instituto politecnico nacional escuela superior de...

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE

INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

“DESARROLLO DE PROTOTIPO PARA MICOCULTURA CONTROLANDOLAS VARIABLES, PARA LAS CONDICIONES IDEALES DE DESARROLLO

DEL HONGO SETA”

PRESENTAN:

Castro Chávez Néstor Saúl

López Juárez Carmen Adriana

Moreno Medina Edgar Javier

Asesores:

Dr. Rodrigo López Cárdenas

Ing. Fernando L. Sánchez Martínez




DEL HONGO SETA”

PRESENTAN:




Asesores:






DEL HONGO SETA”

PRESENTAN:




Asesores:



AGRADECIMIENTOS

La presente tesis es un esfuerzo, en el cual participaron varias personas, leyendo opinando,corrigiendo, dando ánimo, acompañando en los momentos de crisis y en los momentos de felicidad;es por ello que me gustaría agradecer a esas personas especiales.

A mis padres Teresa y Tomás, a ustedes en especial les dedico este logro que obtuvimos juntosustedes son y serán mi fuente de inspiración, porque a pesar de las pruebas que hemos tenido queenfrentar nunca me dejaron sola y siempre me han apoyado en cada una de las decisiones que hetomado. Gracias los amo.

Iván y Leonardo por los momentos agradables que hemos pasado. Leonardo espero que en unfuturo tú me compartas esta misma satisfacción.

Abuelita porque durante tres años fuiste mi segunda mamá y estuviste al pendiente de mí en unaetapa muy importante de mi vida te quiero muchísimo.

A mis tíos y tías, por sus atenciones hacia mi y seguir este proceso de mi formación, en especial aLeopoldo y Mireya ya que mejor que nadie pueden entender lo que significa cumplir este logro.

A todos mis primos y primas en especial a Carolina y Gaby porque nos une un lazo de amistadmuy fuerte, y este logro se que lo disfrutan tanto como yo.

A dos personas muy especiales que aunque ya no están aquí físicamente se que desde el cielo estánfelices y orgullosos de mi, esto es para ustedes dos; los Pedros con mas tenacidad que he conocido.

M. Fernando L. Sánchez Martínez por el gran apoyo al ayudar a dirigir esta tesis.

Al Biólogo Isaac González por brindarnos las bases par iniciar este proyecto.

A ti Señor, que siempre me has sabido llevar por un buen camino, y me diste a la mejor familia,Gracias.

Carmen Adriana

Culminar este proyecto representa un esfuerzo de mucho tiempo y muchas personas que hanestado apoyándome todo este tiempo y que lograron inculcar en mí esa fuerza para nunca rendirmey encontrar la forma de sobreponerme a todas las dificultades.

Inicio agradeciendo a mis padres Néstor Enrique Castro Flores y Guadalupe Chávez Rivero,gracias a ellos por todos los valores que me inculcaron, el apoyo que me dieron todo este tiempo ynunca dejaron de creer en mí. Así como a mis hermanos Oscar Adrian Castro Chávez y SamuelOctavio Castro Chávez A. Como una vez me lo dijeron este logro no es solo mío, es de toda lafamilia, gracias por todo.

A todos mis tíos que sin duda este logro es gracias a todos ellos en especial a Mauro ChávezRivero, Hortensia Chávez Rivero, Hilda Chaves Rivero, Antonio Chávez Rivero, MaríaChávez Rivero, Juna Chávez, Rivero, Juan Tavares, Olga Chávez Rivero, MartinCastro Flores, Juan José Castro Flores y Leticia Castro flores, Sin ustedes esto no hubierasido posible muchas gracias por todo. En especial agradezco a mi tío Mauro y mi tío Martin portodo lo que han aportado en mi vida muchas gracias por estar junto a mí.

A mis primos Mauro Francisco Chávez Maqueda, Ricardo Castro Hernández, JuanAntonio Chávez Maqueda, José de Jesús Chávez Maqueda, Gerardo Sauza Castro,Francisco Sauza Castro, Erika Jazmín Chávez Maqueda y Omar Enrique AguilarChávez, José Raúl Martínez Chávez, Marvin Ilbrain Castro Torres. A todos muchasgracias por todos los grandes momentos que vivimos juntos como hermanos.

A mis amigos Jaime García García, Christian Joab González Gordillo, Karla SusanaLópez Balderas, Luis Gerardo Nualart Alfaro, Alejandro Barrientos Ríos A ustedesmuchas gracias por apoyarme, confiar en mí y por todo lo que vivimos juntos durante la carrera yustedes son muy importantes en este logro.

A los profesores que hicieron esto posible M. Fernando L. Sánchez Martínez, Dr. RodrigoLópez Cárdenas, Biólogo Isaac González, Gracias por creer en este proyecto del cual otraspersonas se burlaron y finalmente se pudo lograr gracias a su ayuda.

Y finalmente voy a agradecer a las personas que ya no se encuentran con nosotros pero ellosfueron personas que influyeron directamente en mi vida con toda la sabiduría que metransmitieron, sin ellos simplemente no hubiera sido posible este logro como persona Muchasgracias a mis abuelos Juan Castro Flores, Ricardo Flores Hernández, Enedina RiveroMazuti Antonio Chaves Tovar y finalmente a mi tía Francisca Maqueda Trejo esta tesis ladedico en su memoria.

Néstor Saúl Castro Chávez

Los agradecimientos están dirigidos a las personas y entidades que hicieron posible la realizaciónexitosa de este trabajo de tesis, principalmente agradezco a:

Dios: Por darme la bendición de vivir.

Mis padres Reyna Medina y Javier Moreno: Por su infinito amor incondicional, suincansable apoyo y su increíble paciencia, gracias por ser los pilares de mi vida.

Mi abuela Flor García: Gracias por los cuidados que solo una abuelita puede dar, sin usted mivida seria muy vacía.

A mi Hermana Laura Moreno: Agradezco todos tus consejos y palabras de aliento cuando maslo necesitaba.

A Lizzeth Flores: Por su infinito apoyo en el transcurso de la carrera, agradezco mucho que meacompañes en el transcurso de mi vida, dándome la mano para seguir adelante, demostrándome queno estoy solo.

A Dr. Sánchez Martínez Fernando Lauro y Dr. López Cárdenas: Por su amablepaciencia, ustedes son mi ejemplo a seguir, no solo fueron excelentes profesores también losconsidero mis grandes mentores en la vida, se dice que siempre se recuerda a un buen maestro, yo austedes los recordare toda la vida, muchas gracias por abrir mi mente a nuevas fronteras con suconocimiento y consejo.

Finalmente quisiera agradecer al Instituto Politécnico Nacional por convertirse en mi segundohogar, siendo la institución donde orgullosamente estudie por 8 años.

“La técnica al servicio de la patria”

Edgar Javier Moreno Medina

Índice

Capitulo 1.................................................................................................................... 11

Hongo Pleurotus ......................................................................................................... 11

1.1 Características ................................................................................................................11

1.2 Características que diferencian a los hongos de plantas y animales ....................12

1.3 Reproducción ..................................................................................................................13

1.4 Tipos de hongos .............................................................................................................14

1.5 Micocultura ......................................................................................................................16

1.6 Planteamiento del problema .........................................................................................17

1.6.1 Cultivo ...........................................................................................................................17

Capitulo 2.................................................................................................................... 19

Plagas y enfermedades consideradas en el prototipo ................................................. 19

2.1 Plagas ..............................................................................................................................19

2.2 Enfermedades.................................................................................................................19

2.3 Acciones tomadas ..........................................................................................................20

2.4 Luz UV características y propiedades que se aprovechan......................................20

Efecto de la luz UV ...........................................................................................................21

Capitulo 3.................................................................................................................... 22

Control de temperatura ............................................................................................... 22

3.1 Sensores de temperatura..............................................................................................22

Termopar ............................................................................................................................22

Termistor ............................................................................................................................23

Circuitos Integrados Termo Sensores ...........................................................................24

3.2 Selección del sensor......................................................................................................24

Capitulo 4.................................................................................................................... 26

Humedad .................................................................................................................... 26

4.1 Definición y tipos de humedad .....................................................................................26

4.2 Métodos para obtener humedad ..................................................................................26

Humidificación adiabática ................................................................................................26

Humidificación isotérmica ................................................................................................27

4.2 Sensores de humedad...................................................................................................27

Sensores por desplazamiento.........................................................................................27

Sensor de bloque de polímero resistivo ........................................................................28

Sensores capacitivos........................................................................................................28

Sensor de sal saturada de cloruro de litio .....................................................................29

Sensores de punto de rocío de óxido de aluminio.......................................................30

Higrómetro óptico de condensación...............................................................................31

Higrómetro electrolítico ..................................................................................................322

Capitulo 5.................................................................................................................... 34

Desarrollo ................................................................................................................... 34

5.1 Técnicas de control ......................................................................................................388

Pruebas………………………………………………………………………………………...41

Conclusiones .............................................................................................................. 51

Bibliografía.................................................................................................................. 52

Prototipo para el desarrollo de micocultura

Objetivo:

Desarrollo de un recinto el cual cumple con las condiciones necesariaspara el cultivo del hongo seta.

