i 
 
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ 
     
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA 
     
     
 
 
 
 
 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA DE UN 
INVERNADERO 
     
 
     
     
Tesis para optar el Título de Ingeniero Electrónico, que presenta el bachiller: 
     
 
     
Renzo Gustavo López de Paz 
     
     
     
     
 
     
     
     
     
ASESOR: Julio César Tafur Sotelo 
     
     
     
     
     
Lima, Abril del 2016 
 
 
ii 
 
Resumen 
 
 
En la actualidad, la actividad agrícola en la serranía peruana atraviesa un periodo de 
baja productividad debido a la falta de asistencia técnica que logre acelerar su 
desarrollo. Por ello, es de vital importancia la aplicación de nuevas tecnologías en 
favor del desarrollo tanto social como económico de las regiones del interior del país. 
 
Muchas provincias de la sierra peruana solo se dedican a la producción interna mas 
no buscan ingresar a otras provincias o exportar al extranjero. Esto requeriría que los 
productos sean de mayor calidad y así entrar en competencia con otros mercados. 
 
El objetivo de la tesis se centra en el diseño de un sistema de control de temperatura 
para un invernadero localizado en el departamento de Ancash, Provincia de 
Bolognesi, distrito de Abelardo Pardo Lezameta. 
 
Los cultivos a tratarse son el palto, la chirimoya, la lúcuma y el pino que serán 
distribuidos en el invernadero ya mencionado.  
 
Con el control de la temperatura de los cultivos se busca óptimo crecimiento (calidad 
del producto) ya que se construye un microclima adecuado (condiciones de 
temperatura y humedad). Para ello es necesario el uso de tecnologías aplicadas a la 
agricultura. 
 
Por otro lado, el empleo de energías renovables en regiones como Ancash es 
conveniente debido a su alta radiación solar. Son múltiples los beneficios que traen 
el uso de estos sistemas de generación de energía y en el desarrollo de la tesis se 
explicará con más detalle el diseño propuesto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
iii 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
Dedico la presente tesis a todos los integrantes de mi familia y a Dios. Cada uno fue 
una pieza indispensable para la culminación de una fase importante en mi carrera 
profesional. 
 
A mi madre quien es un ejemplo de perseverancia me brindó todo su aliento y 
apoyo incondicional. 
 
A mi padre por ser un modelo a seguir tanto como ser humano y como profesional. 
Sus consejos me permitieron llegar donde actualmente estoy. 
 
A mi hermano Gary quien fue mi inspiración para elegir mi carrera y ser como él, el 
mejor ingeniero electrónico. 
 
A mi abuelita Alejandrina por brindarme su apoyo absoluto. 
 
A Dios que siempre ha estado presente durante toda mi vida, en quien siempre 
podré confiar y estaré eternamente agradecido por todo lo que le brinda a mi familia 
 
  
iv 
 
INDICE 
 
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................1 
1 CAPITULO 1. Análisis del proceso de producción de cultivos en invernadero ....2 
1.1 Antecedentes ..........................................................................................................2 
1.2 Área de Invernadero ..............................................................................................2 
1.3 Economía de la producción en Invernaderos ....................................................3 
1.4 Estructura de Invernaderos ..................................................................................3 
2 CAPITULO 2. Sistemas de Control de Temperatura en Invernaderos ..................7 
2.1 Presentación del Asunto en Estudio ...................................................................7 
2.2 Algoritmos de Control Aplicados a Invernaderos ..............................................7 
2.3 Control de la Temperatura utilizando Ventilación Natural ............................ 11 
2.3.1 Control con Ajuste por Tabla ..................................................................... 11 
2.3.2 Control PI por Adelanto .............................................................................. 11 
2.4 Control de la Temperatura Utilizando Calefacción ........................................ 15 
2.4.1 Problema de Control de la Temperatura Utilizando Calefacción ......... 15 
2.4.2 Esquema de Control de la Temperatura Utilizando Calefacción ......... 16 
3 CAPITULO 3. Diseño del Sistema de Control de Temperatura ........................... 17 
3.1 Objetivos ............................................................................................................... 17 
3.1.1 Objetivo General .......................................................................................... 17 
3.1.2 Objetivos Específicos ................................................................................. 17 
3.2 Funcionamiento del Invernadero ...................................................................... 17 
3.3 Requerimientos Climáticos del Invernadero ................................................... 18 
3.4 Diagrama de Bloques ......................................................................................... 19 
3.5 Sensor de Temperatura ..................................................................................... 20 
3.5.1 Selección del Sensor de Temperatura ..................................................... 20 
3.5.1.1 Sensor LM35 ............................................................................................ 20 
3.5.1.2 RTD ........................................................................................................... 21 
3.5.1.3 Termistores .............................................................................................. 22 
3.5.1.4 Sensor de Temperatura Digital DS18B20 (Resistente al agua) ...... 23 
3.5.1.5 Justificación de la Elección del Sensor de Temperatura .................. 23 
3.6 Actuadores ........................................................................................................... 24 
3.6.1 Selección de los Actuadores ..................................................................... 24 
3.6.1.1 Cables Calefactores Paralelos .............................................................. 24 
v 
 
3.6.1.2 Ventilador Calefactor .............................................................................. 26 
3.6.1.3 Calentador de Cerámica industrial PTC .............................................. 27 
3.6.1.4 Termoventilador ....................................................................................... 28 
3.6.1.5 Extractor de Aire Karson ........................................................................ 28 
3.6.1.6 Justificación de la Elección del Actuador ............................................ 29 
3.6.1.6.1 Cálculo de la Potencia del Actuador Elegido. ..................................... 30 
3.6.1.7 Implicancia del Factor Altura ................................................................. 33 
3.7 Diseño de las Etapas de Sensado y Actuación .............................................. 34 
3.7.1 Detección de Cruce por Cero .................................................................... 34 
3.7.2 Etapa de Control .......................................................................................... 36 
3.7.3 Etapa de Potencia ....................................................................................... 37 
3.7.3.1 Circuito Regulador de Potencia ............................................................ 37 
3.7.3.2 Algoritmo de Control ............................................................................... 42 
3.7.4 Esquema General Control-Potencia ......................................................... 43 
3.7.5 Prototipo de Disposición de Sensores y actuadores ............................. 44 
3.8 Diseño del Sistema de Alimentación de Energía por Paneles 
Fotovoltaicos ........................................................................................................... 45 
3.8.1 Energías Renovables ................................................................................. 45 
3.8.2 Dimensionamiento de los Elementos del Sistema Fotovoltaico .......... 45 
3.8.2.1 Dimensionamiento de los Paneles Solares ......................................... 46 
3.8.2.2 Cálculo del Número y Capacidad de las Baterías .............................. 49 
3.8.2.3 Cálculo de la Capacidad del Controlador ............................................ 50 
3.8.2.4 Cálculo de la Capacidad del Inversor .................................................. 50 
3.9 Interfaz de Usuario .............................................................................................. 51 
3.9.1 Arduino con LabView. ................................................................................. 51 
3.10 Esquema Gráfico General de Control de Temperatura del Sistema........... 51 
4 CAPITULO 4 Pruebas Finales y Comprobación de Resultados .......................... 53 
4.1 Comprobación del diseño aplicado .................................................................. 53 
4.1.1 Etapa de Control .......................................................................................... 53 
4.1.1.1 Entradas .................................................................................................... 53 
4.1.1.1.1 Microcontrolador ...................................................................................... 53 
4.1.1.1.2 Circuito detector de cruce por cero ...................................................... 54 
4.1.1.1.3 Sensor de Temperatura ......................................................................... 55 
4.1.1.2 Salidas ...................................................................................................... 55 
vi 
 
4.1.1.2.1 Pulsos de Salida (Activación de Triac) ................................................ 55 
4.1.2 Etapa de Potencia ....................................................................................... 56 
4.1.3 Prototipo Implementado ............................................................................. 59 
4.2 Verificación de la Interfaz Gráfica ..................................................................... 61 
4.3 Presupuesto de Implementación ...................................................................... 63 
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 66 
ANEXOS ............................................................................................................................... 69 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
INTRODUCCIÓN 
 
El presente documento describe el diseño de un sistema de control de temperatura 
en un invernadero localizado en el departamento de Ancash, con la finalidad de 
mejorar la producción de cultivos. Se detallará todos los elementos físicos de control 
involucrados, así como la técnica de control empleada y el software que permitirá 
visualizar y registrar la información de acuerdo a la variación de la temperatura al 
interior de invernadero. 
El presente documento está dividido de la siguiente manera: 
El capítulo 1 analiza la situación agrícola en relación a la producción de cultivos en 
invernadero; es decir, se detallará los aspectos y factores que intervienen y afectan 
el proceso de crecimiento de cultivos. Finalmente se presenta el marco problemático 
que involucra el control de temperatura de la localidad en estudio. 
El capítulo 2  presenta una introducción al estudio de las diversas técnicas de control 
empleadas en invernaderos. 
El capítulo 3 contiene los objetivos de la tesis, el diseño del sistema de control de 
temperatura y el software que se empleará para la interfaz de usuario. 
El capítulo 4 muestra y analiza los resultados empleados para el control de 
temperatura de acuerdo a las pruebas realizadas en un circuito que permite aplicar 
la lógica de control de esta variable y simular el comportamiento que tendría en el 
invernadero. Adicionalmente se podrá visualizar en tiempo real los cambios de 
temperatura en la interfaz gráfica de LabView. 
 
