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ESTUDIO DE FACTIBILIDAD EN EL DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN INVERNADERO CON SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE BAJO COSTO CON ÉNFASIS EN EL CONTROL DE LA HUMEDAD, RIEGO E ILUMINACIÓN

ROMARIO QUIROZ CHAVERRA

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL CARIBE CECAR FACULTA DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS SINCELEJO – SUCRE 2015

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD EN EL DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN INVERNADERO CON SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE BAJO COSTO CON ÉNFASIS EN EL CONTROL DE LA HUMEDAD, RIEGO E ILUMINACIÓN

ROMARIO QUIROZ CHAVERRA

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO DE SISTEMAS

DIRECTOR DE PROYECTO: ING. ELKIN QUIÑONES AGAMEZ.

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL CARIBE CECAR FACULTA DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS SINCELEJO – SUCRE 2015 2

AGRADECIMIENTOS

El presente proyecto es el resultado de todos los conocimientos adquiridos a través de nuestra formación académica en la corporación universitaria del caribe CECAR. Gracias damos a Dios por habernos permitido llegar hasta donde estamos. Agradecemos a todos nuestros docentes, gracias por su paciencia y enseñanzas. Agradecemos a nuestros amigos y familiares quienes de una u otra forma influyeron en nosotros para sacar adelante este proceso. Finalmente agradecimiento a la universidad por abrirnos las puertas a todos nosotros lo que tenemos el deseo de formarnos como grandes profesionales competitivos y personas de bien.

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INTRODUCCIÓN

Se vive en una época donde desafortunadamente las condiciones del medio ambiente afectan en gran porcentaje a la sociedad que trabaja en el campo, a pesar de las constantes luchas por parte de los gobernantes para tratar de mitigar estas, es irracional decir que se pondrá fin del todo a los efectos dañinos que las grandes industrias le hacen al planeta. Se ven cambios inesperados del clima, sequias que acaban con la agricultura y el campo entro otros factores que se ven reflejados hoy por hoy en las zonas rurales.

Por su parte, los invernaderos en Colombia son utilizados con la finalidad de cultivos ya que la automatización de invernaderos es muy reducida, los pocos proyectos de automatización han llevado a procesos más eficientes. Por lo anterior expuesto es de suponer que habrá un aumento en la demanda de sistemas de telecontrol, telemetría, software de aplicación, sensores y actuadores que permitan un control de los parámetros que intervienen en la obtención de un ambiente artificial con invernadero

Es por esta razón que nace el propósito del presente proyecto, que busca brindar apoyo a las zonas de agricultura en la región Sucreña, para que de tal modo puedan trabajar en sus cultivos sin temor a que un cambio climático brusco pueda afectar sus cosechas y por ende afectar negativamente a su familia dado que este es el sustento con el cual se mantienen. Son los investigadores el futuro del progreso y bienestar de la región, por ello se animan a promover y brindar alternativas de agricultura en los campos. Todo esto gracias a que si se controla y monitorizan los cultivo va a ser menos propenso las pérdidas, aumentando las ganancias que recibirán los campesinos para el sustento de sus familias.

El impacto que prevalece en este proyecto es el impacto social y ambiental, de modo que a mediano plazo se espera que este proyecto logre crear conciencia del

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uso de las tecnologías ante la comunidad más apta para colaborar, también se esperaría que surjan semillas para la creación de una fundación sucreña sin ánimos de lucro, que se interese por la ayuda y progreso de la región, apoyando a todas aquellas personas que verdaderamente necesiten una mano que las ayude salir adelante

1. LÍNEA DE INVESTIGACION

La línea de investigación sobre la cual se fundamenta el presente proyecto es Redes y Sistemas puesto que es la disciplina que nos ofrece los fundamentos adecuados para llevar acabo la puesta en marcha del análisis de red.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION

2.1 DESCRIPCION DEL PROBLEMA

En la antigüedad, no existían invernaderos como los que se conocen en la actualidad hoy día aunque si se conocían diferentes prácticas para cultivar hortalizas y flores fuera de temporada (López y Pérez-Parra 2009). Los primeros pasos hacia los invernaderos fue la construcción y el uso de camas móviles con plantas. En el siglo XV, en el norte de Italia y en el sur de Alemania llegaron a ser muy comunes el uso de cabañas para la protección en invierno, existiendo unas pocas hectáreas.

Un elemento que determina la estructura del invernadero es el sistema de ventilación. La ventilación es la herramienta más utilizada para refrigerar el invernadero. (López y Pérez-Parra 2009) Un diseño adecuado de las ventanas, en cuanto a tamaño, forma y localización en el invernadero, incrementa el número de

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renovaciones de aire del invernadero pudiendo permitir unos niveles de temperatura, humedad y CO2 adecuados para los cultivos. Los tipos de ventanas presentes en los invernaderos son muy diversos y han seguido un desarrollo paralelo al de la estructura del invernadero. Podemos encontrar ventanas tipo artesanal, muy sencillas de apertura manual y otras tipo industrial, más complejas, automatizadas y diseñadas mediante programas de simulación de ventilación (López y Pérez-Parra 2009).

