Cuando hacemos una inversión en un sistema de cultivo “llave en mano”, usualmente lo que pretendemos a cambio de la inversión no es otra cosa que el máximo aprovechamiento, o sea, la máxima producción en el mínimo tiempo, con el mínimo esfuerzo. De alguna manera, estos sistemas automatizados pretenden conseguir ese objetivo, y como siempre, procurando que la autonomía del sistema sea suficiente como para autoabastecerse y no tener la necesidad de acceder al mercado negro.

Fotos y Texto: Luis Hidalgo

A lo largo de los últimos capítulos hemos podido comprobar cómo el hecho de cultivar en un sistema hidropónico basado en arlita como medio de cultivo resulta tan sencillo o más que si lo hacemos en tierra, con la ventaja de contar con una mayor higiene y una mayor simplicidad a la hora de aplicar un riego automático (imprescindible en un cultivo de estas características), sobre todo si trabajamos con sistemas integrados y completamente automatizados.

Con esto queremos decir que no sólo se trata de que las raíces de las plantas se encuentren siempre en un óptimo estado y recibiendo las proporciones correctas de nutrientes en un “formato” que permita una absorción rápida, eficiente y limpia, es decir, que tanto macro como micronutrientes estén disponibles sin necesidad de reacciones bioquímicas, como sucede en los cultivos en tierra. De la misma manera, al ser sistemas “autoalimentados”, o sea, que la solución nutriente se reutiliza de manera constante, es muy importante que el conjunto de nutrientes (marcas) que estemos utilizando dejen la menos cantidad de residuos posibles (sales, colorantes, excesos de algún elemento concreto debidos a la acumulación por no absorción) y por supuesto, y he aquí el “quid” de la cuestión, que consigan tamponar o estabilizar el pH del agua tras su añadido, o al menos, que dicha alteración (siempre sucede en mayor o menor medida) no sea radical en exceso y deje la solución nutriente dentro del rango aceptable para el cultivo de cannabis en hidro, véase entre 5,2 y 6,5.

 

Orgánico Vs. Mineral

Lo cierto es que un control estricto del pH de la solución nutriente en un sistema recirculante resulta cuando menos complicado con un juego de nutrientes orgánicos o incluso orgánico minerales, debido obre todo a que incorporan material vivo, o proveniente de algún ser vivo, sobre todo excrementos (guano, humus…) y que en cualquier caso es susceptible de sufrir o producir en el medio una proliferación de vida bacteriana, lo que directamente desemboca en variaciones del pH, en algunos casos bastante extremas, como por ejemplo cuando las colonias de bacterias comienzan a reproducirse o bien mueren repentinamente a causa del añadido de algún otro componente a la solución nutriente como pueda ser el simple uso de agua oxigenada o algunas gotas de hipoclorito de sodio (lejía) al objeto precisamente de limpiar o “desinfectar” el sistema de algas indeseables o verdín que nos “vampirizará” el nitrógeno, además de taponar y obstruir goteros y microtubos y en general, aumentar la posibilidad de fallo del sistema.

En cambio, los sistemas nutricionales de alto rendimiento producidos específicamente para el cultivo hidropónico suelen ser completamente estériles e incluso algunos de ellos, “esterilizantes”, es decir, que no sólo no portan bacterias ni ningún patógeno de origen orgánico, sino que además limpian el sistema en su totalidad al incluir en su formulación compuestos que eliminan los patógenos, o al menos los más comunes en este tipo de sistemas.

Por otro lado, siempre existe la controversia acerca de la viabilidad del uso de nutrientes puramente minerales, precisamente a causa de su posible toxicidad por acumulación de sulfitos y nitratos en los tejidos “consumibles” de las plantas (flores y cogollos), pero lo cierto es que el uso de abonos supuestamente 100% orgánicos tampoco marca una gran diferencia en este sentido, pues realmente cuando adquirimos uno de estos productos, en muchos casos no aparece su formulación exacta en el envase.

En cualquier caso, si realmente queremos un sistema completamente automatizado y eficiente que no nos grave en tiempo y atenciones, deberíamos incorporar al sistema un controlador electrónico de pH y de administración de nutrientes que se ocuparán de forma autónoma de mantener estas dos variables en los valores correctos.

Diseño de Controladores Automáticos

Este tipo de controladores suelen estar basados en un conjunto que integra un medidor de pH mediante sonda, una o dos tomas para los líquidos correctores (pH + y/o pH-), una bomba o inyector que aspira los líquidos correctores y los incorpora a la solución nutriente y un sistema de entrada de datos, digital o analógica, que es lo que nos permite fijar el valor deseado.

En el caso de los controladores de Ec, el esquema básico es el mismo, pero en este caso con dos o tres tomas para sistemas nutricionales de uno a tres botes y un sistema de programación para especificar las cantidades de nutrientes de cada bote que se añadirán en un momento dado a la solución nutriente, siempre con unos valores máximos y mínimos de electroconductividad, o bien otros tipos de medidas como en PPM (Partes o Millón) o por TDS (Total de Sólidos Disueltos), e incluso por sistemas fisicomecánicos como las bombas peristálticas.

Más adelante veremos algunos de estos controladores que se encuentran en el mercado como solución estándar. Mientras tanto, a lo largo de este capítulo y el siguiente vamos a explicar cómo montar un panel de control con bombas peristálticas que se maneja desde un ordenador con puerto serie. Para ello no hacen falta conocimientos especiales de ningún tipo excepto para la cuestión de la programación del controlador.