 
  
2 
 
1 CAPITULO 1. Análisis del proceso de producción de cultivos en 
invernadero 
 
1.1 Antecedentes 
La producción de alimentos en invernaderos no fue establecido totalmente 
hasta la introducción del polietileno. En los EEUU el primer uso de polietileno 
como cubierta de invernadero fue en 1948, cuando el Profesor Emery Myers 
Emmert de la Universidad de Kentucky, utilizó un material menos costoso que 
el vidrio. El profesor Emmert es considerado como el padre de los plásticos en 
los EEUU, debido al empleo de tecnología plástica con propósitos agrícolas a 
través de sus invernaderos de investigación, Mulch (de tipo acolchado) y 
cubiertas de plástico [1].  
Los invernaderos agrícolas fueron inventados en el año 1998 mediante la 
investigación sobre la ingeniería de los invernaderos, sus diseños, construcción 
y equipamientos necesarios para el desarrollo de cultivos. La producción de 
cultivos en los invernaderos agrícolas es la técnica más usada actualmente por 
los productores agrícolas. Este sistema cuenta con la ventaja de establecer una 
valla de separación entre  el cultivo y el ambiente externo. Esto permite proteger 
al cultivo de posibles lluvias, fuertes vientos, animales, plagas y enfermedades. 
También facilita un control más eficiente sobre la temperatura de las plantas y 
la cantidad de luz que requieren en su proceso de crecimiento [2]. 
1.2 Área de Invernadero 
El área total mundial de invernaderos de vidrio está estimada en 40,700 Ha 
(Wittwer & Castilla, 1995), con el mayor número de estos encontrados en el 
noroeste de Europa. 
En contraste con los invernaderos de vidrio, los invernaderos de plástico han 
sido fácilmente adaptados en los 5 continentes, especialmente en la región 
Mediterránea, China y Japón [3]. El mayor número de invernaderos de plástico 
opera en base a la estación, como es el caso de la mayoría de los invernaderos 
de vidrio. El área estimada de invernaderos de plástico se muestra en Tabla 
1.1. 
  
3 
 
Tabla 1.1   Estimado Mundial del Uso de Invernaderos de  plástico (Wittwer y   Castilla, 1995) 
[3] 
 
 
 
 
 
1.3 Economía de la producción en Invernaderos 
Balanceado contra el alto capital y los costos operacionales de los 
invernaderos, es la productividad significativamente más alta de tales sistemas 
en comparación con la agricultura a campo abierto (OFA). En la Tabla 1.2 se 
compara rendimientos típicos para cultivos crecidos hidropónicamente en 
invernaderos del desierto en el suroeste americano con típicos buenos 
rendimientos para cultivos a campo abierto [4]. 
Tabla 1.2  Rendimientos de hortalizas crecidas hidropónicamente en  Invernaderos  del desierto  
(CEA) y en campos abiertos (OFA) (Knott, 1996) 
 
 
 
 
 
 
 
1.4 Estructura de Invernaderos 
Las estructuras europeas de vidrio, las cuales hoy en día están siendo 
comúnmente construidas para la producción de hortalizas en el suroeste de 
los Estados Unidos, son muy diferentes de los invernaderos de 
polietileno/fibra de vidrio usados en la producción hidropónica entre 1965 y 
1990. La altura de los invernaderos europeos es mucho mayor. 
  
4 
 
Para adquirir un mayor crecimiento ambiental uniforme sin fluctuaciones 
rápidas de temperatura, se está destinando mayor volumen total del espacio 
dentro de un área dada de un invernadero, donde ahora es común para las 
estructuras de invernaderos que los goteros alcancen una altura de 5 m sobre 
el nivel del suelo. 
 
                                                                                                                                            
    
 
 
                                
Figura 1.1 Invernadero de Vidrio [1] 
Para los invernaderos de polietileno, los tipos de láminas de polietileno son 
muy similares excepto de aquellas introducidas hace 15 años, las cuales 
retardan la pérdida del calor infrarrojo. Se ha reportado que estas láminas 
reducen el 20% del calor perdido desde el invernadero y han llegado a ser 
comunes en la industria actual, especialmente en Europa. Otros materiales 
de vidrio tales como la fibra de vidrio, el polivinil clorado, Mylar y Tedlar han 
probado ser tanto inapropiados, inconvenientes o en la mayoría de casos, 
mucho más caros que el polietileno, aunque el último tendría que ser 
reemplazado frecuentemente [4]. Materiales más recientes, tales como los 
policarbonatos y los acrílicos han llegado a ser mucho más comunes, pero su 
popularidad ha sido puesta fuera de lugar por los altos costos, un ejemplo de 
su estructura se aprecia en el siguiente gráfico (Figura 1.2). 
 
 
 
 
 
 
          Figura 1.2 Invernadero con recubrimiento de Policarbonato [1] 
5 
 
Recientemente ha sido diseñada una lámina de polietileno (como el mostrado 
en la figura 1.3) desarrollado en Israel para permitir que niveles muy bajos de 
luz UV sean transmitidos. Hay una buena evidencia de que bloqueando la luz 
UV, las láminas tienen un efecto adverso sobre insectos voladores tales como 
Bemisia tabacci, áfidos y trips. 
 
 
 
 
                
 
 
            Figura 1.3 Invernadero con recubrimiento de Polietileno [1] 
Se muestra a continuación las ventajas y desventajas de las estructuras de 
Invernaderos de acuerdo a su estructura geométrica. (Tabla 1.3) 
 
Tabla 1.3 Estructura de Invernaderos [5] 
Tipos Estructur
a 
Ventajas/Desventaja
s 
Imagen 
 
Plano o 
tipo parral 
La estructura 
de estos  
invernaderos 
se encuentra 
constituida por 
dos partes: 
una vertical y 
otra horizontal 
Ventajas: Adaptación a los 
terrenos, resistencia al viento, 
aprovechamiento de agua. 
Desventajas: Poco volumen 
de aire, rápido 
envejecimiento, no 
aconsejable en lugares 
lluviosos, dificultad en cultivo, 
fragilidad. 
 
 
Raspa y 
amagado 
Similar a la de 
tipo parral 
pero diferente 
forma de 
cubierta. Se 
aumenta la 
altura máxima 
del 
invernadero 
en la 
cumbrera 
formando lo 
que se conoce 
como raspa. 
Ventajas: Económico, buen 
volumen, inercia térmica, 
poca humedad, ventilación. 
Desventajas: Diferencias de 
luminosidad, no aprovecha 
las aguas pluviales, se 
dificulta cambio de plástico. 
 
6 
 
Asimétric
o 
Aumento de la 
superficie en 
la cara 
expuesta al 
sur, con objeto 
de aumentar 
su capacidad 
de captación 
de la radiación 
solar. 
Ventajas: 
Aprovechamiento de la luz,  
económico, buena 
ventilación, inercia térmica. 
Desventajas: no aprovecha 
el agua, perdidas de calor, se 
dificulta el cambio de plástico. 
 