Por su parte, el cultivo bajo invernadero siempre ha permitido obtener producciones de primor, de calidad y mayores rendimientos, en cualquier momento del año, a la vez que permiten alargar el ciclo de cultivo, permitiendo producir en las épocas del año más difíciles y obteniéndose mejores precios (Bouzo y Gariglio, 2008). Este incremento del valor de los productos permite que el agricultor pueda invertir tecnológicamente en su explotación mejorando la estructura del invernadero, los sistemas de riego localizado, los sistemas de gestión del clima, entre otros, que se reflejan posteriormente en una mejora de los rendimientos y de la calidad del producto final (Bouzo y Gariglio, 2008).

Desde la misma manera, el invernadero debe de proporcionar unas condiciones climáticas óptimas para el crecimiento de los cultivos (López y Pérez-Parra 2009).. El diseño de un invernadero influye directamente en esas condiciones por lo que la estructura se debe de enfocar para: incrementar la transmisividad a la radiación, reducir el consumo de energía, hacer eficiente el uso de la ventilación, tener la estructura una resistencia adecuada, tener un coste reducido y bajo en el manejo (López y Pérez-Parra 2009). La aceptación del invernadero como un sistema biofísico, donde están presentes e interaccionan entre sí los componentes del clima con el cultivo, permite un mejor diseño del el invernadero, de los equipos de climatización y gestión del clima (López y Pérez-Parra 2009).

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En consecuencia, en Colombia la incorporación en el invernadero de innovaciones técnicas (nuevos materiales, dispositivos de control), las mejoras en el manejo de cultivo y la utilización de variedades más productivas que presentan mayores tasas fotosintéticas con índices de cosecha más altos o aquellas mejor adaptadas o de mayor eficiencia en el uso de la radiación permiten superar paso a paso la producción potencial (Lorenzo 2012). Aunque conviene considerar que la implementación en el invernadero de nuevas innovaciones técnicas modifica la respuesta de la planta que, a su vez, interacciona con el clima del invernadero y, por tanto, se requieren generalmente cambios en los valores de las consignas de control. Los modelos biofísicos pueden ser herramientas útiles para predecir estas variaciones (Lorenzo 2012).

Aunado a lo anterior, en Colombia la producción de un cultivo es el resultado de un proceso complejo, integrado por diferentes subprocesos cuyos cambios se manifiestan a distinta escala temporal (Lorenzo 2012). A corto plazo, la producción depende fundamentalmente de la disponibilidad de asimilados para la formación de materia seca, es decir del balance neto de carbono (diferencia entre la ganancia por fotosíntesis y la pérdida por respiración) y, a largo plazo, de la acumulación de materia seca y de su distribución hacia los frutos (Lorenzo 2012).

2.2 FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Qué porcentaje de familias que se dedican a la agricultura en nuestra región sucreña y que con las necesidades inherentes a las que deja el cambio climático, se beneficiarían de esta gran tecnología a tal punto de llegar a poder implementar sus propios invernaderos para su sustento y el de sus familiares?

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3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

3.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar la factibilidad en el diseño e implementación de un invernadero con sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región.

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Diseñar el sistema de controladores a bajos costos con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región.  Controlar los sistemas de irrigación, iluminación y humedad haciendo uso de micro controlador con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región.  Implementar el modelo de sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región.

4 JUSTIFICACION

La realización de este proyecto traería consigo grandes beneficios tanto para la sociedad o comunidad más vulnerable como para aquellas empresas u organizaciones que estarían dispuestas a implementar nuestro sistema. En cuanto a esas personas

naturales se buscará, generar conciencia de las distintas

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alternativas de cultivo con las que se cuenta hoy en día gracias a las tecnologías, aquellas que estén dispuestas a recibir de los servicios se les brindará la suficiente capacitación en cuanto al mantenimiento e implementación de estos sistemas invernaderos, el cual se destacará por su bajo costo de adquisición, lo cual les permitirá poder tener un correcto control de sus cultivos.

De esta forma, con la iniciativa, el departamento de sucre contará con las iniciativas de lograr ser más productivo, abriendo nuevas puertas de empleo para la lucha del progreso y bienestar de la comunidad. Se generará un buen impacto social ayudando a las familias más necesitadas, que son la gran mayoría

la

región, las cuales no cuentan con ayudas o apoyos de este tipo para así sacar adelante a sus familias.

Ahora bien, desde el punto de vista teórico, la investigación permitirá conocer las diferentes teorías que enriquecen el conocimiento en cuanto un invernadero con sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación, por lo cual el pensamiento se puede organizar para generar un nuevo conocimiento que ayude en el diseño e implementación del mismo.

Desde el punto de vista práctico, a través de implementar el modelo de sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación permitirá beneficiar todos los parámetros más relevantes en el cultivo de la región, ayudando a la población en los cultivos así como en el desarrollo de todas las actividades económicas y sociales de la población involucrada.

Desde el punto de vista metodológico, el estudio propicio la reflexión de saberes que ayudan en la construcción de instrumentos válidos y confiables que permitan determinar la factibilidad en el diseño e implementación de un invernadero con sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control

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de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región.