Básicamente mostraremos el diseño, la programación, la construcción y la instalación de una maqueta para la dosificación y la mezcla de líquidos, que nos puede servir para cualquier propósito, es decir cualquier aplicación, cannábica o no, que precise realizar una mezcla de líquidos cualesquiera. Para ello se emplea un panel de bombas peristálticas y una interfaz que incluye un microcontrolador, que gobierna las bombas siguiendo “recetas” preestablecidas. Esta interfaz, a su vez, se comunica con el ordenador, que es donde se diseñan estas “recetas” o fórmulas y controla su ejecución a través de un software implementado para permitir la interacción del usuario con cada una de las bombas.

Como decíamos más arriba, actualmente existen diversas formas y aparatos para realizar la dosificación de líquidos, siendo en la mayoría de los casos las bombas dosificadoras el elemento principal de estos sistemas, las cuales pueden encontrarse de diversos tipos, por ejemplo, pueden ser bombas dosifi­cadoras de membrana, de pistón, peristálticas, en fin una gran variedad, que acopladas a un sistema adecuado permiten obtener muy buenos resultados. Incluso en algunos siste­mas se puede prescindir de válvulas y senso­res de flujo. Normalmente, el control de la dosificación con estos tipos de bombas se realiza a través de microcontroladores.

En este proyecto, el control de la dosificación se hará a través de bombas peristálticas, contro­ladas precisamente por un microcontrolador.

Construyendo el Sistema

El diseño se compone de un panel con 5 bombas peristálticas que llamaremos B0, B1, B2, B3, B4, las cuales trabajan de forma inde­pendiente, pudiendo así manejar tanto el pH mediante dos de ellas como la cantidad de nutrientes aportados a la mezcla en la solución nutriente. Obviamente las bombas no funcionan por si mismas y deben ser accionadas y controladas mediante algún sistema. En nuestro caso usaremos un interfaz con un micro­controlador capaz de controlar las bombas para dosificar las diferentes cantidades de productos primarios (líquidos para subir y bajar el pH y sistema nutricional) que necesitaremos para tener la mezcla correcta con el pH adecuado.

La cantidad de líquido que pasa por cada bomba puede conocerse gracias a que en estas bombas existe una relación entre las vueltas y el volumen dispensado (ml por vuelta). Para medir las vueltas se utiliza un sensor óptico que se coloca en la parte trasera del motor de cada bomba. El número de pulsos generados por cada sen­sor se almacena en el microcontrolador de la interfaz, donde se convierten a mililitros y se compara con una cantidad máxima asignada a cada bomba en la fórmula en ejecu­ción. Cuando se igualan ambos valores se de­tiene la bomba correspondiente, en este caso el control se estará realizando desde el micro­controlador. Al terminar todas las bombas de dispensar las cantidades asignadas, se activa una señal sonora que indica el fin de la opera­ción, momento en el que deberemos verificar que el pH y la Ec se encuentran en los valores deseados.

En el caso de la adición de nutrientes no resulta necesario, en principio, el uso de sensores, ya que éstos miden el total de Ec, partes por millón o bien el total de sólidos o sales disueltas, pero siempre dentro del tanque de solución nutriente. En cualquier caso, utilizando sensores se podría crear una tabla de adición de nutrientes basada en la Ec máxima a aplicar de cada uno de ellos, teniendo siempre en cuenta la medición realizada de cada uno de ellos según van siendo dosificados, esto es, la Ec máxima de cada bote del sistema nutricional será a partir de la Ec producida por el bote anterior. Para el control del pH, si resulta mucho mas eficiente el uso de un sensor o sonda, ya que la aplicación por medidas fijas no nos aseguran una correcta estabilidad en sistema de reflujo, por los motivos explicados más arriba y en la entrega anterior. Para ello, en su momento añadiremos esta sonda al circuito del interfaz para controlar las bombas B0 y B1 mediante este sistema y poder así corregir “en tiempo real” el valor del pH de la solución nutriente.

En el próximo número acabaremos de explicar cómo realizar este apasionante montaje con el que podremos automatizar de una manera sencilla y económica el control de pH y la adición programada de nutrientes para nuestro sistema hidropónico basado en arlita, en el caso de que no nos podamos permitir el desembolso económico para adquirir un sistema estándar. Hasta entonces, un saludo.

Bbliografía

Wetmatic. Manual de instalación y funcionamiento. .

Electronics, N E C. Photo interrupters PS4001.

CCS. Ayuda de CCS C Compiler.

Remiro Domínguez, Fernando. El MPLAB.

Truetel, Chuck. PetroQuiMex, págs. 50-54. Bombas Peristálticas: Una Solución Simple para Medir los Químicos más Corrosivos.

López Pérez, Eduardo. Protocolo RS-232. Ingeniería en Microcontroladores.

Campos, M F, Castañeda, R y Contreras, A C. Implementación de un sistema de desarrollo utilizando microcontroladores PIC MICROCHIP TECHNOLOGY.

Principio de funcionamiento de las bombas peristálticas. [En línea] http://www.quiminet.com/ar9/ar_K%01H%C6% 11m%F4%C3.htm

Principales Características de las bombas peristálticas. [En línea] http://www.quiminet.com/ar8/ar_%D2%0E%26 %3C%E8%F3%17q.htm