito de potencia

         Contactor circuito de control

         Fuente Convertidor

         Transformador

         Electrovlvula

Aspecto del software utilizado para controlar los parmetros climticos de la cmara de germinacin

 

A)	                                                                                 B) 
   
     C)

Figura 2: A) Pantalla Principal del sistema de control automtico. B) Pantalla de seteo de los parmetros climticos. C) Pantalla de control Manual (Testeo)

 

 

Pruebas de temperatura

 

Da

Temperatura Mnima (C)

Temperatura Mxima (C)

1

8

22

2

10

32

3

9

24

4

12

30

5

10

22

6

11

30

7

8

26

Tabla 2: Datos de la temperatura mnima y mxima exterior a la cmara de germinacin durante una semana

 

 

 

 

 

 


Grfico 1: Curva Temperatura mnima y mxima al exterior de la cmara

 

Tabla 3: Datos de la temperatura mnima y mxima en el interior de la cmara sin control automtico durante una semana

Da

Temperatura Mnima (C)

Temperatura Mxima (C)

1

16

34

2

14

32

3

10

24

4

12

28

5

16

35

6

14

32

7

12

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Grfico 2: Curva Temperatura mnima y temperatura mxima al interior de la cmara

Temperatura Exterior (C)

Temperatura Ambiente (C)

Temperatura del Piso (C)

8

16,5

20,1

10

17,3

20,5

12

18,2

21,1

15

19,1

21,5

22

20,2

22,1

24

21,6

22,5

25

22,1

22,3

26

23,6

22,2

28

24,4

21,7

35

24,8

21,3

Tabla 4: Medicin de la variacin de las temperaturas durante el da.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Grfico 3: Curva temperatura Ambiente, Temperatura Piso vs Temperatura Exterior con el funcionamiento del sistema de control automtico del microclima.

 

Temperatura

Exterior (C)

Temperatura

Ambiente (C)

Humedad

Relativa (%)

8

17

80,3

10

17

82,2

12

18

84,6

15

19

85,1

22

20

87,3

24

21

88,2

25

22

89,7

26

23

90,5

28

24

91,2

35

24

90,1

Tabla 5: Datos de la variacin de la humedad relativa con respecto al cambio de temperatura durante el da.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Grfico 4: Curva temperatura Ambiente y Humedad relativa dentro de la cmara

En la Fig.2 se evidencian las diferentes pantallas que sirven para controlar la funcionalidad de cada uno de los equipos antes de poner en marcha el sistema automtico de control de microclima.

En esta interfaz se ubicarn los valores de temperatura, humedad y temperatura del piso del sistema de control (On/Off), segn explica la tabla 1, dependiendo de la variedad con la que se vaya a trabajar.

La Tabla 2. Muestra los datos de la temperatura mxima y mnima tomados durante 7 das al exterior de la cmara de germinacin y enraizamiento con perturbaciones ambientales. En cambio, el Grfico 1. Muestra la curva temperatura mnima vs temperatura mxima. Se puede observar que existen rangos notorios con mnimo de 8C y mximos de 30C. Es decir, existen niveles muy drsticos de descenso y ascenso, esto provoca que las semillas y esquejes no germinen ni enracen de manera correcta. Existe la posibilidad de prdida de plantas que no llegan a germinar o enraizar por factores climticos al encontrarse a la intemperie.

La Tabla 3. Nos muestra los datos tomados de las temperaturas mximas y mnimas al interior de la cmara durante 7 das, sin encender el control de microclima. El grfico 2., representa los valores de dichas temperaturas mnimas y mximas al interior de la cmara. Se puede evidenciar que el microclima sin el funcionamiento del sistema de control automtico cuenta con valores de temperatura que varan en amplios intervalos; como en el caso de la temperatura mnima cuyo intervalo es (10-16) C, y la temperatura mxima vara dentro del intervalo (24-35) C. Esta variacin de temperatura del microclima no controlado impide que la semilla o el esqueje no desarrollen normalmente produciendo prdidas de materia prima y consecuentemente un bajo porcentaje de germinacin y enraizamiento.

