EVALUACION DE SISTEMAS

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA PARA MEDIR EL FLUJO DE SAVIA CON UN PC

AMÉRICO ORLANDO FRANCO FLORES

CHILLÁN-CHILE

2004

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA PARA MEDIR EL FLUJO DE SAVIA CON UN PC

AMÉRICO ORLANDO FRANCO FLORES

CHILLÁN-CHILE

2004

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA PARA MEDIR EL FLUJO DE SAVIA CON UN PC

Aprobado por:

José Fernando Reyes Aroca

Ingeniero Civil Metalúrgico, Dr.

Profesor Asociado

Profesor Guía

Jorge Jara Ramírez

Ingeniero Agrónomo, Ph. D.

Profesor Asociado

Profesor Asesor

Wilson Esquivel Flores

Ingeniero Civil Mecánico, Dr.

Profesor Asistente

Profesor Asesor

Gabriel Merino Coria

Licenciado en Física, Ph. D.

Profesor Asociado

Director de Departamento

José Fernando Reyes Aroca

Ingeniero Civil Metalúrgico, Dr.

Profesor Asociado

Decano

Esta Memoria de Titulo fue financiada en parte por la Dirección de Investigación de la Universidad de Concepcion y por el Gobierno Regional a través del FNDR con la aplicación del programa Sistema de financiamiento de Tesis Universitarias II, y además, con fondos propios y del Centro Desarrollo Tecnológico de la Facultad de Ingeniería Agrícola.

Mis sinceros agradecimientos a Paula Meléndez Uribe y mi hijo Nicolás Franco Meléndez por su amor y apoyo incondicional.

También quiero agradecer el apoyo, afecto y compresión de las siguientes personas: Jorge Meléndez , Rosa Uribe, Américo, Gladys, Nelda, Vilma, Andrea, Giuliano, Vitoco, Rojas, Ivice, K, Eduardo Herrera, Palito, Jaime Ostria, Ricardo Orellana, Adolfo Acuña, Negra, Wala + Pereira y toda su gran Familia, Rivera, Diego Varas y Mauricio Burgos.

En mi formación profesional quiero agradecer a mi profesor guía ++ el Sr. Fernando Reyes, por todas sus enseñanzas y las oportunidades que hicieron el devenir del tiempo mas enriquecedor, y con The Real “Por el desarrollo libre del espíritu…”

Además mis agradecimientos a los profesores Wilson Esquivel y Belisario Candia, y los funcionarios John, Jorge, David, Jonathan, Carlos, Pato.

“Para levantar una carga muy pesada,

es preciso conocer su centro.

Asi, para que los hombres puedan embellecer

sus almas,

es necesario que conozcan su naturaleza”

(Francisco Varela)

ÍNDICE

Página

1

2

3

6

16

18

20

22

23

Resumen..................................................................................................

Summary..................................................................................................

Introducción..............................................................................................

Materiales y Métodos...............................................................................

Resultados y Discusión............................................................................

Conclusiones............................................................................................

Literatura Citada.......................................................................................

Tablas.......................................................................................................

Figuras......................................................................................................

ÍNDICE DE TABLAS

Página

Tabla 1: Señales digitales enviadas desde el puerto paralelo utilizando bus de datos para la lectura del conversor análogo-digital. 20

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

Figura 1: Esquema del medidor de flujo de savia y las pérdidas de calor. =Calor transferido a la savia en movimiento (W), =Calor transferido radialmente (W), =Calor transferido aguas abajo desde el calentador (W), =Calor transferido aguas arriba desde el calentador (W). 21

Figura 2: Esquema del medidor de flujo de savia utilizado en la experiencia, d=Diámetro del tallo, =Diferencia de temperatura aguas abajo (ºC), =Diferencia de temperatura aguas arriba (ºC), =Diferencia de temperatura bajo y sobre el calentador (ºC), =Diferencia de temperatura radial (ºC), =Distancia entre el sector donde se encuentra el calentador y la termocupla (m), =Ancho del calentador, =Voltaje que se aplica (V).

22

Figura 3: Diagrama de bloques del sistema propuesto para determinar flujo de savia. 22

Figura 4: Diseño de la interfase del computador. 23

Figura 5: Arquitectura del puerto paralelo. 23

Figura 6: Diagrama de flujo del programa computacional. 24

Figura 7: Diagrama de flujo ampliado del programa computacional. 25

Figura 8: Esquema del equipamiento usado en el monitoreo. 26

Figura 9: Comportamiento de la termocupla tipo T cobre-constantan 0.13 mm. 26

Figura 10: Relación de lectura digital y tensión de la termocupla del sistema de adquisición de datos propuesto utilizando tarjeta de interfase. 27

Figura 11: Flujos de calor del sensor de flujo de savia obtenidos con el data logger y el sistema propuesto para el día juliano 68. =Calor aplicado con el calentador (W), =Calor transferido aguas abajo desde el calentador (W), =Calor transferido aguas arriba desde el calentador (W), =Calor transferido radialmente (W).

27

Figura 12: Comparación de los flujos de calor (Q) del sensor de flujo de savia obtenidos con el data logger y el sistema propuesto. 28

Figura 13: Flujo de savia estimado (F) por el data logger y el sistema propuesto, y transpiración instantánea (T) utilizando el método lisimétrico para el día juliano 68. 28

Figura 14: Flujo de savia (F) acumulada obtenida con el data logger, sistema propuesto y la transpiración (T) acumulada determinada con el método lisimétrico para el día juliano 68. 29

Figura 15: Transpiración diaria registrada utilizando el método lisimétrico, y estimada utilizando data logger y el sistema propuesto. 29

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA PARA MEDIR EL FLUJO DE SAVIA CON UN PC

DESIGN AND EVALUATION OF A SYSTEM TO MEASURE THE SAP FLOW WITH A PC

Palabras índice adicionales: Flujo de Savia, Instrumentación Agrícola, Automatización de riego.

RESUMEN

Se diseñó y evaluó un sistema que permite medir la transpiración de plantas de tallo herbáceo en forma automática y en tiempo real. El sistema propuesto está compuesto por un sensor de flujo de savia, una interfase electrónica y un programa computacional desarrollado en lenguaje de programación C++. El sistema usa un transductor de flujo de savia basado en termopares y una interfase diseñada para procesar la información del transductor a través de la puerta paralela del PC. Con el propósito de evaluar la respuesta del sistema, se emplearon plantas de maíz (Zea mays L.) de 11 semanas de desarrollo en invernadero. El sistema fué calibrado utilizando un data logger como referencia y evaluado comparando sus resultados con los arrojados por mediciones diferenciales del peso de la planta.

La metodología evaluada ofrece una posibilidad económica para determinar en forma continua el caudal de agua requerido para reemplazar las pérdidas hídricas de las plantas debido a la transpiración. Esta metodología es factible de implementarse de preferencia en cultivos de alta rentabilidad manejados en invernaderos, donde el control de la cantidad de agua aplicada permite optimizar la productividad y disminuir los riesgos de enfermedades.

Finalmente, el sistema propuesto ofrece una opción para automatizar el control de riego, a un costo relativamente bajo, puesto que emplea dispositivos electrónicos convencionales.

SUMMARY

A system to measure the transpiration of herbaceous plants in real time, was designed and evaluated. The proposed system includes a sap flow sensor, an electronic interface and a computational C++ code. The system uses a transducer based on thermocouples and an interface designed to process the data from the transducer with the parallel port of the PC. In order to evaluate the performance

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