5 MARCO TEORICO

5.1 Marco de antecedentes

5.1.1 Contexto Internacional

El sistema de riego automatizado, permite optimizar el uso y manejo del agua en cultivos agrícolas, ya que se trata de una red inalámbrica de sensores para determinar cuándo se riega el cultivo. Los puntos de operación del sistema pueden ser programados a distancia a través de una página de Internet. El sistema es alimentado por baterías recargables que son cargadas por paneles fotovoltaicos. El sistema puede ser utilizado en áreas geográficamente aisladas, debido a su autonomía energética y bajo costo. El sistema forma parte de los productos generados durante el desarrollo del proyecto Innovación tecnológica de sistemas de producción y comercialización de especies aromáticas y cultivos élite en agricultura orgánica protegida con energías alternativas de bajo costo, con apoyo financiero del fondo sectorial SAGARPA-CONACYT.

La agricultura utiliza el 85% de los recursos hídricos disponibles a nivel mundial, y este porcentaje seguirá siendo dominante en el consumo de agua debido al crecimiento demográfico y a la demanda creciente de alimentos. En México, existe una urgente necesidad de crear estrategias para el uso sostenible del agua, basadas en la ciencia y tecnología, incluyendo mejoras técnicas, agronómicas, de gestión e institucionales relacionadas con el ahorro de agua en la agricultura para un desarrollo sostenible. Existen varios sistemas para lograr el ahorro de agua, desde los básicos como el riego programado hasta los más avanzados tecnológicamente, tales como el uso de redes satelitales comerciales que permiten

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obtener imágenes de alta resolución para evaluar las condiciones del cultivo y proporcionar oportunamente la cantidad de agua (Gutiérrez, Porta, Romero, y Villa 2012).

5.1.2 Contexto Nacional

Este desarrollo se origina en la Universidad Pedagógica Y Tecnológica de Colombia (UPTC) Duitama-Colombia por iniciativa de los docentes de la asignatura Microcontroladores de las Escuelas de Licenciatura en Educación Industrial e Ingeniería electromecánica, el objetivo es controlar de forma precisa la humedad, la temperatura, la iluminación, la ventilación y demás variables relevantes para los invernaderos, con la intensión de lograr habientes artificiales e ideales para el buen desarrollo de algunos cultivos. Específicamente se pensó en el cultivo de Shiitake seta muy exigente en cuanto a condiciones ambientales de cultivo.

Se ha desarrollado inicialmente un sistema de control que consiste de módulos de sensores en base al sensor SHT11 para Temperatura, humedad relativa y punto de rocío, módulos actuadores en base a reles de estado sólido y un módulo de control con los algoritmos de control, fusiones gráficas de agradable y útil interfaz a usuario mediante pantalla LCD gráfica y funciones de datalogger para posterior descarga y análisis de datos en PC. Todos los módulos se intercomunican de forma inalámbrica en la banda de 2.4Ghz mediante transceiver TRF-2.4GHZ, se eligió la comunicación inalámbrica porque disminuye en mucho los costos y el tiempo de instalación. En la parte de simulación se eligió Proteus Isis por sus modelos de simulación VSM; el lenguaje de programación utilizado fue el C y como compilador el software PIC C COMPILER debido a que ofrece RTOS (Real Time Operating System). (Hernández, Pineda, y Bayona 2012).

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En la construcción de un invernadero de dos vertientes se utiliza estructura de acero galvanizado y cubierta plástica de polietileno a partir de las especificaciones de los tipos de invernadero. Son variados los tipos de sensores, actuadores y otros elementos a utilizarse dentro del invernadero. Cabe mencionar que el uso del riego localizado es de los mejores sistemas de riego. Otros sistemas importantes son la calefacción y la ventilación, además de la iluminación natural procedente del sol. ara el diseño de un invernadero es necesario conocer los factores que rigen el buen funcionamiento del mismo. Se debe especificar el objetivo que se persigue con el cultivo en invernadero, y hacer consideraciones de eficiencia y funcionalidad, así como su interacción. Todo esto llevará a un perfecto aprovechamiento. Los invernaderos se clasifican de acuerdo al régimen térmico, al material de cobertura, a la forma y a la estructura, estas especificaciones serán suficientes para diseñar el invernadero apropiado a nuestras necesidades.

El sistema de cultivo bajo invernadero automatizado proporciona un microclima adecuado para la producción de cultivo de frutas, flores y hortalizas. La ventajas del sistema de invernaderos automatizados es la mayor productividad por m2, la garantía de tener una producción de calidad, el control eficiente de plagas y enfermedades del cultivo, un mayor control de los factores ambientales, poder producir fuera de época, tener las condiciones ambientales para producir cultivos inocuos, tener más oportunidad de comercializar cultivos de alta calidad en un mercado competitivo.

La implementación de un invernadero automatizado nos ofrece el beneficio de un cultivo que crece en un entorno favorable a su desarrollo, el problema se deriva de que en algunas ocasiones no se cuenta con el tiempo necesario para atender esta instalación, ni para verificar si las condiciones que permiten el desarrollo del mismo. se plantea la creación de un sistema automatizado que las funciones, ajustes y cambio dependiendo las condiciones del entorno (Zapata 2012).

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6.2 MARCO CONTEXTUAL

Un invernadero es un edificio con paredes de vidrio o plástico translucido, es empleado para el cultivo y la conservación de plantas delicadas, también es usado para forzar el crecimiento de plantas fuera de temporada. Los invernaderos están ideados para transformar la temperatura, humedad y luz, logrando así condiciones ambientales similares a otros climas. Los invernaderos pueden variar en su construcción para adecuarse al terreno en el que se instalara el cultivo. En la actualidad existen invernaderos más grandes y su uso es más frecuente, esto es gracias a la ventaja del sistema de invernadero sobre el método tradicional a cielo abierto, ya que bajo invernadero, se establece una barrera entre el medio ambiente externo y el cultivo.