La tabla 4. Muestra los datos obtenidos de las temperaturas medidas al exterior de la cmara y las temperaturas medidas en el interior, y en el piso al interior de la cmara cuando el sistema de control automtico est funcionando. El grafico 3., indica cual es el comportamiento de la temperatura durante el funcionamiento del sistema de control automtico evidencindose que la temperatura al interior de la cmara, el microclima, presenta una variacin con rangos bastante cercanos y uniformes que se establecen con mnimos de 16,5C y mximos de 24,8C. Esta variacin uniforme se debe al funcionamiento de los diferentes equipos que se activan o desactivan cuando hay ascenso o descenso de temperatura, respectivamente, generando las condiciones adecuadas de temperatura y humedad para que las semillas y esquejes germinen y enracen, cumplindose de esta manera el objetivo del presente estudio.

Cabe destacar que los valores establecidos por el usuario se pueden establecer y modificar dependiendo de la necesidad del usuario con la ayuda del software creado en el microordenador Raspberry Pi3 B+.

En la tabla 5, se muestran los valores de la temperatura ambiente medidos tanto al exterior como dentro de la cmara, adems de registrar la variacin de la humedad relativa, durante un da, y con el sistema de control automtico en funcionamiento, el cual mantiene la temperatura interior de la cmara dentro del rango seteado por el usuario. Este registro de datos se realiza con la finalidad de evidenciar cmo vara la humedad relativa en funcin de la temperatura ambiente durante el da.

En el grfico 4., se representan los datos de la tabla, evidenciando como la humedad relativa vara a la par con la temperatura ambiente, es decir, que mientras ms altas son las temperaturas, ms humedad existir al interior de la cmara. Este fenmeno se produce debido a que, al elevarse la temperatura del ambiente, se encienden los ventiladores que a su vez modifican la humedad relativa; lo que provoca que el sistema de nebulizacin entre en accin y de esta manera se logra aumentar la humedad relativa y facilitar el descenso de la temperatura ambiente en el interior de la cmara para mantenerla dentro del rango adecuado.

 

Resultados

En el presente anlisis fue necesario realizar un cultivo de 1000 semillas y 1000 esquejes de las variedades planteadas en la cmara tipo tnel con un volumen de 20,88 m^3, a diferencia de lo expuesto por Tulimn (6) que usa una cmara con un volumen de 1 m^3, esta variante se ha realizado con la finalidad de poseer ms espacio para ubicar el mayor nmero de bandejas posibles con semillas y esquejes destinados a la germinacin y enraizamiento. Calculndose alrededor de 10000 plantas por cada ciclo a diferencia del proyecto anterior cuya capacidad alcanza alrededor de 2000 plantas.

A lo largo de la ejecucin del proceso, se realizaron revisiones peridicas en las que se hizo un registro fotogrfico para visualizar el avance del crecimiento de dichas plantas.


Figura 3: Fase inicial del proceso de germinacin

 


Figura 4: Fase final del proceso de germinacin

 

Las semillas destinadas para este estudio fueron adquiridas de empresas distribuidoras siendo semillas certificadas, y los esquejes fueron tomados de plantas matrices, las mismas que fueron insertados en bandejas que se ubicaron a su vez en el piso de la cmara y, una vez transcurrido el lapso de dos meses correspondiente al tiempo de germinacin y enraizamiento, se observa que la mayora de las semillas y esquejes han logrado germinar o enraizar, respectivamente.

Posteriormente, se realiz el conteo de los esquejes para determinar que en el presente ensayo se obtuvo un porcentaje de mortalidad de 10% a 20%.

Realizando ensayos con todas las variedades del presente estudio, se los compar con un proceso de germinacin y enraizamiento al aire libre obteniendo los siguientes resultados:

Condiciones normales al aire libre: fuera de la cmara se obtuvo un rango del 30% al 40% de efectividad de germinacin de semillas y enraizamiento de esquejes. En condiciones normales, germinaron o enraizaron solamente 300 - 400 semillas o esquejes de cada 1000 unidades sembradas en un periodo de 3 meses.

Cmara Automatizada: con las condiciones controladas de temperatura del piso, humedad y renovacin de aire en el interior de la cmara, se obtuvo un rango del 80% a 90% de efectividad de germinacin de semillas y enraizamiento de esquejes. De cada 1000 semillas o esquejes ensayados germinaron o enraizaron 800 a 900 durante el perodo de ensayo que fue de 3 meses.