Justificación:

La razón fundamental de la realización de este proyecto, es la falta de inversióntecnológica en lo que al cultivo se refiere; ya que aun se lleva a caborudimentariamente, y en base a investigación, nos encontramos con lanecesidad de crear una automatización para la producción del hongo seta, yaque, en muchos casos debido a la falta de atención, se desatendían loscuidados que requería el hongo, por lo que este tendía a morir, lo cual implicapérdidas de tiempo y dinero.

Muchos de los invernaderos en el país no están adecuadamente automatizadoso su automatización no es la específica.

En la actualidad las técnicas de cultivo de hongos en invernaderos mexicanos nohan cambiado desde hace bastante tiempo. Los invernaderos son una mejortécnica para tener una producción de hongos más eficiente y de mejor calidad,por tal razón se desarrollo este prototipo.

Introducción

Este trabajo describe las características del cultivo del Pleurotus (hongo seta),tras la necesidad de mantener las condiciones ideales de humedad ytemperatura, para la producción del mismo.

Se procedió diseñar un sistema el cual, se dedicara a controlar los parámetrosfundamentales para la producción del hongo seta, es decir nos enfocamos acontrolar Humedad Relativa y Temperatura.

Se presenta la elección y características del material utilizado para que elprototipo funcione adecuadamente, hacemos mención a los diversos tipos desensores tanto de humedad como de temperatura.

Los parámetros anteriormente mencionados son de suma importancia, ya queson los que afectan al hongo directamente, y de ellos depende una buenaproducción de hongos seta. Cabe mencionar que cualquier alteración en cuantoa temperatura y humedad se refiere son mortales para el hongo. Para latemperatura en base a las características del hongo definiremos los rangos atrabajar que serán censados constantemente; para mantenernos en eseestándar seremos ayudados por actuadores que trabajen cerca de las corrientesde aire para poder así distribuir mas uniformemente el calor, y el uso deventiladores para extraerlo si hiciese falta, la humedad que será critica en esteproceso, esta será controlada por un sensor el cual nos indicara en quémomento generar la humedad que será necesaria para el crecimiento del hongo.

Los resultados, se ven proyectados en las pruebas realizadas en el desarrollodel prototipo, y se analizara la eficacia del proyecto realizado.

Capitulo 1

Hongo Pleurotus

1.1 Características

Se procede explicar que es el Hongo Pleurotus y sus condiciones con las cualesse puede desarrollar adecuadamente y sus características físicas.

Esta especie proviene del reino fungí (latín, literalmente "hongos") o mejorconocido como el reino de los hongos, designa a un grupo de organismoseucariotas entre los que se encuentran los mohos, las levaduras y las setas. Seclasifican en un reino distinto al de las plantas, animales y bacterias. Esimportante recalcar esta parte porque es común que la gente los confunda convegetales o plantas. Esta diferenciación se debe, entre otras cosas, a queposeen paredes celulares compuestas por quitina, a diferencia de las plantas,que contienen celulosa y debido a que algunos crecen y/o actúan comoparásitos de otras especies. Actualmente se consideran como un grupoheterogéneo, formado por organismos pertenecientes por lo menos a tres líneasevolutivas independientes.

Los hongos se encuentran en hábitats muy diversos, según su ecología observarfigura 1, se pueden clasificar en cuatro grupos: saprofitos, liquenizados,micorrizógenos y parásitos, los hongos saprofitos pueden ser sustratoespecíficos, los simbiontes pueden ser hongos liquenizados. En la mayoría delos casos, sus representantes son poco conspicuos debido a su pequeñotamaño; suelen vivir en suelos y juntos a materiales en descomposición y comosimbiontes de plantas, animales u otros hongos. Cuando fructifican, no obstante,producen esporocarpos llamativos (las setas son un ejemplo de ello). Realizanuna digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y que absorbenluego las moléculas disueltas resultantes de la digestión. A esta forma dealimentación se le llama osmotrofia, la cual es similar a la que se da en lasplantas, pero, a diferencia de aquéllas, los nutrientes que toman son orgánicos.Los hongos son los descomponedores primarios de la materia muerta de plantasy de animales en muchos ecosistemas, y como tales poseen un papel ecológicomuy relevante en los ciclos biogeoquímicos.

Figura 1-1 Distintos tipos de hongos

Los hongos tienen una gran importancia económica: las levaduras son lasresponsables de la fermentación de la cerveza y el pan, la recolección y elcultivo de setas como las trufas para el consumo humano ya que han sidoocupados para platillos principalmente en Europa . Desde 1940 se hanempleado para producir industrialmente antibióticos, así como enzimas(especialmente proteasas). Algunas especies son agentes de biocontrol deplagas. Otras producen micotoxinas, compuestos bioactivos (como losalcaloides) que son tóxicos para humanos y otros animales. Las enfermedadesfúngicas afectan a humanos, animales y plantas; en estas últimas, afecta a laseguridad alimentaria y al rendimiento de los cultivos

Los hongos se presentan bajo dos formas principales: hongos filamentosos(antiguamente llamados "mohos") y hongos levaduriformes. El cuerpo de unhongo filamentoso tiene dos porciones, una reproductiva y otra vegetativa.1 Laparte vegetativa, que es haploide y generalmente no presenta coloración, estácompuesta por filamentos llamados hifas (usualmente microscópicas); un

conjunto de hifas conforma el micelio (usualmente visible). A menudo las hifasestán divididas por tabiques llamados septos.

1.2 Características que diferencian a los hongos de plantas y animales

Las levaduras, un grupo de hongos, presentan al menos una fase de su ciclovital en forma unicelular; durante ésta fase, se reproducen por gemación obipartición. Se denominan hongos dimórficos a las especies que alternan unafase unicelular (de levadura) con otra miceliar (con hifas).La pared celular de los hongos se compone de glucanos y quitina; los primerosse presentan también en plantas, y los segundos, en el exoesqueleto deartrópodos esta combinación es única. Además, y a diferencia de las plantas yomicetos, las paredes celulares de los hongos carecen de celulosa.La mayoría de los hongos carecen de un sistema eficiente de transporte adistancia de sustancias (estructuras que en plantas conforman el xilema yfloema. Algunas especies, como Armillaria, desarrollan rizomorfos, estructurasque guardan una relación funcional con las raíces de las plantas.En cuanto a rutas metabólicas, los hongos poseen algunas vías biosintéticascomunes a las plantas, como la ruta de síntesis de terpenos a través del ácidomevalónico y el pirofosfato. No obstante, las plantas poseen una segunda víametabólica para la producción de estos isoprenoides que no se presenta en loshongos. Los metabolitos secundarios de los hongos son idénticos o muysemejantes a los vegetales. La secuencia de aminoácidos de los péptidos queconforman las enzimas involucradas en estas rutas biosintéticas difieren noobstante de las de las plantas, sugiriendo un origen y evolución distintos.Carecen de fases móviles, tales como formas flageladas, con la excepción de losgametos masculinos y las esporas de algunas formas filogenéticamente“primitivas” (los Chytridiomycota).

1.3 Reproducción

Los hongos se reproducen sobre todo por medio de esporas, las cuales sedispersan en un estado latente, que se interrumpe sólo cuando se hallancondiciones favorables para su germinación. Cuando estas condiciones se dan,la espora germina, surgiendo de ella una primera hifa, por cuya extensión yramificación se va constituyendo un micelio. La velocidad de crecimiento de lashifas de un hongo es verdaderamente espectacular: en un hongo tropical llega acrecer hasta los 5 mm por minuto. Se puede decir, sin exagerar, que algunoshongos se pueden ver crecer. .Las esporas de los hongos se producen en esporangios, ya sea asexualmente ocomo resultado de un proceso de reproducción sexual. En este último caso laproducción de esporas es precedida por la meiosis de las células, de la cual seoriginan las esporas mismas. Las esporas producidas a continuación de lameiosis se denominan meiosporas. Como la misma especie del hongo es capazde reproducirse tanto asexual como sexualmente, las meiosporas tienen unacapacidad de resistencia que les permite sobrevivir en las condiciones másadversas, mientras que las esporas producidas asexualmente cumplen sobre

todo con el objetivo de propagar el hongo con la máxima rapidez y extensiónposible.El micelio vegetativo de los hongos, o sea el que no cumple con las funcionesreproductivas, tiene un aspecto muy simple, porque no es más que un conjuntode hifas dispuestas sin orden. La fantasía creativa de los hongos se manifiestasólo en la construcción de cuerpos fructíferos, los cuales, como indica el nombre,sirven para portar los esporangios que producen las esporas.En la figura 2 semuestran las partes que conforman a un hongo.