Esta barrera limita un microclima que permite proteger el cultivo del viento, lluvia, plagas, enfermedades, hierbas y animales. Igualmente, esta protección permite al agricultor controlar la temperatura, la cantidad de luz y aplicar efectivamente control químico y biológico para proteger el cultivo. Países como México y España han desarrollado la tecnología del invernadero para lograr mejoras en su producción. La producción de jitomate en la zona del bajío Mexicano y los campos de Almería en España. Los invernaderos frecuentemente son utilizados cuando se requiere acelerar el cultivo con ciertas condiciones de clima, las cuales son proporcionadas por el invernadero. Pero donde puede ser más útil su uso es en las zonas áridas donde no llueve muy seguido, así como en climas hostiles con cambios muy dramáticos, ya sea frio o calor, que afectan a las plantas de los cultivos. Así como en climas hostiles con cambios muy dramáticos, ya sea frio o calor, que afectan a las plantas de los cultivos.

Sistema: Es un conjunto de componentes que interactúan entre si para lograr un objetivo común, Es un conjunto de dos o más elementos de cualquier clase interrelacionados. 13

Información: En la era industrial lo más importante era el uso del capital, dinero y recurso tangible, para ganar nuevos productos. en el presente los recursos básicos son las ideas y el uso de la información.

Base de datos: Se considera que las bases de datos no son simplemente conjunto de archivos, en vez de ellos, una base de datos es una fuente central de datos que está pensada para que sea compartida por muchos usuarios con una diversidad de aplicaciones.

Registro: Conjunto de campos o espacios de memoria utilizada por el sistema para almacenar información.

Analista: El analista es una persona que define sus problemas, determina exactamente lo que se requiere para resolverlo y establece las líneas generales de su solución.

Datos: son las observaciones recolectadas (como mediciones, géneros, respuestas de encuestas)

Software: Programa de computadora, estructura de datos y su documentación que sirve para hacer efectivo el método lógico, procedimiento o control requerido.

6.3 BASES TEORICAS

Invernadero: Es una instalación cubierta y cerrada artificialmente con materiales transparentes, en la mayoría de los casos, con el fin de proteger las plantas de las

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malas condiciones climáticas (bajas temperaturas, fuertes vientos, granizo, tormentas, baja humedad del aire o excesiva radiación solar). Los cultivos se benefician durante su ciclo productivo de un microclima creado dentro del invernadero, que ayuda no solo a cultivar en periodos diferentes al origen climático del invernadero, sino que también aumenta la producción en comparación con los cultivos al aire libre, debido entre otras cosas a un mayor control sobre las condiciones climáticas (Hernández, Pineda, y Bayona 2012).

Tipos de Invernadero:

a) Invernadero Túnel: Es difícil establecer una línea divisoria entre lo que es un invernadero y un macrotúnel, por no existir un parámetro definido. No obstante, se ha optado como medida de clasificación el volumen de aire encerrado por cada metro cuadrado de suelo. En general, de acuerdo a diferentes opiniones al respecto, podemos definir como invernadero aquella estructura que supera los 2.75-3 m3/m2.

b) Invernadero Capilla Se trata de una de las estructuras más antiguas, empleadas

en

el

forzado

de

cultivos,

muy

usados

en

nuestro

país,

fundamentalmente en la zona de La Plata. La pendiente del techo (cabio) es variable según la radiación y pluviometría (variando normalmente entre 15 y 35º). Las dimensiones del ancho varían entre 6 y 12m (incluso mayores), por largo variable. Las alturas de los laterales varían entre 2,0-2,5m y la de cumbrera 3,03,5m (también se construyen más bajos que los señalados pero no son recomendables).

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c) Invernaderos en dientes de sierra Una variación de los invernaderos capilla, que se comenzó a utilizar en zonas con muy baja precipitación y altos niveles de radiación, fueron los invernaderos a una vertiente. Estos invernaderos contaban con una techumbre única inclinada en ángulos que variaban entre 5º y 15º (orientados en sentido este-oeste y con presentación del techo hacia la posición del sol - norte para el hemisferio sur-). El acoplamiento lateral de este tipo de invernaderos dió origen a los conocidos como dientes de sierra. La necesidad de evacuar el agua de precipitación, determinó una inclinación en las zonas de recogida desde la mitad hacia ambos extremos.

d) Invernaderos tipo capilla modificado (Chileno) Se trata de una variante de los tipo capilla (muy utilizados en la V región de Chile y promovidos por el programa Hortalizas del INIA), en nuestro país son muy utilizados en la provincia de Corrientes. La modificación respecto al capilla, consiste en el ensamble a diferentes alturas de cada cambio, lo que permite generar un espacio para una ventana cenital (lucarna). Las dimensiones más comunes de éstos invernaderos son: *Ancho de cada módulo: 6,0 m *Altura lateral: 2,4 m *Altura cenital: 3,6 m *Abertura cenital: 0,3-0,5 m Los postes se plantan cada 2,0 m, tanto en el lateral como en la parte central, utilizándose postes sulfatados o bien, impregnados con brea al menos en los 0,40-0,60 m que van enterrados.