Es importante acotar que la mayora de las cmaras de germinacin existentes, que cuentan con un microclima controlado, poseen dimensiones relativamente pequeas. Por tal motivo se ensay en una cmara de mayores dimensiones obteniendo buenos resultados. Sin embargo, existe la posibilidad de perfeccionar an ms la cmara de germinacin y enraizamiento con la finalidad de subir el porcentaje de germinacin necesario para la germinacin de ciertas variedades especiales que lo requieran, ya sea mediante la implementacin de materiales aislantes en el piso, el uso de lmparas que aporten calor al ambiente o simplemente para asegurar la iluminacin (lux).

 

Discusin

En un estudio realizado en Research Centre for Plant Growth and Development, School of Biological and Conservation Sciences, en la Universidad de KwaZulu-Natal Pietermaritzburg en Sudfrica, por MG. Kulkarni y col. (11), se ha demostrado los efectos de la temperatura y la luz en la germinacin de semillas de dos especies de plantas.

El estudio determina que para temperaturas de 25 C y alternando 25/20 C tuvieron un significativo (P <0.05) efecto sobre la germinacin de semillas de A. pachychlamys, dando como resultado un 100% de germinacin en 16:8h en condiciones claro/oscuro. El mayor porcentaje de germinacin fue registrado a una temperatura constante de 20 C (87%) y temperaturas alternas de 25/20 C (90%) para D. robusta.

Las semillas de A. pachychlamys exhibieron significativamente mayor germinacin (100%) bajo condiciones oscuras, en comparacin con 87,5% de germinacin bajo luz constante. Estos resultados que concuerdan con la presente investigacin y, por tal motivo, no se consider el uso de luz para las variedades estudiadas, pero tampoco se descartan ya que se podra realizar un estudio adicional experimental en el futuro.

Adems, en el estudio citado se destaca la importancia del control de microclima ya que las diferentes temperaturas influenciaron significativamente en la supervivencia de las plntulas y el crecimiento de las dos especies analizadas.

En otro estudio realizado en la Universidad Federal de Mato Grosso (UFMT), por Reinaldo de Souza y col. en Cuiab, Brasil (12), se ha demostrado que el mayor porcentaje final de germinacin se observ a temperaturas constantes de 20, 25 y 30 C, con valores superiores al 90%. No se observ germinacin a 15 C y a 20 - 35 C no se form la parte area de la planta durante el perodo de evaluacin. Estos resultados indican que la mejor temperatura para la germinacin (25 C) tambin fue la mejor para el crecimiento inicial de las plntulas, especialmente el crecimiento de las races. Estos resultados concuerdan con el presente estudio, ya que se ha determinado que un gran porcentaje de germinacin depende de una temperatura constante o con un rango relativamente pequeo de variacin. Adems, se comprob la utilidad de un control de microclima para garantizar la estabilidad de las condiciones ambientales en la adecuada germinacin y enraizamiento, usando equipos de bajo costo y de fcil instalacin. Cabe destacar que en el presente estudio se estudiaron diferentes variedades como son Cyclamen, Begonia, Poinsettia y Geranium.

 

Conclusiones

Al disear y construir un control automtico de microclima para la cmara de germinacin y enraizamiento, se logr controlar efectivamente los parmetros agroclimticos necesarios para obtener un buen porcentaje de germinacin o enraizamiento de las plantas dedicadas a este estudio, adems se consideran las siguientes ventajas:

         Control de la temperatura homognea

         Instalacin rpida

         No requiere gastos de mantenimiento

         No degrada el medio ambiente

         Bajo consumo de energa

         Evita el moho y la contaminacin por microorganismos patgenos causantes, principalmente, de problemas respiratorios.

El parmetro temperatura ambiente fue controlado eficientemente a diferencia de la temperatura del piso, ya que se pierde calor por conveccin del mismo y en los das donde las temperaturas descienden abruptamente, el sistema permanece encendido toda la noche.

Se concluye que la cmara de germinacin y enraizamiento da buenos resultados ya que las especies germinadas en condiciones normales de clima, fuera de la cmara, obtuvieron un porcentaje de eficiencia de entre el 30 - 40%. Dentro de la cmara, con la ayuda del sistema automtico, se obtuvo una eficiencia entre el 80 - 90% (porcentaje de semillas germinadas y/o esquejes enraizados), pudindose mejorar an ms estos valores.

 

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