Capilla 
Tiene la 
techumbre 
formando por 
planos 
inclinados, 
según sea a 
un agua o a 
dos aguas 
Ventajas: 
Fácil construcción, facilidades 
para la evacuación del agua 
Desventajas: A veces se 
dificulta la ventilación 
 
Túnel o 
Semi- 
cilíndrico 
Se caracteriza 
por la forma 
de su cubierta 
y por su 
estructura 
totalmente 
metálica 
Ventajas: Buena ventilación, 
buen reparto de luminosidad, 
fácil instalación. 
Desventajas: Caro, no 
aprovecha el agua 
 
 
  
7 
 
2 CAPITULO 2. Sistemas de Control de Temperatura en Invernaderos 
 
2.1 Presentación del Asunto en Estudio 
Los sistemas de invernadero a lo largo del tiempo cumplen la función de 
proteger las plantas y cultivos de los sensibles cambios en las condiciones 
climáticas. Estos cambios traen como consecuencia disminución en la 
producción y cambios en el crecimiento óptimo de los cultivos. Es por ello que 
nos encontramos con distintas formas y técnicas de automatización dentro de 
un invernadero, las cuales originan cambios altamente beneficiosos en el sector 
agroindustrial que trabaja sobre diferentes terrenos de cultivo. 
Los controladores electrónicos aplicados en este sector, son de uso común en 
los invernaderos. En un principio solo se limitaban a distribuir nutrientes y agua 
a las plantas, con el paso del tiempo, se adicionaron nuevas técnicas que 
permitían ya automatizar las diversas aplicaciones internas al invernadero. 
Estas  técnicas de control se encargan de realizar un algoritmo capaz de 
mantener, cualquier tipo de variable física, en el nivel deseado. Es por 
intermedio de los controladores (digital o analógico) que son generadas las 
señales eléctricas o también llamadas señales de control, las cuales son 
direccionadas a los dispositivos de actuación (válvulas, bombas, iluminadores,  
etc.). 
 
2.2 Algoritmos de Control Aplicados a Invernaderos 
Las técnicas de control, expuestas anteriormente, nos permiten manipular 
cualquier variable física interna al invernadero. El desarrollo de este capítulo se 
centrará en las técnicas existentes, en  relación al control de temperatura. 
En la actualidad se tienen diversas estrategias de control que van desde las 
más convencionales como lo es el elaborar un control PID, hasta las técnicas 
de control avanzado, aplicado al sector industrial, como es el caso de la 
aplicación de redes neuronales en la lógica de control. Tal como se resume en 
el siguiente cuadro (Tabla 2.1). 
  
8 
 
Tabla 2.1 Clasificación de Estrategias de Control Planteada por Seborg [6] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Adicionalmente, los sistemas de control del clima en invernadero han evolucionado 
desde los más simples termostatos y controladores analógicos hasta controladores 
basados en computador, capaces de aplicar complejos algoritmos de control que 
relacionen todas las variables [5]. Intentando seguir el orden propuesto en la 
clasificación descrita en la tabla anterior, se van a exponer las distintas estrategias 
de control que se han utilizado para controlar las variables climáticas en el interior de 
un invernadero. Las siguientes tablas muestran una descripción detallada de 
controladores empleados (Ver Tablas 2.1).   
  
9 
 
Tabla 2.1.a Descripción de técnicas de control del clima de un invernadero utilizadas por distintos 
autores [6] 
 
                              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tabla 2.1.b Descripción de técnicas de control del clima de un Invernadero utilizadas por distintos 
autores (continuación) [6] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
10 
 
 Tabla 2.1.c Descripción de técnicas de control del clima de un invernadero utilizadas por 
distintos autores (continuación) [6] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2.1.d Descripción de técnicas de control del clima de un Invernadero utilizadas por 
distintos autores (continuación) [6] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
11 
 
2.3 Control de la Temperatura utilizando Ventilación Natural 
2.3.1 Control con Ajuste por Tabla 
Lo más conveniente para un sistema de actuación, que utilice la apertura de 
ventanas (entre 0% y 100% de apertura), sería la utilización de un controlador 
proporcional integral con realimentación de la temperatura interna al 
invernadero. La realimentación  reduce notablemente la sensibilidad del 
sistema con respecto a las perturbaciones y a eventuales variaciones del 
sistema. Sin embargo, estas pueden llegar a ser tan diferentes que un 
controlador con coeficientes constantes no sería capaz de controlar la variable 
en cuestión. Una alternativa que surge es el empleo de un controlador 
adaptativo que modifique su comportamiento cuando el sistema esté sometido 
a perturbaciones [7]. 
 
 
 
 
 
                                             
 
Figura 2.1 Esquema de Control con Ajuste por Tabla 
 
2.3.2 Control PI por Adelanto 
Otro método de control para reducir o eliminar el efecto de las perturbaciones 
que se originan, es el control por adelanto o pre-alimentación, cuyo esquema 
general se expone en la figura 2.2. La perturbación se mide y se introduce una 
señal de control que trata de eliminar su efecto sobre la variable controlada. Si 
las funciones de transferencia que relacionan la salida con la perturbación y la 
variable de control son Hyp y Hyu respectivamente, la función de transferencia 
ideal del controlador por adelanto debe ser: 
    Hff  =  −Hyu−1  ∗  Hyp                                                         (2.1) 
12 
 
En el caso de que ésta fuera inestable o irrealizable, se selecciona una 
aproximación. Otras veces, se suele diseñar el controlador por adelanto como 
un modelo estático, por ejemplo si el sistema no es lineal, en cuyo caso 
consiste únicamente en una ganancia.  
Figura 2.2 Control por Adelanto para Compensar Perturbaciones 
En el caso del control de temperatura del aire en un invernadero utilizando 
ventilación natural, las relaciones entre la salida del sistema con señal de 
control y la misma salida con las perturbaciones son fuertemente no lineales.  
Es por ello que se desarrollan controladores por adelanto, aplicando el 
balance energético (descrito en la siguiente ecuación 2.2), que resume un 
modelamiento de la temperatura en base a principios físicos. 
 
(2.2
) 
 
 
 
 
 
Donde: 
Qsol,a   = Radiación Solar (W/m2). 
Qcnv_cnd,a-e = Transferencia de Calor por Conducción y Convección(W/m2). 
Qcnv,a-ss  = Transferencia de Calor por Convección con la Superficie  del Suelo (W/m2). 
Qcnv,a-cal  = Transferencia de Calor por Convección con las Tuberías del Sistema  de 
Calefacción (W/m2). 
Q ven,a-e  = Intercambio de Calor con el Aire Exterior debido a la Ventilación  natural (W/m2). 
Q perd,a-e   = Intercambio de Calor con el Aire Exterior por Infiltración(W/m2). 
13 
 
Q tra,cu  = Calor Latente Producido por la Transpiración del Cultivo [W/m2]  
 
 
Utilizando los modelos que relacionan la variable a controlar y las entradas al 
sistema, se puede calcular la variable de control de forma que se cancele 
parte del efecto de las perturbaciones en la salida del sistema. La desviación 
de la salida respecto a la consigna resultante de los errores de modelado se 
puede eliminar añadiendo un controlador por realimentación, obteniéndose un 
controlador que combine la realimentación y la compensación por adelanto. 
Sin la acción por adelanto, el controlador por realimentación se utiliza para 
seguir todas los cambios de carga que se produzcan en el proceso, sin 
embargo, con la compensación por adelanto, la realimentación sólo modifica 
su salida en un cantidad  igual al error que se comete con el controlador por 
adelanto debido a los errores de modelado.  
Existen dos formas básicas de implementar la compensación por adelanto: en  
paralelo y en serie [8]. En ambos casos, las perturbaciones medibles se 
utilizan para mantener a la temperatura del aire interior del invernadero en el 
nivel deseado.  
Figura 2.3 Controlador por adelanto en Serie de la Temperatura del invernadero (utilizando 
ventilación) [8]. 
Como se ha comentado anteriormente, es necesario utilizar una acción 
integral en el controlador por realimentación para regular la temperatura, 
sobre todo con perturbaciones constantes. Por otra parte, el sistema sufre 
frecuentes saturaciones en la señal de entrada (ventilación) debido a las 
fuertes perturbaciones, cambios en el punto de operación y deficiencias en el 
14 
 
diseño estructural del sistema de actuación, lo que limita en gran medida el 
margen de regulación de control. Si la señal de error es tan grande que la 
acción integral satura al actuador, se abre el lazo de realimentación, ya que 
el actuador puede permanecer saturado incluso cuando cambia la señal a 
controlar, pudiendo alcanzar el integrador valores muy elevados. Cuando el 
error es finalmente reducido, el valor de la integral puede haber sido tan 
elevado que hasta que alcance un nivel aceptable puede pasar un intervalo 
de tiempo considerable. 
 