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e) Invernaderos con techumbre curva Este tipo de invernaderos tienen su origen en los invernaderos-túneles. Por lo común son de tipo metálicos (caños de 2’’ a 2,5’’ de diámetro o bien perfiles triangulares con hierro redondo trefilado de 810 mm de diámetro), también hay con techumbres metálicas y postes de madera. Dentro de este tipo de invernaderos, pueden encontrarse diferentes alternativas según la forma que adopta el techo ( i - e -circulares - semielípticos - medio punto ojivales etc.). Las dimensiones más comunes de éstos invernaderos van de 6,08,0 m de ancho por largo variable. En la zona del cinturón hortícola de la ciudad de Santa Fe, existe una alternativa de muy bajo costo (más próxima al tipo semielíptico) construida con postes de madera y techumbre de madera arqueada o caña. Se trata de estructuras endebles y de baja altura, tornándose muy importante como limitante para el clima de la zona.

Sistemas automatizados de bajo costo: Un sistema de gestión de base de datos (DBMS database Management system) consiste en una colección de datos interrelacionados y un conjunto de programa para acceder a esos datos. La colección de datos, normalmente denominada base de datos, contiene información acerca de una empresa u organización determinada. El objetivo primordial de un DBMS es proporcionar un entorno que sea a la vez conveniente y eficiente para ser utilizado al extraer y almacenar información de la base de datos (Korth y Silberschatz 2005).

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a) SQL: Es un sistemas gestor de base de datos relacionales que se usa desde en portátiles y ordenadores de sobremesa hasta servidores corporativos, con una versión compatible, basada en el sistema operativo pocketpc

disponible para

dispositivos de bolsillo tales como pocketpc y lectores de código de barra. SQL Server proporciona servicios de réplicas entre varias copias de SQL Server así como con otros sistemas de base de datos. Sus analysis

services (servicio de

análisis), una parte integral del sistema, incluye dispositivos de procesamiento en conexión analítico (OLAP, online Analytical Processing) y recopilación de datos (Korth y Silberschatz 2005).

Rapidez e interfaz amigable

a) Visual Basic: Es uno de los tantos lenguajes de programación que se puede encontrar hoy en día Visual Basic ya no es más "un lenguaje para principiantes" sino que es una perfecta alternativa para los programadores de cualquier nivel que deseen desarrollar aplicaciones compatibles con Windows. Es un lenguaje de programación que se ha diseñado para facilitar el desarrollo de aplicaciones en un entorno grafico (GUI-GRAPHICAL USER INTERFACE). Korth y Silberschatz 2005).

Ciclo de Vida Clásico del Desarrollo de Sistema: el desarrollo de un sistemas, un proceso formado por las etapas de análisis y diseño de sistemas, comienza cuando la administración o algunos miembros del personal encargado de desarrollo sistemas, detectan un sistema de la empresa que necesita mejoras. Es el conjunto de actividades que el analista, diseñadores y usuarios realizan para desarrollar e implantar un sistema de información.

En la mayor parte de las

situaciones dentro de una empresa todas las actividades están muy relacionadas, en general son inesperables, y quizá sea difícil determinar el orden de los pasos que se siguen para efectuarlas (Senn 2005). El método de ciclo de vida para desarrollo de sistemas consta de las siguientes actividades:

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a) Investigación Preliminar: La solicitud para recibir ayuda de un sistemas de información puede originar por varias razones; sin importar cuales sean, el proceso se inicia siempre con la petición de una persona, administrador, empleado o especialista en sistemas. Cuando se formula la solicitud comienza la primera actividad de sistemas: la investigación preliminar. Esta actividad tiene tres partes: aclaración de la solicitud, estudio de factibilidad y aprobación de la solicitud. (Senn 2005).

b) Aclaración de la Solicitud: Muchas solicitudes que provienen de empleados y usuarios no están formulados de manera clara por consiguiente, antes de considerar cualquier investigación de sistemas, la solicitud de proyecto debe examinarse para determinar con precisión lo que el solicitante desea si esta tiene una buena idea de lo que se necesita pero no está seguro cómo expresarlo, entones bastara con una llamada telefónica. en cualquier caso antes de seguir adelante, la solicitud de proyecto debe estar claramente planteada. (Senn 2005).

c) Estudio de Factibilidad: Un resultado importante de la investigación preliminar es la determinación de que el sistema solicitado sea factible en la investigación preliminar existen tres aspectos relacionados con el estudio de factibilidad:  Factibilidad Técnica. El trabajo por el proyecto, ¿Puede realizarse con el equipo actual, la tecnología existente del software y personal disponible? Si se necesita nueva tecnología, ¿Cuál es la posibilidad de desarrollarla?  Factibilidad Económica. Al crear sistema, ¿Los beneficios que se obtienen serán suficiente para aceptar los costos?, ¿Los costos asociados con la decisión de no crear el sistema son tan grandes que se debe aceptar el proyecto?  Factibilidad Operacional. Si se desarrolla e implanta, ¿Será utilizado el sistema?, ¿Existirán ciertas resistencias al cambio por parte de los usuarios que dé como resultado una disminución de los posibles beneficios de la aplicación?

