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El estudio de las plantas de jardín en crecimiento.

El estudio de las plantas de jardín en crecimiento.



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El estudio del cultivo de plantas de jardín con algunos aspectos de la horticultura está ganando reconocimiento como rama de la ingeniería con el desarrollo de maquinaria de alta precisión y controles informáticos a finales de la década de 1980. Este desarrollo ha creado una amplia variedad de dispositivos mecánicos, eléctricos e informáticos y maquinaria de cultivo de plantas controlada por ordenador. La mayoría de las plantas de jardín se cultivan a temperaturas controladas en hidroponía y otras unidades de ambiente controlado. Muchas de las grandes empresas hortícolas ofrecen este tipo de entornos de cultivo, y muchos grandes operadores de invernaderos proporcionan entornos de cultivo en interiores para satisfacer sus necesidades hortícolas. En general, muchos de los métodos de control para los sistemas de ambiente controlado utilizan el control tanto de la temperatura como de la humedad para los ambientes de cultivo.

Los sensores de humedad y temperatura son muy útiles para controlar el entorno de la planta en muchos de los entornos de crecimiento. Sin embargo, el uso tradicional de sensores está limitado por la calibración inicial y los problemas mecánicos asociados con los componentes. Si bien se reconoce que dicho control se ha vuelto muy sofisticado y requiere un control más preciso, los sensores de humedad y temperatura utilizados para tales aplicaciones son relativamente inexactos y poco confiables debido a la naturaleza mecánica de su uso, los requisitos estrictos para el control ambiental continuo y la variaciones asociadas con plantas en crecimiento y poblaciones de plantas. Por ejemplo, las semillas germinan durante aproximadamente dos o tres semanas, según el tipo de semilla.

Es importante controlar el ambiente durante el período de germinación porque determina el crecimiento y desarrollo posterior de las semillas y plantas. Algunas de las desventajas asociadas con los sensores de temperatura y humedad incluyen: 1) la instalación de dichos sensores requiere la modificación de los ambientes de temperatura o humedad, 2) los sensores requieren mantenimiento periódico debido al desgaste mecánico, 3) los sensores deben calibrarse con frecuencia debido a la deriva y la descorrelación con el control, y 4) a medida que los sensores se vuelven más sofisticados, se vuelven más caros.

Además de los sensores, otros métodos de control han incluido la medición de la resistividad eléctrica del suelo o contenedores de medios de cultivo y el uso de la resistividad eléctrica para determinar los niveles de humedad del medio de cultivo. Sin embargo, estos métodos se limitan únicamente a los valores de resistividad del medio de cultivo y del suelo. En consecuencia, no pueden proporcionar una medición completa y precisa de los medios de cultivo en general.

Otros métodos y sistemas han incluido controladores que se utilizan para detectar la presencia de plantas dentro de un medio de cultivo. Dichos métodos incluyen el uso de un pleno como un espacio de cultivo cerrado para crear un diferencial de humedad en la atmósfera del espacio de cultivo. En tales casos, la cámara se utiliza para provocar una diferencia de presión de aire entre el interior y el exterior del espacio de cultivo que crea una diferencia en la temperatura del aire. La diferencia de temperatura en el aire permite detectar el nivel de vapor de agua a partir de una diferencia de temperatura creada entre el aire exterior y el aire en la cámara impelente.

Desafortunadamente, estos sistemas tienen una precisión limitada porque se basan únicamente en un diferencial de humedad. En tal caso, el diferencial de humedad se genera mediante el intercambio de calor de un compresor de aire u otros medios. Debido a esta limitación, dichos controladores solo pueden operar dentro de un rango estrecho y, por lo general, requieren una calibración antes de usarlos.

Otro método y controlador para detectar la presencia de plantas utiliza la resistividad eléctrica del suelo o medio de cultivo. En tales casos, el controlador recibirá información sobre la resistividad eléctrica del suelo o medio de cultivo y traducirá esta información a la presencia de plantas. Sin embargo, la precisión de este tipo de controlador depende de la integridad del suelo o medio de cultivo.

En consecuencia, existe la necesidad de un controlador de entorno controlado que sea capaz de proporcionar un control de la humedad y la temperatura sustancialmente más preciso y con mayor capacidad de respuesta para entornos de cultivo de plantas. Tal controlador superará las deficiencias de los sensores mecánicos, eléctricos y de computadora tradicionales y las válvulas de control mecánico que se utilizan en dichos entornos.

Por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº 5.630.839, de Longo, Jr. (1996) describe un método y un aparato para proporcionar una mayor precisión en la detección e información del entorno dentro de un invernadero utilizando un diafragma. El invernadero tiene un volumen de aire forzado donde el diafragma se mueve con el cambio de presión y la variación del volumen de aire. El diafragma tiene dos áreas separadas de resistencia que se comunican con un sistema de microordenador para detectar cambios en los niveles de resistencia en el diafragma y para determinar la dirección del cambio. Esto también se describe en la patente de EE.UU. números 5.130.714, 5.511.955 y 5.543.592.

Patente de EE.UU. n.º 4.958.159 de Hettick (1990) describe un sistema de crecimiento de plantas basado en un microprocesador que mide la humedad relativa en el aire de un ambiente controlado, determina la edad de la planta en función de varias características morfológicas de la planta, determina la necesidad de agua o nutrientes para las plantas, ajusta la humedad relativa y la temperatura del aire, y controla la cantidad de niveles de CO2 y O2. Patente de EE.UU. Nº 5.696.035 también de Hettick (1997) describe el sistema descrito anteriormente y, además, describe que se utiliza un sistema de bloqueo accionado electromagnéticamente para bloquear el circuito del transductor de modo que las lecturas sean precisas.

Patente de EE.UU. Nº 5.521.967 de Teo et al (1996) describe un aparato y un método para regular la atmósfera en un entorno controlado que incluye sensores que se colocan en el entorno controlado y que determinan la humedad relativa y la temperatura ambiente en el entorno controlado. Sin embargo, no existe ninguna disposición para ajustar automáticamente la humedad relativa para evitar el "amortiguamiento".