Figura 2.4 Sistema de Control con Antiwindup [8]. 
En el problema que se está tratando del control de la temperatura mediante 
ventilación natural utilizando una compensación por adelanto en serie con un 
controlador PI, para introducir la acción antiwindup (que evita la saturación del 
actuador). Adicionalmente existe el inconveniente de que el controlador PI no 
proporciona el estado en el que debe encontrarse el controlador sino la 
temperatura de referencia del controlador por adelanto, que es el que 
realmente calcula la apertura de las ventilaciones en función de las variables 
climáticas ambientales. Por tanto, la primera entrada del bloque antiwindup 
debe ser la salida del controlador PI cuya señal corresponde a una 
temperatura. Afortunadamente, cuando el actuador se satura, la 
correspondiente temperatura de referencia puede calcularse en cada instante 
de control a través del modelo simplificado que se ha utilizado para el diseño 
del controlador por adelanto (se trata de invertir este modelo1) con los valores 
de las perturbaciones que haya en ese momento. De esta forma, se reproduce 
el esquema antiwindup clásico pero comparando temperaturas, como se 
muestra en la figura 2.5.  
  
15 
 
Figura 2.5 Controlador por Adelanto en Serie y Antiwindup de la Temperatura del 
Invernadero con Ventilación [8]. 
2.4 Control de la Temperatura Utilizando Calefacción  
2.4.1 Problema de Control de la Temperatura Utilizando Calefacción 
El sistema de calefacción está compuesto por un conjunto de tuberías de acero 
repartidas por toda la superficie del invernadero que son calentadas debido a 
la circulación de agua por su interior y éstas a su vez por convección transmiten 
calor al aire y por radiación transmiten calor al resto de sólidos (cultivo, cubierta 
y superficie del suelo) calentándolos, por lo que éstos, a su vez, transmiten calor 
al aire por convección al encontrarse en contacto con él. Estos fenómenos 
físicos hacen que se eleve la temperatura del aire interior del invernadero. El 
problema de control de la temperatura nocturna del aire utilizando calefacción 
radica en calcular la temperatura a la que debe encontrarse el agua que circula 
por las tuberías para mantener la temperatura del aire en el valor deseado. Para 
ello se dispone de una válvula de tres vías que mezcle el agua calentada por la 
caldera, que es de temperatura constante, con el agua a menor temperatura 
que proviene del retorno del circuito de tuberías, obteniéndose la temperatura 
de agua deseada. En estos sistemas industriales, la temperatura del agua se 
mide aproximadamente a un metro de la válvula principal de mezclas. 
De este razonamiento se deduce que se trata de un sistema de control en 
cascada [9], cuyo esquema se muestra en la figura 2.6. Además, el sistema de 
control debe gobernar otros dispositivos que no aparecen en la figura como el 
quemador de la caldera y las bombas que producen la recirculación del agua 
por las tuberías, pero como son señales discretas del tipo encendido/apagado 
no se considerarán en este apartado, aunque son de interés para calcular el 
consumo de este tipo de instalaciones.  
  
16 
 
 
Figura 2.6 Esquema de Control en Cascada de la Temperatura del aire utilizando 
Calefacción [8]. 
2.4.2 Esquema de Control de la Temperatura Utilizando Calefacción  
Basándose en las consideraciones realizadas acerca de las características 
principales del control de la temperatura utilizando calefacción se ha optado por 
el esquema de control que se muestra en la figura 2.7.  
Figura 2.7 Esquema de control de la temperatura utilizando  calefacción [8]. 
Cuando la temperatura del aire del invernadero sea menor que la consigna 
nocturna, denominada temperatura de calefacción, debe empezar a funcionar 
el sistema de calefacción calculando el algoritmo de control maestro la 
temperatura que debe tener el agua que circula por las tuberías para 
compensar la pérdida de calor. A continuación el segundo controlador 
(esclavo) debe ajustar la válvula de mezclas para controlar la temperatura del 
agua. 
17 
 
3 CAPITULO 3. Diseño del Sistema de Control de Temperatura 
3.1  Objetivos 
3.1.1 Objetivo General 
El objetivo de la presente tesis es diseñar un sistema de control de temperatura 
para un invernadero ubicado en el distrito de Abelardo Pardo Lezameta, 
provincia de Bolognesi, departamento de Ancash, localizado  aproximadamente 
a 2000 msnm, este debe ser capaz de controlar la temperatura en un rango 
adecuado para el crecimiento de los cultivos: palto, chirimoya, lúcuma y pino. 
3.1.2 Objetivos Específicos 
 Selección de sensores y actuadores. 
 Selección del algoritmo de control adecuado. 
 Implementar el algoritmo de control en un microcontrolador. 
 Diseño de las etapas de sensado y actuación. 
 Diseño del sistema de alimentación de energía por paneles fotovoltaicos. 
 Desarrollo de la interfaz de usuario. 
3.2 Funcionamiento del Invernadero 
El invernadero o invernáculo es una construcción de vidrio o plástico (en nuestro 
caso, plástico) en la cual los cultivos se conservan a una temperatura superior 
al exterior la cual es vital para determinados frutos. Para ello, es necesario 
alcanzar el efecto invernadero en el interior del lugar donde estarán los cultivos. 
Cuando incidan los rayos solares (longitud de onda corta) y traspasen el plástico 
se calentarán todos los materiales y objetos al interior del invernadero y estos 
emitirán al exterior rayos de longitud de onda larga, los cuales, no podrán 
traspasar el material y quedarán atrapados. Con ello se logrará elevar la 
temperatura y así generar un clima de óptimo crecimiento de los cultivos.  
Tanto la temperatura y la radiación solar tienen un comportamiento variable 
durante el día. Lo que se busca es mantener la temperatura en un nivel 
adecuado, de acuerdo a los requerimientos climáticos para el crecimiento de 
los cultivos. El mantener la temperatura en este rango supone el diseñar e 
implementar una estructura que sea de capaz de brindar estas condiciones 
climáticas (estructura compuesta por sensores y actuadores).  
18 
 
3.3 Requerimientos Climáticos del Invernadero 
El óptimo crecimiento de cualquier cultivo prioriza que se encuentre en rangos 
determinados por ciertas características meteorológicas. Para nuestro sistema 
los requerimientos se detallan en la tabla 3.1. 
Tabla 3.1 Requerimientos técnicos de crecimientos de cultivos [10] 
 
Los cultivos permanecerán en un solo invernadero aprovechando que tienen 
las mismas condiciones climatológicas ideales (temperatura, humedad) para 
esta determinada altura. 
Tomando en cuenta los requerimientos climáticos para el crecimiento de los 
cultivos a una altura sobre los 2000 m.s.n.m. (Tabla 3.1), se fijará una 
temperatura para los  cuatro cultivos en 20ºC, la misma que debe estar en un 
rango de humedad ideal (80 % aproximadamente). 
  
     
     
     
     
     
Temperatura 
(°C) 
 
 
Característica 
Fruto 
Humedad 
Relativa (%)     
Altura de Siembra de 
Cultivo (m.s.n.m.) 
PH 
Suelo 
Palto [18-26] 80 [5.5 - 8] [700 - 1800] 
Chirimoya 
[14-24] 80 [6 - 7.5] [1500 - 2500] 
Lúcuma [16-27] 
80 [5.8 – 7.8] [1500 - 3000] 
Pino [17-24] 80 [6.5 – 6.8] [1500 - 3000] 
19 
 
3.4 Diagrama de Bloques 
 
Figura 3.15 Diagrama de Bloques del proceso [Elaboración propia] 
 
El diagrama de bloques (Figura 3.15) está compuesto por 2 partes: la etapa de control 
y la etapa de potencia.  
La etapa de control la compone el Arduino que recibe la lectura de la temperatura del 
ambiente (por intermedio del sensor digital) y ejecuta el código del programa de 
control. Adicionalmente esta etapa de control la compone el bloque de detección de 
cruce por cero (que genera la interrupción al microcontrolador para el inicio del 
programa).  
La etapa de potencia está compuesta por los actuadores encargados de mantener la 
temperatura en el nivel adecuado (20°C). Existe una etapa intermedia que relaciona 
la etapa de control y potencia (Bloque Acoplamiento de Señal Control/Potencia) que 
permite por intermedio tanto del optoacoplador como el Triac poder controlar el 
ángulo de disparo entregado a las cargas (actuadores) y a su vez mantener el nivel 
adecuado de temperatura de la planta (invernadero). 
Posteriormente los sensores del sistema se encargan nuevamente de la lectura de 
la temperatura del invernadero y por consiguiente el proceso de control. 
Calefactor/Extract
or 
Microcontrolador 
 
ARDUINO UNO ACOPLAMIENTO 
SEÑAL 
CONTROL/POTENCI
A 
ACTUADORES PLANTA 
INVERNADER
O 
SENSOR DE 
TEMPERATUR
A 
DETECTOR DE 
CRUCE POR 
CERO Señales de 
Control 
Señales de Potencia 
Temperatura 
Invernadero 
Monitorización de 
Temperatura 
Señal de 
Interrupció
n 
20 
 