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d) Aprobación de la Solicitud: No todos los proyectos solicitados son deseables o factibles. Algunas organizaciones reciben tantas solicitudes de sus empleados que solo es posible atender unas cuantas. Sin embargo, aquellos proyectos que son deseables y factibles deben incorporarse en los planes. En algunos casos el desarrollo puede comenzar inmediatamente aunque lo común es que los miembros del equipo del sistema se encuentren ocupados con otros proyectos. Cuando esto ocurre la administración decide qué proyectos son los más importantes y deciden el orden en que se llevaran a cabo. (Senn 2005).

e) Determinación de los Requerimientos del Sistema: El aspecto fundamental del análisis de sistemas es comprende todas las facetas importantes de la parte de la empresa que se encuentra bajo estudio. (Es por esta razón que el proceso de adquirir información se denomina con frecuencia, investigación detallada). Los analistas al trabajar con los empleados y trabajadores, deben estudiar los procesos de una empresa. (Senn 2005).

f) Diseño del Sistema: El diseño de un sistema de información produce los detalles que se establecen la forma en la que el sistema cumplirá con los requerimientos identificados durante la fase de análisis. Los especialistas en sistemas se refirieren, con frecuencia, a esta etapa como diseño lógico en contraste con la de desarrollo de software, a la que denomina diseño físico. (Senn 2005).

g) Desarrollo de Software: Los encargados de desarrollar software pueden instalar (o modificar y después instalar) software comprado a terceros o escribir programas diseñados a la medida del solicitante. La elección depende del costo de cada alternativa, del tiempo disponible para escribir

el software y de la

disponibilidad de los programadores. Por regla general, los programadores (o analistas programadores) que trabajan en las grandes organizaciones pertenecen a un grupo permanente de profesionales. En empresas pequeñas donde no hay

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programadores, se pueden contratar servicios externos de programación. (Senn 2005).

h) Prueba de Sistemas: Durante la fase de prueba de sistemas, el sistema se emplea de manera experimental para asegurarse de que el software no tenga fallas, es decir que funciona de acuerdo con las especificaciones y en la forma en que los usuarios esperan que lo haga. Se alimentan como entrada conjuntos de datos de prueba para sus procesamientos y después se examina los resultados. En ocasiones se permite que varios usuarios utilicen el sistema para que los analistas observen si tratan de emplearlo en forma no prevista. (Senn 2005).

i) Implantación y Evaluación: La implantación es el proceso de verificación e instalar nuevo equipo entrenar a los usuarios, instalar las aplicaciones y construir todo los archivos de datos necesarios para utilizarla. Dependiendo del tamaño de la organización que empleara la aplicación y el riego asociado con su uso, puede elegirse comenzar la operaciones del sistema solo en un área de la empresa (prueba piloto), por ejemplo un departamento con una o dos personas. (Senn 2005).

Sistemas de Riego: Los sistemas de riego son aquellos métodos que utilizamos para poder proveeré de la cantidad de agua necesaria a una determina área de cultivo ni más ni menos. Es, decir son aquellas técnicas de riego que vamos a utilizar para proporcionar la medida exacta de agua a nuestras plantas. Los sistemas de riego están relacionados sobre todo con la naturaleza y la pendiente del terreno que hayamos elegido. (Cristian Sánchez reyes (2005)

a) Proceso: los proceso es un dialogo en el que se reúnen el conocimiento y se incluye en el software para convertirse en software. En los

proceso se

proporcionan una interrelación entre los usuario y los diseñadores, entre los

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usuario y las herramientas, en el proceso interactivo donde las herramienta de desarrollo se usan como medio de comunicación, con iteración del dialogo se obtienen mayor conocimientos de las personas involucradas. En los proceso un mapa de carreteras es el que les ayuda a obtener el resultado oportuno de calidad, el mapa de carreteras a seguir es llamado “proceso del software”.por que proporciona estabilidad, control y organizacional a una actividad que puede, si no es controlada, volverse caótica .hay cantidad de mecanismo de evaluación del proceso de un software que permite a la organización evaluar la madures de su proceso software. (Presman 2002),

Tipos de Riegos

a) Sistema de Riego por Aspersión: Es un método de riego presurizado que consiste en aplicar gotas de agua en forma de lluvia más o menos intensa y uniforme sobre el suelo, con el fin objetivo de que infiltre en el mismo punto donde cae. Es el sistema más conocido porque es muy útil para grandes superficie. El riego por aspersión hace uso de emisores, donde la descarga de agua es inducida por la presión disponible en los laterales de riego (tubería donde van insertadas los aspersores). (Senn 2005).

b) Sistema de Riego con Difusores: Se podría decir que este sistema también pertenece a la familia de los aspersores, por el sistema de riego que aplica (difusión).en todo caso, la diferencia solo radicaría en el alcance del riego. Tiran el agua a una distancia de entre 2 y 5 metros, según sea la presión y la boquilla que utilicemos. El alcance se modifica abriendo o cerrando un tornillo que llevan. (Senn 2005).

c) Sistema de Riego

por Goteo: Este sistema permite aplicar el agua

artificialmente a un cultivo, gota a gota, conducida por medio de conductos cerrados (tubería) hasta los dispositivos emisores que se conocen como goteros. 22

Su instalación se hace con una manguera con pequeña perforaciones detrás de cada planta para que no queden a la vista. Consiste en aportar el agua de manera localizada justo al pie de cada planta. Muy recomendable para zonas con poca agua disponible para riego para aumentar la eficiencia y evitar pérdidas de agua innecesaria. (Senn 2005).