Figura 1-2 Partes de un hongo

1.4 Tipos de hongos

Hongos ornamentales

Por la belleza que guardan los hongos, muchos se han usado con un fin estéticoy ornamental, incluyéndoselos en ofrendas que, acompañados con flores yramas, son ofrecidas en diversas ceremonias. En la actualidad todavía es fácilencontrar esta costumbre en algunos grupos étnicos de México, como son lanáhuatl en la sierra de Puebla-Tlaxcala; los zapotecas en Oaxaca y los tzotzilesy tojalabale en Chiapas. Los hongos que destacan entre los más empleados coneste fin son los hongos psilocibios y la Amanita muscaria; esta última se haconvertido en el estereotipo de seta por lo altamente llamativa que es, ya que

está compuesta por un talo blanco y una sombrilla (basidiocarpo) roja, moteadade color blanco.

Hongos alimenticios

Quizás el primer empleo directo que se les dio a los hongos es el de alimento.Mucho se ha discutido sobre el valor nutritivo de ellos, si bien es cierto a lamayoría se les puede considerar con elevada calidad porque contienen unabuena proporción de proteínas y vitaminas y escasa cantidad de carbohidratos ylípidos.Los hongos microscópicos también han invertido directa o indirectamente para lacreación de fuentes alimenticias y representan una expectativa de apoyo para elfuturo; en este campo cabe citar los trabajos de obtención de biomasa, a partirde levaduras como Candida utilis, que se usa para mejorar el alimento forrajero.El crecimiento de diversos hongos incluidos sobre algunos alimentos puedenelevar el nivel nutricional de éstos; por ejemplo, en los estados Mexicanos deTabasco y Chiapas, se consume una bebida fermentada a base de maíz molido,que se le conoce popularmente con el nombre de "pozol", hay estudiosrealizados que indican que al aumentar los días de fermentación de éste, seincrementa la forma micro lógica, proporcionando principalmente sobre todoaminoácidos y proteínas.

Hongos enteógenos (alucinógenos)

Los hongos enteógenos cobran particular importancia en Mesoamérica, debido aque se encuentran ampliamente distribuidos. Al igual que con los individuos delgénero Claviceps, los hongos alucinógenos como los hongos psilocibios hansido utilizados últimamente por la industria farmacéutica para la extracción deproductos con fines psicoterapéuticos (psilocibinas y psilocinas) y tambiénalgunas especies del reino monera. Algunos hongos reportados como tóxicosson en realidad enteógenos. Los hongos mágicos fueron popularizados en elmundo por el investigador Gordon Wasson y la célebre sacerdotisa mazatecaMaría Sabina

Hongos medicinales

Desde el descubrimiento por Fleming de la penicilina como un metabolito delmecanismo antagónico que tienen los hongos contra otros microorganismos, seha desarrollado una gran industria para el descubrimiento, separación ycomercialización de nuevos antibióticos. Entre las especies medicinales másimportantes podemos citar el Ganoderma lucidum, el Trametes versicolor (o

Coriolus v.), el Agaricus blazei, Cordyceps sinensis y el Grifola frondosa, entremuchos otros.

Hongos contaminantes

Los hongos contaminantes resultan un grave problema para el hombre; dentrode las setas cabe mencionar las que parasitan y pudren la madera, comoConiophara o las comúnmente denominadas "orejas". Sin embargo, el mayorperjuicio se obtiene de los hongos microscópicos, sobresaliendo los [mohos] quepueden atacar y degradar a la materia orgánica.

Hongos venenosos

En la naturaleza, sólo ciertas variedades de hongos son comestibles, el restoson tóxicos por ingestión pudiendo causar severos daños multisistémicos eincluso la muerte. La Micología tiene estudios detallados sobre estas variedadesde hongos. Especies como la Amanita phalloides, Cortinarios orellanus, Amanitamuscaria, Chlorophyllum molybdites, Galerina marginata o la Lepiota helveoladebido a sus enzimas tóxicas para el ser humano causan síntomas como:taquicardias, vómitos y cólicos dolorosos, sudor frío, exceso de sed y caídasbruscas de la presión arterial, excreciones sanguinolientas. La víctima contraegraves lesiones necróticas en todos los órganos especialmente en el hígado y elriñón. Estos daños son muchas veces irreparables y se requiere trasplante deórganos por lo general.El reconocimiento de estos hongos requiere adquirir el reconocimiento visual dela morfología de los hongos venenosos. No existe ninguna regla general válidapara su reconocimiento, la única forma es conocerlos y reconocerlos.

1.5 Micocultura

El cultivo de los hongos se llama micocultura, y se practica por su interéseconómico o científico. En el primer caso se trata por ejemplo de especiescomestibles de géneros como Agaricus o Pleurotus, o de especies saprotróficasque producen sustancias alopáticas (antibióticos) (como la penicilina, producidapor hongos del género penicilium). Las levaduras son importantes en laproducción de alimentos o bebidas fermentadas, especialmente las del géneroSaccharomyces, y también como organismos modelo en la investigaciónbiológica.Es posible cultivar o dejar que prosperen mohos para su estudio en casa o en laescuela. Sobre el pan humedecido crece pronto un micelio de Rhizopus, queforma esporangios globosos y oscuros; y en la cáscara de los cítricos sedesarrolla enseguida Penicilium, con sus características esporas verdeazuladas.Los hongos generalmente se desarrollan mejor en la semi oscuridad y enambientes húmedos.Sin embargo, es recomendable hacer estos estudios bajo la supervisión de unmicólogo o especialista debido a que hay hongos altamente peligrosos.

1.6 Planteamiento del problema

Una vez dadas las características en general de los hongos y su forma de vidacomo se reproducen pasaremos a la parte que nos compete el Pleurotus otambién conocido como hongo Seta normalmente cuenta con las siguientescaracterísticas:Tienen sombrero de formas variables, de embudo, de ostra, redondas ygeneralmente con colores grises y pardos. De sombreros siempre carnosos yconsistentes, al igual que su pie, ya que son una misma unidad, absolutamentehomogénea.

Las láminas son claramente decurrentes, de colores blancos cremosos.Producen esporas de colores similares incluyendo rosas y lilas.En cuanto a la reproducción se menciono anteriormente las formas dereproducción son la forma sexual y la asexual en este proyecto usaremos laforma asexual usando el cuerpo del hongo llamado micelio, el método consisteen cortar el micelio y espolvorearlo en un sustrato, el sustrato que se utilizara esla paja.

1.6.1 Cultivo

El cultivo del Pleurotus, es simple y requiere de poca inversión inicial.El sistema más común de siembra es en bolsas.Como sustrato se puede usar casi cualquier elemento que contenga celulosa:pajas, aserrines, hojas, marlos molidos, subproductos de los cultivos de café,algodón, arroz, etc.Se obtienen de 8 a 10 Kg por metro cuadrado de superficie de cultivo en trescosechas.Puede cultivarse fácilmente sobre troncos de chopo, al aire libre, o sobre pajamezcladas con serrín, en invernaderos; pero es preciso advertir que, si no semantiene la temperatura, la humedad y la luminosidad adecuadas, es difícilobtener setas de forma continuada.Lo fundamental consiste en sembrar el micelio sobre un sustrato leñoso-celulósico húmedo (casi siempre pasteurizado), incubarlo a 20-25º C, mientrasse tiene envuelto en el plástico y, por último, mantenerlo descubierto en sitiosmuy húmedos y frescos durante el proceso de de fructificación, generalmente a,menos de 15º C, hasta que salgan las setas.Este hongo no requiere sustratos comportados, a diferencia de los champiñones.El cultivo se puede realizar en troncos o en sustratos artificiales.El cultivo en troncos tiene la ventaja de ser de un bajo costo de implementaciónpero con producción principalmente estacional, generalmente en otoño y enprimavera que es cuando se dan las condiciones naturales de temperatura yhumedad para que el hongo fructifique.El cultivo en sustratos artificiales (paja de trigo o bien aserrín o viruta demaderas blandas no resinosas) permite una producción continua pero con unmayor costo de inversión inicial