Finalmente existirá una monitorización de la temperatura que servirá para establecer 
una interface de visualización de la temperatura al usuario (por intermedio de un 
software de monitoreo) y a su vez éste pueda analizar y ejecutar reportes de la 
variación que se obtuvo en el día. 
3.5 Sensor de Temperatura 
La selección se realizará de acuerdo a las características técnicas de los 
sensores y actuadores y a los requerimientos climáticos de los cultivos. 
3.5.1 Selección del Sensor de Temperatura 
El sensor de temperatura es el dispositivo que está en contacto directo con el 
interior del invernadero. Por ello, se tuvo en cuenta para la elección: la 
resistencia a la corrosión y ambientes hostiles, comportamiento lineal, 
sensibilidad, estabilidad y precio. 
A continuación se presentan algunos tipos de sensores empleados en 
invernaderos. 
3.5.1.1 Sensor LM35 
El sensor de temperatura LM35 nos brinda un valor de voltaje proporcional a la 
magnitud de temperatura del ambiente. Cuenta con una precisión calibrada de 
1oC (no requiere ser calibrado) y abarca un intervalo que va desde -55oC a 
+150oC [11]. El sensor se presenta en diferentes encapsulados, pero el más 
común es el TO-92 (figura 3.1) que se presenta como un típico transistor de 3 
terminales, dos de ellos se usan para alimentación y el tercero entrega un valor 
de tensión que representa el valor de la temperatura. El sensor se encuentra 
basado en la escala Celsius (centígrado). 
Según el fabricante, el sensor LM35 proporciona una salida en forma lineal y 
equivale a 10mV/°C, por lo tanto: 
 
 +1500mV = 150oC 
 +250mV = 25oC 
 -550mV = -55oC 
 
Disponible en distintos encapsulados (TO-92, TO-46, SO-8, TO-220) 
 
21 
 
Figura 3.1 Sensor LM35 [11] 
Características: 
 Está calibrado directamente en grados Celsius. 
 Precisión de 1ºC 
 La tensión de salida es proporcional a la temperatura. 
 Tiene una exactitud garantizada de 0.5°C a 25°C. 
 Opera entre 4 y 30 voltios de alimentación. 
 Baja impedancia de salida. 
 Baja corriente de alimentación (60uA). 
 Bajo costo 
3.5.1.2 RTD 
Se basan en el aumento de la resistencia eléctrica (de metales puros) con la 
temperatura, en algunos casos en forma casi lineal. Su uso resulta preciso para 
la medición de temperatura. El material empleado con mayor frecuencia para 
su elaboración es el platino. Conocido también como PRT (Platinum Resistance 
Thermometer) [12]. Ver figura 3.2. 
Ventajas 
Una de las principales ventajas del RTD es su sensibilidad (diez veces mayor 
que los termopares). Por otra parte, presenta alta repetitividad y exactitud 
debido a la presencia del platino en su composición. Finalmente no presenta un 
costo elevado en el mercado. Se presentan a continuación las características 
del RTD [12]. 
 
Características: 
 Material : Platino (PT) y Níquel (Ni) 
 Rango (platino) : -200°C a 500°C 
 Precisión : 0.2% 
 Sensibilidad (pt100) : 0.392 ohmios/°C 
22 
 
 Para medir la variación en la resistencia, en el detector se usan  circuitos 
basados en el puente de Wheatstone. 
Figura 3.2 Sensor de Temperatura RTD [12] 
3.5.1.3 Termistores 
Son resistores variables con la temperatura pero no están basados en 
conductores como los RTD, sino en semiconductores. Se fabrican con óxidos 
de diferentes metales como: níquel, cobalto, cobre, titanio, manganeso, etc. Por 
otro lado se utilizan en la regulación del voltaje, control de potencia, control de 
temperatura, detección en analizadores, etc. 
Tipos de termistores: 
PTC: coeficiente de temperatura positivo 
NTC: coeficiente de temperatura negativo 
Ventajas y Desventajas 
Ventajas 
 alta sensibilidad (100 ohmios/grado) 
 alta precisión (+/-0.02°C) 
 pequeño tamaño y baratos 
 bajo tiempo de respuesta (baja inercia térmica) 
 estabilidad y repetitividad a largo plazo 
 
Desventajas 
 No lineales. Se requiere linealizar en torno al punto de trabajo. 
 Limitado rango de utilización: -40°C a 150°C. Útil para temperatura 
ambiente. 
23 
 
3.5.1.4 Sensor de Temperatura Digital DS18B20 (Resistente al agua) 
El sensor de temperatura DS18B20 es un dispositivo que se comunica de forma 
digital. Cuenta con tres terminales (dos de alimentación y uno de datos). Utiliza 
una comunicación “On Wire”, este protocolo permite transmitir y recibir 
información por una misma vía (cable). La lectura de registro de temperatura es 
rápida y sencilla de entender. 
El código de programación para la lectura de este sensor requiere de la 
instalación de dos librerías que deben ser instaladas antes de cargar el 
programa al código del microcontrolador. 
 
Ventajas 
 Precisión de  ± 0.5°C  desde: -10 °C a +85 °C. 
 Utilizable con 3.0V a 5.5V de alimentación / datos. 
 Rango de temperatura utilizable: -55 °C a 125 °C (-67 a +257° F ). 
 Inmunidad frente a interferencias. 
 La resolución del sensor de temperatura es de 9, 10, 11, o 12 bits, 
correspondiente a incrementos de 0,5°C, 0,25°C, 0.125 °C y 0,0625 °C. 
(configurable). 
 Tiempo de consulta es inferior a 750 ms. 
 Utiliza la interfaz 1-Wire-sólo requiere un pin digital para la comunicación. 
 Sensores múltiples pueden compartir un pin. 
 No necesitan calibración. 
 Resistente al agua (Waterproof). 
 
Desventajas 
 El precio se consideró una desventaja debido a la comparación con otros 
tipos de sensores. 
Figura 3.3 Sensor de Temperatura DS18B20 [Anexos del documento] 
3.5.1.5 Justificación de la Elección del Sensor de Temperatura 
Para la elección del sensor de temperatura se tomaron en cuenta 
características generales (técnicas y no técnicas) de cada sensor. Luego se 
24 
 
asignaron pesos y valores de cada producto para realizar un promedio 
ponderado total. Finalmente se compararon los resultados (Tabla 3.2). 
Tabla 3.2 Evaluación de Sensores de Temperatura 
[Elaboración propia] 
Se puede apreciar en el cuadro que el mayor valor ponderado lo tiene el sensor 
de temperatura digital DS18B20 (óptimo desempeño en ambientes de 
humedad, además de su resistencia al agua), condiciones suficientes para 
justificar su elección. 
3.6 Actuadores 
El actuador es el elemento final del sistema de control, la elección de los 
mismos, como en el caso de los sensores, será en base a las especificaciones 
técnicas que logren cumplir con los requerimientos del proceso. Se detallará  a 
continuación algunos elementos de actuación aplicados en invernaderos. 
3.6.1 Selección de los Actuadores 
3.6.1.1 Cables Calefactores Paralelos 
El sistema de calefacción para invernaderos se basa en la integración de este 
cable calefactor bajo el subsuelo del invernadero. El cable calefactor paralelo, 
PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO
Precisión 10% 0.1 2 0.2 Precisión 10% 0.1 3 0.3
Resolución 20% 0.2 1 0.2 Resolución 20% 0.2 4 0.8
Acondicionamiento 25% 0.25 1 0.25 Acondicionamiento 25% 0.25 4 1
Calibración 25% 0.25 1 0.25 Calibración 25% 0.25 3 0.75
Costo 20% 0.2 4 0.8 Costo 20% 0.2 2 0.4
TOTAL
PONDERADO
1.7
TOTAL
PONDERADO
3.25
PORCENTAJE PESOS VALOR
PRODUCTO
PONDERADO PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO
Precisión 10% 0.1 3 0.3 Precisión 10% 0.1 4 0.4
Resolución 20% 0.2 3 0.6 Resolución 20% 0.2 3 0.6
Acondicionamiento 25% 0.25 3 0.75 Acondicionamiento 25% 0.25 2 0.5
Calibración 25% 0.25 2 0.5 Calibración 25% 0.25 2 0.5
Costo 20% 0.2 3 0.6 Costo 20% 0.2 4 0.8
TOTAL
PONDERADO
2.75
TOTAL
PONDERADO
2.8
LM35 DS18B20
RTD TERMISTOR
VALOR
PRODUCTO
1 -> Malo
2 ->Promedio
3 -> Bueno
4 -> Muy bueno
25 
 
modelo CTCS, tiene una potencia por metro lineal constante, incluso puede ser 
cortado a medida según las necesidades. 
Se caracteriza porque el hilo de calentamiento va arrollado en espiral sobre un 
conductor paralelo aislado de este, excepto en contactos alternativos a una 
distancia de un metro entre cada uno de los conductores activos. De esta forma 
el cable calefactor va formando una serie de resistencias en paralelo 
alimentadas por el mismo cable que le sirve de cuerpo. Sus características 
técnicas son mostradas en la Tabla 3.3 
Figura3.4 Cable Calefactor Paralelo CTCS [13] 
 