d) Sistema de riego subterráneo: Es uno de los métodos más modernos se están usando incluso para césped en lugar de aspersores y difusores en pequeñas superficie enterrando un entramado de tuberías. El concepto de este sistema de riego se basa en el entierro en el suelo de tubería perforada a una determinada profundidad, entre 5 y 50cm la profundidad de entierro se basara en el tipo de planta que se vaya a regar. (Senn 2005). e) Sistemas de riego con cintas de exudación: Las cintas de exudación son tuberías de material poroso que distribuyen el agua de forma continua a través de los poros, lo que da lugar a la formación de franja continua de humedad, que las haces muy indicadas para el riego de cultivos en línea. (Senn 2005). f) Sistema de riegos caseros: Los sistemas de riego caseros también son importantes, pero por su poca funcionalidad a largo alcance no son muy considerados a la hora de elegir un sistema de riego que sea efectivo. (Senn 2005).

Planes de Riego, humedad e iluminación: La cantidad de agua que necesita un cultivo

para

alcanzar

su

máxima

producción

depende

de

condiciones

meteorológicas durante el ciclo de cultivo (radiación solar, humedad, velocidad del viento) y el estado de desarrollo del cultivo (estado fenológico). El agua utilizada por un cultivo es lo que se

conoce evapotranspiración del cultivo se representa

por ETC y una medida de utilizada de agua por el cultivo por un periodo de tiempo

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determinado y la evaporación del suelo en ese mismo periodo (Korth y Silberschatz 2005).

Humedad: Es la medida del contenido de agua en la atmósfera. La atmósfera contiene siempre algo de agua en forma de vapor. La cantidad máxima depende de la temperatura; crece al aumentar ésta: a 4,4 °C, 1.000 kg de aire húmedo contienen un máximo de 5 kg de vapor; a 37,8 °C 1.000 kg de aire contienen 18 kg de vapor.

a) Humedad Absoluta: se expresa en unidades de masa de agua por unidades de masa o de volumen de aire seco. Frecuentemente se utiliza la medida de gramos de vapor de agua por metro cúbico de aire.

b) Humedad Relativa: dada en los informes meteorológicos, es la razón entre el contenido efectivo de vapor en la atmósfera y la cantidad de vapor que saturaría el aire a la misma temperatura.

MARCO METODOLÓGICO

La finalidad de este capítulo es describir de manera clara la metodología que será utilizada en la investigación, es decir, describir el conjunto de procedimientos metodológicos y técnicas que se emplearán de manera sistemática para procesar los datos. Así con también las diferentes técnicas que ayudaran para la recolección de la información, según Tamayo y Tamayo (2007); la investigación es un proceso que mediante la aplicación del método científico, procura obtener información relevante y fidedigna, para entender, verificar, corregir o aplicar el conocimiento.

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Modalidad de la Investigación

Además Tamayo y Tamayo (2006) argumenta que la investigación de campo o etnográfica “consiste en el desplazamiento del investigador al sitio de estudio, el examen y registro de los fenómenos sociales y culturales de su interés mediante la observación y participación directa en la vida social del lugar; y la utilización de un marco teórico de significación y relevancia a los datos sociales”. (p. 62). Por lo tanto esta investigación también es de campo, de modo que se estudia en el lugar donde ocurren los eventos, se observan los procesos y los resultados, se utilizan para arrojar conclusiones y propuestas al respecto.

Tipo de Investigación

Según Bavaresco (2002) define la investigación descriptiva como aquella que “consiste en describir y analizar sistemáticamente características homogéneas de los fenómenos estudiados sobre la realidad (individuos, comunidades).”(p.26). Otro autor como Tamayo y Tamayo (2006) plantea que la investigación descriptiva “comprende

la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza

actual, y la composición o procesos de los fenómenos”. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre cómo una persona, grupo o cosa se conduce o funciona en el presente.

Esta investigación es de tipo descriptiva ya que trabaja sobre las realidades de hecho, y su característica fundamental es la de presentar una interpretación correcta. Según Bavaresco (2002) sustenta que la investigación de campo “se realiza en el propio sitio donde se encuentra el objeto de estudio. Ello permite el conocimiento más a fondo del problema por parte del investigador y puede manejar los datos con más seguridad. Así podrá soportarse en diseños exploratorios, descriptivos, experimentales, y predictivos” (p.28)

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Asimismo, se encuentra Sabino (2006, p.58), quien señala que una Investigación Aplicada: “Es la investigación cuyo objetivo principal es la aplicación inmediata de la teoría y no del desarrollo de la misma’’ De igual manera Chávez (2007), señala que una Investigación Aplicada: “Es la que está dirigida a recolectar datos para formar, ampliar o evaluar aspectos teóricos en un momento dado, y de esta forma aportar elementos de juicio al análisis y soluciones, esperados en corto tiempo”.

Por lo tanto la investigación será aplicada porque persigue fines más directos e inmediatos, ya que el objetivo de la investigación tipo “Aplicada” es resolver problemas mediante

la

aplicación

de

conocimientos

que

ya

han

sido

experimentados, demostrados y validados en diversos campos de la producción, los servicios de cuya solución depende el beneficio de individuos, en ella se aprecia la producción de instrumentos, sistemas, métodos, procedimientos y modelos.