El biólogo Isaac González egresado de la UNAM nos asesoró dándonos lossiguientes datos del cultivo:Pasteurizar la paja que vamos a usar como sustrato con esto se reduce lapoblación de otros hongos, bacterias y paracitos que pueda tener, colocarlodentro de una bolsa negra de forma que el hongo pueda desarrollarse dentro yaque nos indico que el hongo seta no crece hacia arriba, crece hacia los lados poreso esa forma la humedad la debemos de tener entre 80% y 100% durante todoel proceso, con una renovación continua del aire, y una temperatura de 28°C a30°C el proceso desde la siembra hasta la fructificación y cosecha tardaaproximadamente un mes, para este caso se usan invernaderos tipo cuevacomo se muestra en la figura 3

Figura 1-3 Invernadero tipo cueva

Capitulo 2

Plagas y enfermedades consideradas en el prototipo

2.1 Plagas

Colémbolos.Son insectos diminutos sin alas que forman pequeñas galerías, secas y desección oval en la carne de los hongos.Se encuentran en gran cantidad entre las laminillas que hay bajo el sombrero delas setas.También pueden atacar al micelio si el sustrato está demasiado húmedo.Destaca la especie Hypogastrura armata.Dípteros.El daño lo causan sus larvas que se comen las hifas del micelio, hacenpequeñas galerías en los pies de las setas y luego en los sombreros.Destacan algunas especies de mosquitos de los géneros Lycoriella, Heteropeza,Mycophila y moscas del género Megaselia.Para el control de colémbolos y de dípteros se recomiendan medidaspreventivas como colocación de filtros junto a los ventiladores, para el hongoseta para eliminación de residuos y tratamiento térmico para eliminar huevos ylarvas, etc.

2.2 Enfermedades

Enfermedad conocida como telaraña.

Los filamentos de este hongo crecen rápidamente y se extienden sobre lasuperficie del sustrato y de las setas, cubriéndolas con un moho blanquecino,primero ralo y luego denso y harinoso.En las partes viejas las formas perfectas forman puntos rojizos.Los ejemplares atacados se vuelven blandos, amarillento*parduscos, y seacelera su descomposición.Puede atacar a las setas recolectadas.Esta enfermedad aparece con humedad excesiva, el calor y la escasaventilación.Para su control se deben cubrir con cal viva en polvo, sal, formalina 2% osoluciones de benomyl las zonas afectadas.También se puede emplear zineb, mancozeb, carbendazin o thiabendazol.Esta bacteria ataca en cualquier fase del cultivo, desde el micelio en incubacióna las setas ya formadas, disminuyendo o anulando la producción.En los sombreros de los ejemplares enfermos aparecen zonas de tamañovariable de color amarillo-pardusco o anaranjado, acaban pegajosos y si latemperatura y humedad son altas, se pudren pronto y huelen mal.Para su control se aconseja procurar evitar el exceso de humedad, la adición desustancias nitrogenadas y el calor.

Se puede añadir hipoclorito sódico al agua de riego, solución de formalina al 0,2-0,3%, formol u otros productos.

2.3 Acciones tomadas

Para poder prevenir estas bacterias, otros hongos, plagas y enfermedades setomo la decisión de radiar el aire que va a fluir dentro de la caja dondetendremos nuestro hongo seta con una lámpara de luz uv con el propósito dereducir a las plagas y reducir la población de micro organismos que esta dentroy mantener un clima por medio de unos ventiladores que siempre estarángirando activos, esto con un doble propósito mantener el clima dentro y hacerque circule el aire esto evitara la proliferación de plagas. La luz uv nos ayuda areducir la población de posibles plagas que pudieran entrar por eso son usadosen algunos hospitales en la sala de desinfección

2.4 Luz UV características y propiedades que se aprovechan

Definición

La luz negra (o como también se la conoce en el ámbito de la medicina como luzde Wood) es la forma de denominar a un tipo especial de lámpara que emite luzo radiación ultravioleta. La amplitud de onda de la luz ultra-violeta es una ondalarga y solo una pequeña porción de esta luz negra es visible. Las luces negrasproducidas por los conocidos y ampliamente distribuidos tubos fluorescentes,tiene el mismo proceso de fabricación que los tubos fluorescentes normales deluz blanca o visible. La diferencia consiste en el material interno, esto significaque en lugar del elemento fósforo se rellena con un cristal de coloración púrpura-azulado que lleva el nombre de cristal de Wood. Esta conformado por un óxidode níquel con cobalto el cual hace un efecto de pantalla bloqueando el espectrode luz visible de 400 nm (nanometros).En la figura 4 se muestra una lámpara UV

Llamamos radiaciones ultravioleta (UV) al conjunto de radiaciones del espectroelectromagnético con longitudes de onda menores que la radiación visible (luz),desde los 400 hasta los 150 nm.Se suelen diferenciar tres bandas de radiación UV: UV-A, UV-B y UV-C.

UV-A.- Banda de los 320 a los 400 nm. Es la más cercana al espectro visible yno es absorbida por el ozono.

UV-B.- Banda de los 280 a los 320 nm. Es absorbida casi totalmente por elozono, aunque algunos rayos de este tipo llegan a la superficie de la Tierra. Esun tipo de radiación dañina, especialmente para el ADN. Provoca melanoma yotros tipos de cáncer de piel. También puede estar relacionada, aunque esto noes tan seguro, con daños en algunos materiales, cosechas y formas de vidamarinas.

UV-C.- Banda de las radiaciones UV menores de 280 nm.. Este tipo de radiaciónes extremadamente peligroso, pero es absorbido completamente por el ozono yel oxígeno.

Un proceso germicida que logra erradicar la contaminación microbiológica. Conuna tecnología simple (sin adición de químicos ni cambios en la química generaldel agua o aire), se hace pasar el aire por un cámara donde se encuentran laslámparas que emiten luz ultravioleta. Cuando los microorganismos tienencontacto con la radiación UV son automáticamente destruidos, logrando unaexterminación del 99.99%. Es importante mencionar que esto depende del tipode lámpara, las lámparas que radian luz uv con más intensidad eliminan mejorlas plagas No necesita mantenimiento, no daña al medio ambiente, fácil deinstalar, más efectiva que el cloro

Efecto de la luz UV

Cuando un microorganismo se expone a luz uv, los núcleos de las células sufrenun cambio a nivel genético, debido a los procesos photolytic, esto modifica ladivisión de la célula, y por lo tanto la reproducción es prevenida.

Figura 2-4 Lámpara UV

Capitulo 3

Control de temperatura

La temperatura tiene una importancia fundamental en numerosos procesosindustriales. Por ello, es imprescindible disponer de una medición precisa. Lastemperaturas inexactas pueden tener graves consecuencias, hablandoindustrialmente tenemos casos como la reducción de la vida útil del equipo sisufre un sobrecalentamiento de unos grados. Sin embargo para el proyecto esnecesario que la temperatura este entre 28°C y 30°C, ya que en caso contrario,el hongo puede morir.

3.1 Sensores de temperaturaA continuación haremos mención de algunos tipos de sensores de temperatura

TermoparUn termopar es un transductor formado por la unión de dos metales distintosque produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia detemperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unióncaliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o dereferencia.

El efecto Seebeck, se refiere a la emisión de electricidad en un circuito eléctricocompuesto por conductores diferentes, mientras estos tienen diferentestemperaturas. Los conductores se conectan en serie. La diferencia detemperatura causa un flujo de electrones en los conductores, se dice que el flujoinicia directamente desde el área de mayor temperatura hacia la de menortemperatura. En el punto de contacto de los conductores se presenta unadiferencia de potencial.

En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados comosensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectoresestándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principallimitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un gradoCelsius son difíciles de obtener. Son muy usados en aplicaciones de calefaccióna gas. El comportamiento de un termopar se observa en la grafica 1.

Grafica 3-1 Comportamiento de los termopares

Termistor

Los Termistores son resistores térmicamente sensibles, existen dos tipos determistores según la variación de la resistencia/coeficiente de temperatura,pueden ser negativos (NTC) o positivos (PTC).