Tabla 3.3 Datos Técnicos del Cable Calefactor Paralelo [13]  
 
26 
 
3.6.1.2 Ventilador Calefactor 
El calefactor con ventilador HVL 031 [14] previene la formación de 
condensación y el ventilador axial integrado de alto rendimiento proporciona la 
circulación de aire forzado garantizando una temperatura estable.  
Estos calentadores se utilizan en los recintos en donde el daño de la 
condensación debe ser prevenido o donde la temperatura no debería estar 
debajo de un valor mínimo. El diseño de aluminio del cuerpo del calentador 
tiene un efecto el cual hace distribuir el calor uniformemente. 
Este calentador ventilador está disponible sin o con el ventilador. En la Tabla 
3.4 se presentan las especificaciones técnicas de este elemento. 
Figura 3.5 Ventilador Calefactor [14] 
Tabla 3.4  Datos técnicos de Ventilador-Calefactor [15] 
 
27 
 
Entre los datos más importantes se tiene el flujo o caudal de aire [Tabla 3.4] 
y la capacidad de calefacción, que determinarán con cuanta eficacia y tiempo 
se calentará un invernadero. 
3.6.1.3 Calentador de Cerámica industrial PTC 
Este es otro elemento de calefacción aplicado usualmente en invernaderos. El 
método es de calefacción/ventilación. Posee un termostato ajustable, 
protección contra sobrecalentamiento y adicionalmente es impermeable. Usado 
para uso en el hogar o como calentador eléctrico dedicado en invernaderos y 
granjas. Sus características técnicas se muestran en la tabla 3.5. 
Tabla3.5 Características Técnicas Calentador de Cerámica [15] 
Características Técnicas 
Calentador de Cerámica industrial PTC  
1 Marca LCH 
2 
Elemento de 
PTC 
Calefacción 
3 Voltaje(Vac) 220 
4 Frecuencia 50/60  
5 Potencia(W) 1500 /3000  
6 Tamaño(mm) 305x295x175 
7 Material metal + ABS 
8 Alcance(m2) 1-3 
9 Color rojo 
10 
Cambio de 
1500 /3000  
Potencia(W) 
11 Peso(Kg) 3 
 
Figura 3.5 Calefactor Ventilador PTC LCH [15] 
28 
 
3.6.1.4 Termoventilador 
El Termoventilador es un dispositivo que tiene un funcionamiento similar al 
ventilador calefactor, ya que posee un ventilador axial (para la difusión de aire 
caliente). Adicionalmente tiene un termostato que se activa automáticamente 
cuando se supera el límite de temperatura Finalmente cuenta con circuitos de 
protección eléctrica. Son de fácil instalación, peso ligero y costo accesible. Sus 
características se muestran en la Tabla 3.6. 
Tabla 3.6 Características Termoventilador 2kW [16] 
Características Principales 
Marca Magefesa 
SKU (simple) MA033HL0KO0YMLPE 
Modelo / ISBN 1267 
Tamaño (Largo x Ancho x 
Alto cm) 
22x13x24 
Potencia(Kw) 2 
Peso (kg) 1.5 
Caudal 50m3/h 
Garantía 1 Año 
Otros 
Termostato Ambiente 
Corte de Seguridad 
 
3.6.1.5 Extractor de Aire Karson 
Se seleccionó un extractor de aire que facilita la remoción del aire caliente 
proporcionado por el calefactor. Una alternativa adicional seria instalar una 
mayor cantidad de ventanas pero para mejorar la eficiencia del invernadero se 
empleará un extractor típico usado en baños y en invernaderos artesanales. 
Este extractor es de la marca Karson y se aplicó la siguiente fórmula 
3.3.2.4.para determinar el caudal de extracción. Algunas características 
principales se muestran en la Tabla 3.7 
𝑪𝒂𝒖𝒅𝒂𝒍 (
𝒎𝟑
𝒉𝒓
) = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏(𝒎𝟑) ∗ 𝑹𝒆𝒏𝒐𝒗𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 … … … …    3.3.2.4 
  
29 
 
Tabla 3.7 Características Técnicas Extractor [17]. 
Volumen Total(m3) 85 
Renovaciones 7(*) 
Caudal(m3/h) 595 
Potencia(W) 10 
 (*)Este factor de  renovación es aplicado para ambientes de oficina. [17]. 
Figura 3.7 Extractor Karson [17] 
 
Por consiguiente se eligió el extractor cuyo caudal es de 600m3/h. 
 
3.6.1.6 Justificación de la Elección del Actuador 
Para la elección del Actuador se tomaron en cuenta sus características 
generales (técnicas y no técnicas). Al igual que en la evaluación de los 
sensores, se asignaron pesos y valores a cada producto (cuatro valores de 
calificación para cada actuador) a fin de realizar un promedio ponderado total. 
Se evaluaron características como la instalación, precio, potencia, flujo de aire 
y peso, para finalmente comparar los resultados como se aprecia en la Tabla 
3.8. 
30 
 
Tabla 3.8 Evaluación de Actuadores 
 
[Elaboración Propia] 
Se puede concluir que el de mayor valor ponderado es el Termoventilador 
(presentó un promedio de 2.6 en la evaluación), condición suficiente para 
justificar su elección. 
3.6.1.6.1  Cálculo de la Potencia del Actuador Elegido. 
 Para calcular la potencia necesaria del actuador (calefactor elegido), será 
necesario conocer el volumen del invernadero, así como el máximo cambio 
de temperatura (elevación) observado durante el año. Producto de estas 
variables se obtiene la potencia necesaria que asegura el abastecimiento del 
aire caliente a toda la superficie del invernadero. 
 Se presenta a continuación la estructura desplegada del invernadero para 
efectos de cálculo (Figura 3.8). 
 
PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO
INSTALACION 15% 0.15 1 0.15 INSTALACION 15% 0.15 3 0.45
PRECIO 20% 0.2 1 0.2 PRECIO 20% 0.2 1 0.2
POTENCIA 25% 0.25 2 0.5 POTENCIA 25% 0.25 2 0.5
FLUJO DE AIRE 25% 0.25 1 0.25 FLUJO DE AIRE 25% 0.25 2 0.5
PESO 15% 0.15 2 0.3 PESO 15% 0.15 3 0.45
Total 
Ponderado
1.4
Total 
Ponderado
2.1
PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO PORCENTAJE PESOS VALOR 
PRODUCTO
PONDERADO
INSTALACION 15% 0.15 4 0.6 INSTALACION 15% 0.15 4 0.6
PRECIO 20% 0.2 1 0.2 PRECIO 20% 0.2 4 0.8
POTENCIA 25% 0.25 3 0.75 POTENCIA 25% 0.25 3 0.75
FLUJO DE AIRE 25% 0.25 3 0.75 FLUJO DE AIRE 25% 0.25 2 0.5
PESO 15% 0.15 2 0.3 PESO 15% 0.15 3 0.45
Total 
Ponderado
2.6
Total 
Ponderado
3.1
VALOR 
PRODUCTO
1 -->Malo
2 -->Promedio
3 -->Bueno
4 -->Muy Bueno
CABLES CALEFACTORES PARALELOS CALEFACTOR VENTILADOR
CALENTADOR DE CERÁMICA PTC TERMOVENTILADOR
31 
 
 
 
 
 
 
                    Figura 3.8 Estructura de Invernadero           Figura 3.8 Estructura Desplegada de Invernadero 
[Elaboración Propia] 
 
Se detalla los datos de la dimensión del invernadero en la Tabla 3.9 
Tabla 3.9 Dimensión del Invernadero 
Dimensión del Invernadero 
Símbolo Característica Metros Pies 
H Altura de los aleros 1.52 4.99 
R Altura de la cresta 3.05 10.01 
S 
Longitud de la  
pendiente de la 
cubierta 
2.13 6.99 
L Longitud 6.09 19.98 
W Ancho 3.05 10.01 
 