Procedimientos de la Investigación

Las técnicas de

recolección de datos consisten en la búsqueda

de la información, la cual según Tamayo y Tamayo (2007) depende en gran parte del tipo de investigación y del problema planteado, pudiendo efectuarse haciendo uso

de

las

técnicas

de

observación,

encuestas

y

entrevistas.

La

presente investigación se orienta a determinar factibilidad en el diseño e implementación de un invernadero con sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región. A continuación se definen cada una de las fases:

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Fase I. Investigación Preliminar

En esta fase se centra en identificar qué información ha de ser procesada para el sistema de información, a través de actividades primordiales como los fueron la aclaración de solicitud ,con el cual se logra diseñar el sistema de controladores a bajos costos con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región

y definir los objetivos

especificados,; seguido de la Planificación de proyecto, donde se ejecutaron reuniones para percibir el volumen de información a través del procesamiento de datos. Dentro de esta fase se toma en consideración: aclaración de la solicitud, estudio de factibilidad, aprobación de la solicitud. Para el desarrollo de esta fase se tomara en cuenta la entrevista y observación al lugar donde se quiere diseñar para poder recolectar información necesaria para la recreación.

Asimismo, en esta fase se toma en consideración la determinación de los Requerimientos del Sistema: Para determinar los requerimientos de información se utilizó uno de los lineamientos de fase de Seen, donde a través de las entrevistas no estructurada y la observación directa aplicada a la comunidad de la localidad se pretende obtener que para el mejoramiento del proceso de irrigación y control de información de los cultivos es necesario la implementación de una nueva herramienta de trabajo para fortalecer administrativamente la instalación de trabajo, y que todos los involucrados y representantes gocen de un nuevo método de control donde pudieran presenciar o visualizar la información de la finca en el momento que ello lo consideren oportuno.

Fase II. Diseño del Sistemas automatizados de bajo costo

Durante, el diseño del sistema de información para cálculo de riego, humedad e iluminación se utilizara la fase de diseño de prototipos de Senn (2005), el cual, se aplicara la estructura metodológica de la siguiente manera el diseño indicando los

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reportes y salida que debe producir el sistema con la especificación y precisión para la salda y reporte se realizará un bosquejo del formato o pantalla se espera que aparezca cuando el sistema esté terminado el diseño del sistema también indican los datos de entrada aquello que serán calculado y los que deben ser almacenado y se escribió con todo detalle los procedimiento de cálculos y los datos individuales.

El diseño que se realizara contara con un ambiente agradable para los usuarios. Esta fase cubre el objetivo de controlar los sistemas de irrigación, iluminación y humedad haciendo uso de micro controlador con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región. El diseño tomara en consideración la siguiente graficación:

Este mapa será mejorado a medida que se vaya incluyendo más necesidades observadas en la fase I, asimismo, permitirá darle base al diseño del Sistemas automatizados de bajo costo.

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Fase III. Desarrollo y Prueba del sistema

Esta fase permitirá cubrir el objetivo de Implementar el modelo de sistemas automatizados de bajo costo con énfasis en el control de la humedad, riego e iluminación de los parámetros más relevantes en el cultivo de la región. Asimismo, la fase de composición para pantalla y papel, fue utilizada para desarrollar la construcción del sistema, a través del diseño de prototipos en pantalla, el cual, se creara un borrador donde se mostraron todos los detalles del sistema, además se creara un esquema con los diversos botones a utilizar. De la misma manera, El modelo entidad relación que se diseñara para este Sistemas automatizados de bajo costo se encontrara estructurado por los enlaces de las tablas pertenecientes a cada campo de la base de datos.

Población y Muestra Tamayo y Tamayo, (2007, p. 176), señala: “población es la totalidad de un fenómeno de estudio, incluye la total de unidades de análisis o entidades de población que integran dicho fenómeno”, esta debe cuantificarse en un conjunto finito de entidades que tienen determinadas características. Por su parte Hernández y otros (2006, p. 238), dicen que “una población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones”. La población objeto de estudio estará dado por los usuarios de los 17 Departamentos administrativos, las 10 facultades y las 5 salas de profesor que trabajan bajo los protocolos de la red LAN de la Corporación Universitaria del Caribe

Técnica e Instrumentos de Recolección de Datos

Observación directa: según Tamayo y Tamayo (2007, p. 183), es aquella en la cual el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observación. Resulta útil y viable cuando se trata de conocer hechos o situaciones

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que de algún modo tiene un cierto carácter público. En este estudio la observación directa ayuda a analizar situaciones de suma importancia para la investigación, pues que permitió recoger información a través de sus propias indagaciones, el cual se evidenciara y servirá para el desarrollo de la Fase I.

Según Tamayo y Tamayo (2007, p 184), señala que las entrevistas al igual que la observación es de uso bastante común en la investigación ya que en la misma, buena parte de los datos obtenidos se logran por entrevistas. Se puede decir que en esta, la relación directa establecida entre el investigador y su objeto de estudio a través de individuos o grupos con el fin de obtener terminología orales. Según Senn (2005), dice que las entrevistas son técnicas que se utiliza para encontrar hechos con el objeto de reunir datos relacionados con la investigación. Los analistas emplean esta técnica para reunir información proveniente de personas o grupos. Por común, los entrevistados son usuarios del sistema existente o usuario en potencia del sistema propuesto.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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