Son fabricados a partir de los óxidos de metales de transición (manganeso,cobalto, cobre y níquel) los termistores NTC son semiconductores dependientesde la temperatura. Operan en un rango de -200º C a + 1700° C. Un termistorNTC debe elegirse cuando es necesario un cambio continuo de la resistencia enuna amplia gama de temperaturas. Ofrecen estabilidad mecánica, térmica yeléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad. La grafica 2 nos muestra elcomportamiento de los dos tipos de termistores mencionados.

La excelente combinación de precio y el rendimiento ha dado lugar a una ampliautilización de los termistores NTC en aplicaciones tales como medición y controlde temperatura, compensación de temperatura y medición del flujo de fluidos.

Grafica 3-2 Comportamiento de los termistores

Circuitos Integrados Termo Sensores

Son sensores de temperatura integrados en un chip. Es posible escogerlos engrados Centígrados, grados Fahrenheit y grados Kelvin. Estos chips otorgan unasalida que es proporcional a la temperatura. Las salidas más comunes son entensión, corriente o frecuencia.

Este tipo de sensores cubre un rango menor de temperatura que va de -55° a150°C, existen con salida analógica o digital, la resolución de estos depende dela calidad de el censor existen algunos con resolución fina, este tipo de censoresse pueden encontrar en diversos encapsulados. A continuación hablaremos deuno de estos censores se trata del censor LM335 allí explicaremos mas sobreeste tipo de censores.

3.2 Selección del sensorPara nuestro caso utilizaremos el sensor LM335 el cual pertenece a la categoríade los Circuitos Integrados Termo Sensores, este sensor tiene comocaracterística que su valor estándar para 0°C es de 2.73 V y va incrementando;

además de ser un sensor ya linealizado, lo que facilita su uso esto se deduce dela grafica 3 que se muestra a continuación.

Grafica 3-3 Comportamiento del sensor LM335

El sensor activara dos ventiladores, cuando la temperatura se encuentresuperior a los 30ºC , por lo que los ventiladores uno a la entrada y otro a lasalida se activaran asegurando la circulación de aire, el cual ayudara amantener la temperatura requerida, además de que el hongo requiere deventilación de aire continuamente.

Los ventiladores son del tipo para PC por lo que cumplen con las siguientescaracterísticas:

Dimensiones

Las dimensiones son indicadas en milímetros, de esta forma: 80 x 80 x 25 mm.

Caudal de aire máximo

Cuando la temperatura sea menor que 25º C, actuara una resistencia eléctrica,esta se encargara de calentar el aire, lo cual nos ayudara a elevar nuevamentela temperatura y seguir con los parámetros requeridos.

Lo anteriormente descrito, será controlado por un algoritmo de control en unmicrocontrolador PIC16F690, ya que además de que sabemos usarlo, cumplecon el nivel de voltaje requerido por nuestro sensor de humedad, es decir, 5V.

Capitulo 4

Humedad

4.1 Definición y tipos de humedad

Se denomina humedad a la cantidad de vapor de agua presente en el aire.

Se distinguen dos tipos de humedad: La humedad absoluta y la humedadrelativa.

La humedad absoluta es la cantidad de agua por metro cúbico que contiene elaire.

La humedad relativa es la capacidad del aire para absorber agua; la relaciónentre la cantidad de agua que contiene el aire y la que puede contener antes desaturarse. Se mide en tanto por ciento.

Una masa de aire está saturada cuando la humedad relativa es del 100%, y enese momento comienza a condensarse en las partículas de polvo y otros sólidosque encuentre en el ambiente. Esta capacidad depende de la temperatura. Parauna misma humedad absoluta, la humedad relativa aumenta cuando desciendela temperatura. Para el clima lo más interesante es la humedad relativa ya queuna masa de aire saturada, o cercana a la saturación, es una masa deaire húmeda y los hongos pueden aprovechar su agua; mientras que de unamasa de aire seca no; aunque tenga mayor humedad absoluta.

Para nuestro proyecto utilizaremos una humedad relativa del 80% al 90%.

4.2 Métodos para obtener humedad

Humidificación adiabática

Para producir el vapor de agua necesario para la humidificación, se utiliza elcalor contenido en el mismo aire a humidificar. Se caracteriza por un bajoconsumo de energía y por provocar un ligero descenso de temperatura delambiente que se humidifica, en general existen 2 tipos de humidificadoresadiabáticos.

Evaporativos: El aire circula a través de una superficie impregnada deagua, de la cual extrae el vapor para humidificar el ambiente.

Pulverizadores: A través de procedimientos mecánicos, eléctricos o deaire comprimido, se produce una pulverización del agua en pequeñísimaspartículas (micrones) que se evaporan en el ambiente.

Humidificación isotérmica

El proceso de humectación isotérmica (o isoterma) consiste en la introducción enel ambiente, de vapor de agua generado por ebullición del agua.Este procedimiento requiere que una fuente exterior que aporte la energíanecesaria para que ocurra el cambio de estado del agua.Ya que la masa del vapor es muy inferior a la del aire en el que se absorbe, latransformación provoca un aumento modesto de la temperatura del aire y porese motivo se define inapropiadamente como humectación isotérmica.

Los humidificadores a vapor garantizan la máxima seguridad higiénica, ya que latemperatura del vapor asegura la ausencia en el mismo de todo microorganismopotencialmente nocivo.

En nuestro caso se utilizara un humidificador adiabático por evaporizaciónultrasónica que producen una nebulización del agua a través de vibraciones demuy alta frecuencia, se prefirió este tipo de humidificador por su gran seguridadcomparado con sus primos de humidificación isotérmica, aunque sacrificamos lahigiene en el vapor que nos ofrecen la humidificación isotérmica, sin embargoesta dentro de lo permisible (al problema le damos solución con una lámpara deluz ultravioleta ya mencionado en el capítulo 2), tenemos muchas ventajas con elhumidificador ultrasónico como es su muy bajo consumo en potencia ( 20W a35W ) además de un flujo constante y regulable del vapor.

4.2 Sensores de humedad

Existen varios tipos de Sensores de humedad, según el principio físico quesiguen para realizar la cuantificación de la misma.

Sensores por desplazamiento

Es quizás el tipo de sensor más antiguo y de uso común, utiliza un mecanismopara medir la expansión o contracción de un cierto material que es proporcionala los cambios en el nivel de humedad relativa. Los materiales más comunes elnylon y la celulosa. Las ventajas de este tipo de sensores son el bajo costo defabricación y es altamente inmune a la contaminación. Las desventajas son latendencia a la descalibración en el tiempo y los efectos de histéresissignificativos.

Sensor de bloque de polímero resistivo

Están compuestos de un sustrato cerámico aislante sobre el cual se depositauna grilla de electrodos. Estos electrodos se cubren con una sal sensible a lahumedad embebida en una resina (polímero). La resina se recubre entonces conuna capa protectora permeable al vapor de agua. A medida que la humedadpermea la capa de protección, el polímero resulta ionizado y estos iones semovilizan dentro de la resina. Cuando los electrodos son excitados por unacorriente alterna, la impedancia del sensor se mide y es usada para calcular elporcentaje de humedad relativa.

Por su misma estructura este tipo de sensores son relativamente inmunes a lacontaminación superficial ya que no afecta su precisión aunque si el tiempo derespuesta. Debido a los valores extremadamente altos de resistencia del sensora niveles de humedad menores que 20% es apropiado para los rangos altos dehumedad.

Sensores capacitivos

Los sensores capacitivos (polímero orgánico capacitivo) son diseñadosnormalmente con platos paralelos con electrodos porosos o con filamentosentrelazados en el sustrato. El material dieléctrico absorbe o elimina vapor deagua del ambiente con los cambios del nivel de humedad. Los cambiosresultantes en la constante dieléctrica causa una variación en el valor de lacapacidad del dispositivo por lo que resulta una impedancia que varía con lahumedad. Un cambio en la constante dieléctrica de aproximadamente el 30%corresponde a una variación de 0-100% en la humedad relativa.El material sensor es muy delgado para alcanzar grandes cambios en la señalcon la humedad. Esto permite a el vapor de agua entrar y salir fácilmente y elsecado rápido para la sencilla calibración del sensor.Este tipo de sensor es especialmente apropiado para ambiente de altatemperatura porque el coeficiente de temperatura es bajo y el polímerodieléctrico puede soportar altas temperaturas. Los sensores capacitivos sontambién apropiados para aplicaciones que requieran un alto grado desensibilidad a niveles bajos de humedad, donde proveen una respuestarelativamente rápida. A valores de humedad superiores al 85% sin embargo elsensor tiene una tendencia a saturar y se transforma en no lineal.