A continuación de detallarán los pasos necesarios para la obtención de la potencia 
necesaria a suministrar [18].  
a) Primer paso: Calcular el volumen de la superficie interna. El cálculo del volumen 
total del invernadero se calcula en la Tabla 3.10. 
Tabla 3.10 Cálculo Volumen Invernadero 
Cálculo Volumen Invernadero 
Superficie Expuesta 
(Pies2)  
Longitud 
(Pies)  
Volumen Total 
Invernadero 
(Pies3) 
A+B+C (*) L L*(A+B+C) 
A(Pies2)  B(Pies2)  C(Pies2)  L(Pies) (Pies3) 
(W/2)*(R-H)*(1/2) (W/2)*(R-H)*(1/2) H*W L L*H*W*2((W/2)*(RH)*(1/2)) 
12.56 12.56 49.90 19.98 1498.85 
(*) Tomado como referencia la figura 3.8 [Elaboración Propia] 
32 
 
 
b) Segundo Paso: Determinar la diferencia entre la temperatura más alta que 
se mantiene en el invernadero (temperatura deseada) y la temperatura 
mínima observada durante el día .Calculado en la Tabla 3.11. 
Tabla 3.11 Cálculo Variación de Temperatura [18] 
Cálculo Variación Temperatura 
Temperatura 
Requerida(°C) 
Temperatura 
Mínima(°C) 
Variación  
Temperatura(°C) 
20 8 12 
[Elaboración Propia] 
c) Tercer Paso: Se calcula la potencia necesaria del actuador. Para ello se 
requiere conocer el material del cual está hecho el invernadero y aplicar un 
factor de corrección al momento de calcular la potencia. Estos cálculos son 
mostrados en la Tabla 3.12 
Tabla 3.12 Cálculo de la Potencia Suministrada [18] 
Cálculo Potencia(W) 
Volumen 
Total 
Invernadero 
(Pies3) 
Variación 
Temperatura(°C) 
Factor(**) BTU 
Potencia(W/hr) 
(***) 
1499.99 12 0.70 125600 3673.47 
[Elaboración Propia] 
 
(**) El factor de corrección por material fue tomado de la tabla 3.13 
(***) La potencia fue hallada luego de dividir los BTUs entre 3.43 (factor de conversión de BTU a 
Watts) 
 
 
33 
 
Tabla3.13 Tabla de coeficientes de transferencia de calor de materiales de construcción de 
invernaderos [18]. 
Finalmente la selección de nuestro calefactor (calentador de cerámica PTC) deberá 
tener una potencia mayor a 3.67 kW sustentado en los cálculos realizados 
anteriormente. 
3.6.1.7 Implicancia del Factor Altura  
La altura modifica las propiedades dieléctricas en función a los rangos eléctricos 
de funcionamiento de los actuadores debido a la reducción de la densidad del 
aire. La disminución de esta por el aumento de la altura tiene efectos tanto en 
la tensión como en la corriente.  
La rotura del nivel de aislamiento de voltaje depende de las condiciones 
atmosféricas, la cual es medida en condiciones de prueba de acuerdo al 
estándar IEC 60-1. La desclasificación de voltaje en celdas de media tensión 
por disminución de voltaje de ruptura de aislamiento afecta: el voltaje nominal, 
el voltaje aislamiento de frecuencia industrial kVrms y a el voltaje de aislamiento 
de descarga atmosférica BIL kVp. 
Los estándares IEC 62271-200 y ANSI C37.20.2-1986 recomiendan en sus 
cláusulas para condiciones inusuales, el uso de factores de corrección. El 
cálculo de estos factores es mostrado en la Tabla 3.14. 
Se empleará el factor de corrección según el estándar IEC 62271-200 por ser 
el más considerado en temas de diseño en zonas de altura. 
 
34 
 
Corrección Voltaje:    Corrección Corriente: 
 
       
Ecuación 3.3.2.7a           Ecuación 3.3.2.7b 
 
Tabla 3.14 Factores de Corrección según norma ANSI/NEMA IEC 62271-200 (Anexos del documento) 
Altura(msnm) 2000     
      
Factores de corrección por altitud ANSI/NEMA IEC 62271-200 
      
Rango  Operación a  
2,000 
m.s.n.m. 
Factor de 
Corrección 
Nuevo Rango a  
2,000 m.s.n.m. 
Potencia 
Nominal 
(W) 
Potencia 
Requerida 
(W) 
Voltaje de  
Operación(V) 220 0.91 241.76 3673.47 3996.41 
Corriente 
Continua(A) 16.69 0.99 16.53   
  
[Elaboración Propia] 
Aplicando el factor de corrección para el uso de éste equipo en altura se 
necesitará una de potencia mayor a 3.9 kW; por consiguiente elegiremos un 
actuador de 4kW de potencia. 
3.7 Diseño de las Etapas de Sensado y Actuación  
Se presenta a continuación el diseño de las etapas de control y potencia y la 
disposición que tendrán estos elementos en el invernadero. 
3.7.1 Detección de Cruce por Cero 
Para el correcto funcionamiento del circuito de control y potencia es necesario 
sincronizar ambas etapas en igual frecuencia que será de 120 Hz (permitirá 
un mayor análisis de los cruces por cero), para ello se requiere diseñar un 
circuito detector de cruce por cero el cual se muestra en la Figura 3.9. El 
programa comenzará a partir de la señal de interrupción generada en el PIN 
5 del Optotransistor 4N35 y con ello se dará inicio al código del programa (su 
ejecución controlará el ángulo de disparo y por consiguiente el suministro de 
energía a los actuadores). 
K: Factor de corrección.
e : Exponencial (base logaritmo natural).
H: Altura en metros.
M Depende de varios parámetros, para el diseño se considera 1.
Donde
k= 𝑒
𝑚∗(𝐻−1000)
8150  
k= 1 − 0.02 ∗
𝐻−1000
100
 
35 
 
La elección del 4N35 se debió a su alta capacidad de corriente de entrada 
permitida (60 mA), su baja disipación de calor (100mW) y su alta frecuencia 
de lectura (50 KHz) usada en circuitos de control realimentados. Todas las 
características se encuentran detalladas en la hoja de datos del integrado 
(Anexos del documento). 
Para la detección de cruce por cero se empleó como primera etapa un 
transformador de 220Vac a 12Vac, el cual permitía reducir el voltaje AC de 
línea con la finalidad de que opere con normalidad el Optotransistor (rango de 
entrada permisible).  
Para el cálculo de las resistencias empleadas en el diseño de esta etapa fue 
necesario revisar la hoja técnica del fototransistor 4N35. 
Tanto R5 como R6 fueron calculados en base a la mitad del máximo valor de 
corriente (60mA) de entrada permitida por el diodo interno del fototransistor. 
El cálculo se realizó de la siguiente manera: 
 
 Voltaje Máximo(DC) a la salida del Rectificador: 
12*(√2)=16.97 V 
 Corriente Máxima permitida a la entrada del Optoacoplador: 
60 mA (Para el diseño se consideró 30 mA). 
Entonces: 
R5=R6=R 
16.97 𝑉
2𝑅
≤ 30𝑚𝐴 
𝑅 ≥ 282.8 Ω 
Por lo tanto: 
R5 y R6 deben tener un mínimo valor de 282.8 ohmios, por tal motivo se 
eligieron unas resistencias de 330 ohmios. 
La Figura 3.9 muestra el circuito que proporcionará la detección de cruce por 
cero. Al ser una rectificación de onda completa, ésta se dará cada 8.33 ms 
aproximadamente (la frecuencia de operación será de 120 Hz). 
Adicionalmente se genera la interrupción en el PIN 2 de Arduino cuando se 
satura el transistor interno del 4N35. Se configuró el Arduino con una 
resistencia interna de Pull-up con la finalidad de originar una interrupción 
cuando se detecte una lectura de bajo nivel (0V) en el PIN 2 de Arduino. 
36 
 