La salida de todos los sensores de humedad por absorción (capacitivos,resistivos, de film resistivo etc.), se ven afectados sensiblemente por latemperatura y la humedad relativa. A causa de esto se utilizan mecanismos de

compensación de temperatura en aplicaciones que demanden alto nivel deprecisión o un amplio rango de temperaturas.Cuando se compensa la temperatura de un sensor lo mejor es hacer la mediciónde temperatura tan cerca como sea posible de área activa del sensor, esto es enel mismo micro-ambiente. Esto es especialmente verdad cuando se combina lamedición de RH y temperatura par derivar el punto de rocíoLos instrumentos de tipo industrial para medir humedad y punto de rocíoincorporan una resistencia de platino (RTD) en la parte posterior del sustrato delsensor para la integridad de la compensación de la diferencia de temperaturas.Para estos sensores de alta temperatura no se proveen los circuitos electrónicosde acondicionamiento de señal

Las aplicaciones típicas para los polímeros resistivos y capacitivos son

HVAC administración de energía

Control de salas de computadora/ambientes limpios

Instrumentos portátiles

Monitoreo ambiental y meteorológico

Sensor de sal saturada de cloruro de litio

El sensor de sal saturada de cloruro de litio ha sido uno de los sensores depunto de rocío más ampliamente usados. Su popularidad es resultado de susimplicidad, bajo costo, durabilidad, y el hecho de que provee una mediciónfundamental.El sensor consiste de una bobina recubierta con una tela absorbente y unarrollamiento de electrodos bifilares inertes. La bobina es revestida con unasolución diluida de cloruro de litio. Un corriente alterna se hace pasar por elarrollamiento y la solución salina causando calentamiento por efecto joule. Amedida que la bobina eleva su temperatura el agua de la sal se evapora a unatasa que es controlada por la presión de vapor de agua en el aire circundante.Cuando la bobina comienza a secarse, la resistencia de la solución salina seincrementa produciendo una disminución de la corriente que enfría la bobina.Este efecto de calentamiento y enfriamiento continúa hasta alcanzar un puntode equilibrio en el que no hay intercambio de agua con el ambiente. Estatemperatura de equilibrio es directamente proporcional a la presión de vapor deagua o el punto de rocío del aire circundante. Este valor es medido utilizando untermómetro de resistencia de platino (PRT). Ver Figura 1

Figura 4-1 Sensor de sal saturada de cloruro de litio

Si el sensor de sal saturada se contamina puede fácilmente hacerse una recargade cloruro de litio. Las limitaciones de esta tecnología son un relativamente bajotiempo de repuesta y el límite inferior del rango de medición impuesto por lanaturaleza del cloruro de litio. El sensor no puede usarse para medir puntos derocío cuando la presión de vapor de agua cae por debajo de la presión desaturación de vapor del cloruro de litio que ocurre cerca del 11% de humedadrelativa. Los sensores de sal saturada resultan atractivos cuando el bajo costo esimportante, la resistencia ambiental, el bajo tiempo de respuesta y la moderadaprecisión son requeridos.

Las aplicaciones típicas de estos sensores son:

Controles de refrigeración Secadores De humidificadores Monitorio de líneas de suministro de aire Equipos envasadores de píldoras

Sensores de punto de rocío de óxido de aluminio

Los instrumentos de óxido de aluminio y sus derivados, tales como los sensoresbasados en cerámicos o silicio, son dispositivos que de forma indirecta infieren elvalor del punto de rocío por la variación de su valor de capacidad que esafectada por la humedad ambiente. Están disponibles en una variedad de tipos,desde sistemas de bajo costo portátiles operados a batería, hasta sistemasmulti-punto basados en microprocesador con la capacidad de calcularla información de la humedad en diferentes parámetros.Un sensor de óxido de aluminio típico es un capacitor, formado por la deposiciónde una capa de óxido de aluminio poroso sobre un sustrato conductor que sereviste con una delgada lámina de oro. La base conductora y la lámina de oro

forman los electrodos del capacitor. El vapor de agua penetra la lámina de oro yes absorbida por el óxido poroso. La cantidad de moléculas de agua absorbidasdetermina la impedancia eléctrica del capacitor que a su vez resulta proporcionala la presión de vapor de agua.Los sensores de óxido son de reducido tamaño. Son apropiados para medirbajos puntos de rocío y pueden operar sobre un amplio rango que abarca lasaplicaciones de alta presión. Pueden utilizarse también para medir la humedaden líquidos y, debido al bajo consumo de potencia, son apropiados parainstalaciones intrínsecamente seguras y a prueba de explosiones.Los sensores a base de óxido se usan frecuentemente enla industria petroquímica y de generación de potencia donde los puntos de rocíobajos deben monitorearse en línea con arreglos de múltiples sensoreseconómicos.La principal desventaja asociada con estos sensores es que son dispositivos demedición secundaria y deben ser recalibrados frecuentemente para corregir losefectos de envejecimiento, histéresis y contaminación.

Higrómetro óptico de condensación

El higrómetro óptico es considerado el método más preciso para la medición delpunto de rocío. Esta es una medición primaria, que mide, como su nombreindica, el punto efectivo de condensación del gas ambiente y para el que sepueden con facilidad establecer estándares internacionales de calibración. Elsensor contiene un pequeño espejo metálico cuya superficie es enfriada hastaque el agua de la muestra de gas condense. El espejo es iluminado por unafuente de luz y su reflexión es detectada por un fototransistor. Cuando lacondensación ocurre la luz reflejada sufre una dispersión y por lo tantodisminuye la intensidad captada por el detector. Un sistema de control seencarga de mantener la temperatura de espejo en el punto necesario paramantener una delgada capa de condensación. Un PRT embebido en el espejomide su temperatura y por lo tanto la temperatura de punto de rocío.Con el higrómetro óptico son posibles precisiones de +/- 0.2°. Ciertos equiposespeciales pueden tener un rango completo desde -85° hasta casi 100° de puntode rocío. Los tiempos de respuesta son rápidos y la operación está relativamentelibre de problemas de pérdida de calibración.

Las aplicaciones típicas de los higrómetros ópticos de condensación son:

Líneas de aire medicinal Equipo electrónico refrigerado con líquido Computadoras refrigeradas Hornos de tratamiento térmico Hornos de fundición

Control ambiental de recintos Secadores Estándares de calibración de humedad

Higrómetro electrolítico

El higrómetro electrolítico normalmente se utiliza para la medición de gasessecos ya que provee una performance confiable para largos períodos en elrango de bajos valores de PPM. Los sensores electrolíticos típicamenterequieren que el gas medido esté limpio y no debería reaccionar con la soluciónde ácido fosfórico, aunque desarrollos recientes en la tecnología de sensores decelda y los sistemas de acondicionamiento de muestras permiten aplicacionesmás hostiles, como pueden ser la medición de humedad en cloruro.

Los sensores electrolíticos utilizan una celda revestida con una delgada capa depentóxido fosforoso (P2O5), que absorbe agua del gas bajo medición. Cuandouna corriente eléctrica se aplica a los electrodos, el vapor de agua absorbido porel P2O5 se disocia en moléculas de hidrógeno y oxígeno. La cantidad decorriente requerida para disociar el agua es proporcional al número de moléculasde agua presentes en la muestra. Este valor junto con el caudal y la temperaturase usan para determinar la concentración de las partes por millón por volumen(PPMv) del vapor de agua. El sensor electrolítico se utiliza en aplicaciones secasde hasta un máximo de 1000 PPMv y es apropiado para el uso en procesosindustriales tales como gases ultra-puros, química fina, y producción de circuitosintegrados, etc. En cada uno de estos casos el éxito de estos procesosindustriales depende del mantenimiento de condiciones inertes. Esto significaque un suministro continuo de nitrógeno o argón se debe usar para purgar elambiente de producción. Así como el mantenimiento de la pureza del gas, elcontenido de vapor de agua debería mantenerse muy bajo ya que estas son lascondiciones para las que el higrómetro electrolítico trabaja apropiadamente.

Aplicaciones típicas de este sensor

Generadores de ozono Líneas de aire seco Sistemas de transferencia de nitrógeno Soldadura con gas inerte Selección de sensor de humedad

Para el proyecto usaremos el sensor HMZ433A1 que además de ser un sensorde humedad resistivo también mide temperatura, la razón por la que elegimos

este sensor fue principalmente el precio que oscila entre los $165 y los $180 porotra parte nos entrega una respuesta lineal en el intervalo de humedad quequeremos censar ver gráfica 4 por lo tanto nos es útil en los requerimientosestablecidos.

Tabla característica del sensor de humedad:

TEMPERATURA (°C) 0 10 20 25 30 40 50 60

RESISTENCIA (KÙ) 161 99 62 50 40 27 18 13

Para el cálculo de las constantes se resuelve el sistema de ecuacionessimultáneas de tres incógnitas para los puntos 0°C, 25°C y 50°C. Recuerde que°Kelvin = °C + 273.15.

Grafica 4-1 Comportamiento del sensor de humedad

Observación: la señal de salida es casi lineal y de 0 a 100% de humedad relativade escala completaPrecisión: (a 25 ° C, 60% de humedad relativa, Vin = 5.00VDC)rango de salida: 1.815 ~ 2.145 (0 ~ 3.3V de salida)

Capitulo 5

Desarrollo

Por las características de producción mencionadas por el biólogo IsaacGonzález egresado de La Universidad Nacional Autónoma de México, “quedesinteresadamente nos asesoro en el proceso de cultivo de los hongos, siendosumamente importante su aportación para este trabajo” decidimos usar unrecinto cerrado, se utilizo una caja de plástico que cubría nuestrosrequerimientos básicos, en ella se desarrollo el prototipo de la micocultura.

En la primera parte montamos los ventiladores sobre unos tubos de PVC con laintención que estos fueran nuestro amortiguador térmico, los tubos de PVC semontaron sobre un costado de la caja con la intención de que de esa forma elvapor dentro de la caja circulara por la mayor parte de la caja para tener unadistribución uniforme de vapor y temperatura. Los ventiladores quedaranencendidos todo el tiempo, el calentador que se instalara dentro del recinto es elque lleva el control on-off por histéresis, que controla un pic mediante unprograma que diseñamos y más adelante explicaremos.

Figura 5-1Instacion de los ventiladores dentro de los tubos de PVC

Figura 5-2 Recinto en donde se van a colocar los tubos de pvc

Sobre el tubo que contiene al ventilador que introduce el aire se monto unalámpara de luz ultravioleta, con la intención eliminar en lo posible plagas einhibiendo la reproducción de otros microorganismos que afectaría en elcrecimiento de nuestros hongos setas. Este tubo nos da la función de unacámara de purificación del aire con respecto a bacterias y microorganismos en elmedio ambiente. Para que la luz no afecte nuestra producción esto es que no lede la luz ultravioleta a los hongos, al final del tubo colocamos una reja quedifracta esa luz hacia la parte de abajo de nuestro recinto, esta rejilla tiene unadoble función una ya la mencione y la otra es darle un sentido al flujo de aire quevamos hacer circular. La lámpara se mantendrá encendida todo el tiempo con laintención de que inhiba el mayor porcentaje de bacterias y otros tipos de hogosque pueda contener el aire

Figura 5-3 Tubo de PVC que contiene el ventilador y la lámpara UV

Figura 5-4 Tubo de PVC que contiene el ventilador y la lámpara UV

Una vez montado esta parte se procedió a montar el recipiente contenedor delagua el cual alberga al humidificador. En este recipiente se encuentra unamanguera que proviene del exterior, proviene de una bomba de agua queabastece al contenedor de agua cuando esta ya se haya bajado a un nivel en elcual el humidificador no puede trabajar, la rejilla antes mencionada desvía elflujo del aire contra este recipiente con la intención de disipar la humedad en elrecinto.

Figura 5-5 En la imagen se muestra la rejilla, el recipiente contenedor delagua que a su vez contiene el humificador

Es importante que el humidificador nunca este expuesto a un ambiente sin aguapor lo que desarrollamos un sistema de control on/off para que una bombasuministre de agua el recipiente donde se encuentra el humidificador.

Se uso un sistema de flotador donde una esfera de unicel junto con un alambrecolocado en la parte superior del recipiente actúa como un interruptor para elsiguiente circuito observar circuito 1:

Circuito 5-1 Sistema del flotador

La bomba que suministra el agua se alimenta a 120VAC, en la línea dealimentación de esta se implemento un relevador con sus terminales en circuitocerrado, en este momento la bomba estará suministrando agua hasta que elnivel de la misma sea lo suficiente para que el sistema de flotador cierre elcircuito y de esta manera se energice la bobina del relevador con 5v y se abra elcircuito, de esta manera la bomba dejara de suministrar agua al recipiente hastaque el nivel de esta baje lo suficiente para que el flotador desenergice de nuevacuenta la bobina

Circuito 5-2 Sistema del flotados

En frente de los tubos que introducen aire y extraen el aire se coloco una parrilla(fuente de calor) eléctrica que nos va a hacer la función de aumentar latemperatura cuando esta se necesaria. Esta parrilla es controlada por un pic elcual tiene el programa que diseñamos para este proyecto adelantemencionaremos como funciona este programa

Figura 5-6 En la imagen muestra la parrilla que fue colocada en el recinto

En un costado donde está el extractor colocaremos las bolsas que contiene alsustrato con el micelio aquí se llevara a cabo la reproducción del hongo setadentro de esta bolsa la cual contendrá a los hongos setas, colocaremos nuestrosensor de humedad y temperatura debido a que en esta área es donde nosimporta mantener las condiciones que requerimos para la reproducción de laseta.

5.1 Técnicas de control

Las técnicas a usar para el control de temperatura será un control on/off pormedio de histéresis la resistencia se encenderá y calentara con la condición deque la temperatura se encuentre debajo de 25°C y se apagara cuando llegue a30°C.

Figura 5-7 La imagen muestra el recubrimiento que se le coloco al recinto

El control del clima dentro del recinto estará a cargo por 2 ventiladores unoextrae el aire y otro lo introduce ambos quedaran encendidos todo el tiempohasta que se termine la reproducción de los hongos estos estarán ayudados porun recubrimiento de bolsas de plástico negro la cual nos ayuda a mantener elcalor por un mayor tiempo dentro del recinto así como también tiene otra funcióny es la de evitar que pase la luz al interior del recinto.

Figura 5-8 Prueba del recinto

Para el control de la humedad se encenderá el humidificador hasta que alcanceel 90% de humedad. Esto lo lograremos mediante un control on-off por histéresisesto lo lleva a cabo mediante el pic que contiene el programa diseñado para esteproyecto que adelante se explica su funcionamiento.

Figura 5-9 Prueba del recinto

Lo anteriormente descrito se llevara a cabo por medio de un programa diseñadopara resolver estos problemas de humedad y temperatura, el cual será cargadoen un microcontrolador de la familia MICROCHIP (PIC16F84.), el cual seencargara de desplegar los datos obtenidos por los sensores de humedad ytemperatura en un LCD.

Figura 5-10 La imagen muestra las pruebas de el pic con el censor detemperatura

Figura 5-11 La imagen muestra el funcionamiento de el pic junto con lossensores

Pruebas

Prueba 1

Control on – off por histéresis, en esta prueba controlamos la temperaturasolamente con el calentador en la tabla 1y 2 se muestran los resultados la tabla1 representa la temperatura, la tabla 2 representa la humedad

Tabla 5-1 Tabla 5-2

Comportamiento de la temperatura Comportamiento de la humedad

Temperatura (°C) Tiempo (Min)23 026 231 435 638 8

37.5 1037 1237 1436 1636 1835 2035 2535 3034 3532 4030 4528 5028 5528 6027 7027 9027 10026 11026 120

Humedad (%) Tiempo (Min)

30 0

30 2

29 4

28 6

28 8

25 10

25 12

25 14

25 16

24 18

23 20

22 25

22 30

22 35

22 40

22 45

23 50

23 55

23 60

23 70

23 90

23 100

23 110

23 120

Grafica 5-1 Comportamiento de la temperatura en el tiempo que se muestreo

Grafica 5-2 Comportamiento de la humedad en el tiempo que se muestreo

Estas graficas nos permiten observar de una manera más clara elcomportamiento que a tenido la temperatura y humedad usando el control quese especifica al inicio de la prueba

En esta prueba podemos observar en las graficas como la temperatura sesobrepasa por mucho y tarda muchísimo tiempo en llegar a los valoresdeseados, y al mismo tiempo se observa que la humedad disminuye estosvalores que describe el sistema no satisface las condiciones ideales que serequieren para la reproducción del hongo seta, ya que al aumentarlatemperatura en demasía hace que disminuya la humedad dentro del recinto

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Tem

pera

tura

(°C)

Tiempo (Min)

Temperatura (°C)

Temperatura (°C)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Hum

edad

(%)

Tiempo (Min)

Humedad (%)

Humedad (%)

Prueba 2

Control on – off por histéresis, en esta prueba controlamos la temperatura y lahumedad mediante el humificador y el calentador esta prueba está inspirada enel control de temperatura del planeta. Debido a la cantidad de agua que existeen nuestro planeta, absorbe parte de la radiación calórica que logra entrar anuestro planeta, y durante la noche va liberando paulatinamente esa energía yesto ayuda a mantener el clima del planeta. En la tabla 3 y 4 se muestran losdatos obtenidos de esta prueba.

Tabla 5-3 Tabla 5-4



29 030 233 433 634 836 1038 1238 1438 1640 1841 2043 2544 3045 3548 4049 4552 5056 5558 6060 7061 9061 10061 11062 120

Temperatura (°C) Tiempo (Min)

24 025 226 428 630 832 1033 1233 1433 1632 1831 2029 2528 3028 3526 4025 4524 5022 5524 6029 7033 9031 10028 11026 120



En esta prueba podemos observar de la grafica 3 que la humedad aumenta deforma favorable, pero aun así existe un sobrepaso de temperatura muyimportante, aun que esta vez la humedad es favorable la temperatura siguesiendo demasiado alta para la reproducción del hongo seta, también seconsigue bajar considerablemente la temperatura pero el sobrepaso siguesiendo demasiado por lo tanto este control no es suficiente para el objetivo deeste prototipo

0

5

10

15

20

25

30

35

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Tem

pera

tura

(°C)

Tiempo (Min)

Temperatura (°C)

Temperatura (°C)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Hum

edad

(%)

Tiempo (Min)

Humedad (%)

Humedad (%)

Prueba 3

Control on – off por histéresis, esta prueba se va a realizar controlandoencendiendo de forma fija el equipo de ventilación (introductor de aire yextractor). Mientras un ventilador introduce aire tibio debido a que se calienta porla lámpara de luz uv, el otro ventilador extrae el aire caliente al mismo tiempoesto sirve para hacer que circule el aire, El calentador y el humificador estáncontrolados por histéresis los resultados se muestran en la tabla 5 y 6.

Tabla 5-5 Tabla 5-6



28 030 2

31 4

32 634 8

35 10

37 1238 14

39 16

40 1841 20

43 25

44 3044 35

45 40

45 4545 50

46 55

46 6046 70

46 90

47 10047 110

47 120

Temperatura (°C) Tiempo (Min)

24 025 226 427 628 829 1030 1229 1429 1629 1828 2028 2528 3028 3528 4028 4528 5028 5528 6027 7027 9027 10027 11027 120



En esta prueba se observa de la grafica 5que se logra un control muy bueno dela temperatura existe un sobrepaso de 1°C el cual se corrige en menos de unminuto, y la temperatura ideal que es entre 28°C y 27°Cla mantieneprácticamente todo el tiempo, por otra parte la humedad que es la segundavariable que nos interesa disminuye no alcanza los valores deseados, pero losvalores que se alcanzan son suficientes para la reproducción del hongo seta, porlo tanto nos quedamos con esta forma de control ya que es suficiente paramantener los parámetros requeridos para la reproducción de el hongo seta. A

0

5

10

15

20

25

30

35

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Tem

pera

tura

(°C)

Tiempo (Min)

Temperatura (°C)

Temperatura (°C)

0

10

20

30

40

50

0 4 8 12 16 20 30 40 50 60 90 110

Hum

edad

(%)

Tiempo (Min)

Humedad (%)

Humedad (%)

continuación se presenta el diagrama de flujo que se utilizo para el control deeste sistema.

En esta parte presentamos las distintas pruebas que hicimos para llegar alcontrol que nos dio mejores resultados y nos sirvió para observar que hay puntosque se pueden mejorar aun así en la última prueba logramos demostrar que elcontrol que logramos es lo suficientemente efectivo para llevar a cabo el objetivode este proyecto el cual es la reproducción del hongo seta

Descripción del algoritmo de control que diseñamos para controlar lasvariables de temperatura y humedad

Iniciamos por inicializar o seleccionar los puertos que se van a usar comoentrada y como salida, habilitamos los canales analógicos que vamos a utilizarescribimos los mensajes que queremos desplegar en el display en este caso nosreferimos a la temperatura, para este sensor utilizaremos el canal 4 en cualalmacenamos el valor de ADC, enseguida pregunta si la temperatura es menor oigual a 24°C, si la temperatura es menor activara la parrilla que es la que nosproporciona el calor en el recinto el cual es activado por medio de un relevador,si este no es el caso pregunta si la temperatura es menor o igual a 29°C si estees el caso desactiva la parrilla, una vez tomado el valor de ambos casos se hacela conversión del voltaje proporcionado por el sensor para saber la temperaturaque este representa para así poder desplegar el valor en el display.

Ahora utilizaremos el canal 5 en cual almacenamos el valor de ADC, enseguidapregunta si la humedad es menor o igual a 30%, si la humedad es menoractivara la parrilla que es la que nos proporciona la humedad en el recinto el cuales activado por medio de un relevador, si este no es el caso pregunta si lahumedad es menor o igual a 80% si este es el caso desactiva la parrilla, una veztomado el valor de ambos casos se hace la conversión del voltaje proporcionadopor el sensor para saber el porcentaje de humedad que este representa para asípoder desplegar el valor en el display.

Y una vez que ha sucedido este siclo se repite tantas veces sea necesario hastaque el hongo seta se haya culminado su desarrollo

A continuación se presenta el algoritmo de control:

Control de Humedad yTemperatura

Inicialización de puertosinicialización de LCD

Habilitación de canalesanalógicos 4 y 5

Despliegue de mensajesen LCD

Selección de canalanalógico 4 y almacena

valor de ADC

Temperatura <= 24 Activa parrilla

Temperatura >= 29 Desactiva parrilla

Si

No

Si

A

Humedad <= 30% Activa humidificador

Humedad >= 80% Desactiva humidificador

Si

No

Valor del ADC seconvierte a voltaje y

despliega en LCD

Selección de canalanalógico 5 y almacena

valor de ADC

Convierte valor del ADCen porcentaje y

despliega en LCD

A

Si

No

Conclusiones

Durante el desarrollo de este proyecto pudimos observar una serie defenómenos que en un principio no teníamos contemplados, el primer fenómenoque sito y que nos dimos cuenta que fue muy importante para mantener latemperatura durante un mayor tiempo en un estado ideal, fue haber forrado elinterior del recinto con bolsas de color negro ya que debido a sus propiedadesfísicas logra mantener una temperatura ideal durante un mayor tiempo y logro susegundo objetivo que era evitar que la luz pudiera penetrar el recinto.

El segundo fenómeno que pudimos observar comparando las primeras pruebasque realizamos con la ultima es el fenómeno de la inercia térmica, en la primeratabla del comportamiento de la temperatura se observa cómo se dispara latemperatura, aun que el control que colocamos apagaba el calentador en 29°Cla temperatura seguía aumentando pero al colocar los ventiladores estos logranun efecto de amortiguamiento térmico el cual podemos comprobar observandola tabla de comportamiento de la temperatura de la prueba número tres, losventiladores logran el objetivo de mantener las condiciones ideales dentro delrecinto de temperatura logrando que solo llegue a 31°C pero esta temperatura lacorrige en menos de 1 minuto.

El tercer evento que detectamos fue que la segunda variable que es de menorprioridad no se logra un control tan adecuado como el de la temperatura ya queal tener los ventiladores encendidos esto hace que salga del recinto unporcentaje mayor de la humedad relativa dentro del recinto.

Aun con lo mencionado anterior mente sobre el control de la humedad se lograncondiciones para el desarrollo del hongo seta estamos consientes que un controlproporcional nos podría proporcionar en los ventiladores nos puede proporcionarun mejor control de la humedad, pero el control on-off que utilizamos essuficiente para mantener las condiciones ideales para el desarrollo del hongoseta.

Bibliografía

“THE MEASUREMENT, INSTRUMENTATION AND SENSORS HANDBOOK”

Webster, John G.

CRC PRESS; IEEE PRESS

“ATLAS DE HONGOS: SETAS Y MICROMICETOS”

Torres Rodríguez, Josep María

MAYO Ediciones

“SETAS (HONGOS)”

F. De Diego Calonge

MUNDIPRENSA

“MICROCONTROLADOR PIC16F84. DESARROLLO DE PROYECTOS”

Enrique Palacios, Fernando Remiro, Lucas J. López

ALFAOMEGA

instituto politecnico nacional escuela superior de...

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