Figura 3.9 Etapa de Detección de Cruce por Cero [Elaboración Propia] 
3.7.2 Etapa de Control 
Para el diseño de la etapa de control se requiere de una buena elección del 
Microcontrolador que permita cumplir con los requerimientos que necesita el 
sistema de control para su correcto funcionamiento. Este se encargará de 
ejecutar el código de programación y determinará el ángulo de disparo que será 
proporcionado a los actuadores por intermedio del Triac. 
Los microcontroladores o placas más usadas en el mercado son el PIC y el 
Arduino que consta de un microcontrolador ATMEGA328. Se realizará una 
comparación entre ambos para finalmente elegir el más conveniente. 
Las características fueron tomadas de las hojas de datos de ambos integrados 
(Anexos del documento) y  se detallarán en la Tabla 3.15 
Tabla 3.15 Comparativa de Microcontroladores [Elaboración propia] 
CARACTERÍSTICAS PIC 16F877  ARDUINO  
Tensión de Alimentación 2V-6V 7V-12V 
Entradas Analógicas 8-12 6 
Entradas /Salidas Digitales 22 14 
Pines de interrupción 14 2 
Frecuencia de Operación 4 Mhz 16 Mhz 
Máxima Corriente en la Entrada 25 mA 40 mA 
Memoria de Programas 8 kB 32 KB 
Comunicación 
MSSP, 
USART 
UART TTL  
Software de Monitoreo NO  SI 
37 
 
Comunicación Con Ordenador 
Serial 
RS232 
Serial 
RS232/USB/ICSP 
Se puede apreciar que tienen características similares y el precio en el mercado es 
similar en ambos casos. 
Finalmente se optó por elegir el Arduino UNO por la facilidad en la elaboración del 
código (consta con variedad librerías y funciones ya elaboradas). Adicionalmente en 
esta placa se puede visualizar la modificación del valor de las variables ya que posee 
un monitor serial en el software de programación. 
3.7.3 Etapa de Potencia 
El circuito diseñado corresponde a un modo de control del Triac por variación 
del ángulo de disparo que permite establecer un control en la potencia 
entregada a las cargas de 220 Vac, como se muestra en la Figura 3.10. 
Las cargas estarán representadas por los actuadores que estarán ubicados en 
el interior del invernadero. 
Figura 3.10 Control de Voltaje de una carga de CA [19] 
3.7.3.1 Circuito Regulador de Potencia  
La etapa de potencia está constituido por un circuito regulador de 
potencia. Como se muestra en la Figura 3.11, el circuito posee un 
Optoacoplador MOC3021, un Triac TIC225 y elementos de actuación 
(cargas). 
El diseño del circuito de potencia se basó principalmente en el cálculo 
de las resistencias. 
 
38 
 
Figura 3.11 Circuito Regulador de Potencia [Elaboración Propia]. 
 
Como primer paso se debe calcular la resistencia R2, la cual es necesaria para el 
LED de disparo del optoacoplador. Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff entre VCC 
(voltaje de entrada 5VDC), IFT (corriente máxima del optoacoplador) y R2 (resistencia 
de activación del led del Optotriac). Tenemos: 
𝑹𝟐 =  
𝑽𝒄𝒄−𝑽𝒇−𝑽𝒄𝒆𝒔𝒂𝒕
𝑰𝑭
     Ecuación 3.7.3.1 
Para el cálculo de la resistencia R2 debemos tener en cuenta el datasheet del 
optoacoplador MOC 3021(Anexos del documento), en la Tabla 3.16 se dan a conocer 
sus principales características. 
Tabla 3.16 Características principales del MOC3021 [Anexos del documento]. 
SIMBOLO  SIGNIFICADO RANGO UNIDAD 
VF Voltaje de conducción 1.2 V 
VMOC Voltaje de salida en conducción 3 V 
ImaxMOC 
Corriente máxima de salida de 
MOC 1 A 
IF Corriente de conducción 10 mA 
IFT(Max) Corriente máxima de conducción  50 mA 
    
 
Entonces por la ecuación 3.7.3.1  y la Tabla 3.16 y 3.17 se tiene:  
𝟓𝑽−𝟏.𝟐𝑽−𝟎.𝟐𝑽
𝟏𝟎 𝐦𝐀
≥ 𝑹𝟐  
𝟑𝟔𝟎 ≤ 𝑹𝟐  
 Por lo tanto se elegirá para R2 el valor comercial de 390Ω. 
 
39 
 
La resistencia encargada de la protección generada por el pulso es calculada a partir 
del voltaje del microcontrolador Vmc (5 VDC para activarlo y 0 VDC para 
desactivarlo). 
𝑹𝟏 =  
𝑽𝒎𝒄−𝑽𝑩𝑬
𝑰𝑩
     Ecuación 3.7.3.2 
Para el cálculo de la resistencia en la base del transistor 2N3904 se tuvo en cuenta 
la hoja característica del transistor. Sus principales características se presentan en 
la Tabla 3.17. 
Tabla 3.17 Características principales del transistor 2N3904 [Anexos del documento]. 
SIMBOLO  SIGNIFICADO RANGO UNIDAD 
VBE Voltaje Base-Emisor 0.7 V 
VCESAT 
Voltaje Colector-Emisor 
(saturación) 0.2 V 
 
La corriente de base (IB) se calcula a partir de la corriente circulada en el colector 
del transistor. Dado que el factor β del transistor tiene el valor de 10 ( IC/IB=10) y 
que la corriente en el colector es de 10 mA, se deduce que la corriente de base vale 
1 mA 
Aplicando la ecuación 3.7.3.2: 
𝐑𝟏 =  
𝟓𝐕−𝟎.𝟕𝐕
𝟏𝐦𝐀
 = 4.3 kΩ 
 Por lo tanto se elegirá para R1 el valor comercial de 5 KΩ 
 
Para halla el valor de R3 es necesario analizar la máxima corriente permitida en el 
MOC y ésta ocurre cuando los terminales de salida del Optotriac están en 
conducción.  
Por ende, el análisis va a depender de los cálculos (ley de voltajes en la malla del 
circuito) durante el tiempo de activación del Led del Optotriac y así garantizar la 
protección de los integrados.   
Se aplicará ley de voltajes de Kirchoff y se pondrá una corriente de malla de 1A que 
es la máxima permitida tanto para el MOC como para el TRIAC, cuya hoja de datos 
se muestra en la Tabla 3.18. 
 
  
40 
 
Tabla 3.18 Características TRIAC TIC225 [Anexos del documento]. 
SIMBOLO  SIGNIFICADO RANGO UNIDAD 
IGT Corriente de disparo de puerta [0.8 - 11.7] mA 
VG Voltaje disparo de puerta 1.6 V 
VT 
Voltaje entre terminales de Triac 
MT1-MT2(cuando circula corriente 
en la puerta) [1.6 – 2.1] V 
IGM Máxima corriente en la puerta 1 A 
ITRMS 
Máxima corriente en Terminales de 
Triac(MT1-MT2) 8 A 
 
De la aplicación de la ley de voltajes se deduce: 
𝑹𝟑 ≤  
𝑽𝑳𝑰𝑵𝑬𝑨(𝑷𝑰𝑪𝑶)−𝑽𝑴𝑶𝑪−𝑽𝑮−𝑽𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹
𝑰𝑮𝑴
  Ecuación 3.7.3.3 
Se requiere colocar el voltaje del calefactor (Vcalefactor) en función de la corriente 
circulante para reemplazarlo en la ecuación 3.7.3.3. 
Para ello, primero se debe conocer la resistencia equivalente del calefactor 
(RCALEFACTOR) 
Para hallar dicha resistencia calefactora se sigue la ecuación 3.7.3.4: 
𝑷𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹 =  
(𝑽𝑳𝑰𝑵𝑬𝑨)
𝟐
𝑹𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹
    Ecuación 3.7.3.4 
𝟐𝟎𝟎𝟎 =  
(𝟑𝟏𝟎 𝑽)𝟐
𝑹𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹
  
𝑹𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹 = 48.05 Ω     
Reemplazando valores de la ecuación 3.7.3.3. 
𝑹𝟑 ≥  
𝟑𝟏𝟏 𝑽−𝟑𝑽−𝟏.𝟔𝑽−(𝟒𝟖.𝟎𝟓.Ω)∗𝑰𝑮𝑴
𝑰𝑮𝑴
  
Con IGM igual a 1 A (máximo valor permitido por el MOC y TRIAC) reemplazamos 
en la misma ecuación: 
𝑹𝟑 ≥  
𝟑𝟏𝟏 𝑽−𝟑𝑽−𝟏.𝟔𝑽−𝟒𝟖.𝟎𝟓Ω
𝟏
  
𝑹𝟑 ≥   𝟐𝟓𝟖. 𝟑𝟓 Ω   
41 
 
 Por lo tanto se elegirá para R3 el valor comercial de 330Ω 
 
La elección del TRIAC fue en base a la máxima corriente soportada  entre sus 
terminales. Esta se calculó en base a la carga soportada después del disparo al Triac 
Potencia de calefactor (PCALEFACTOR): 2KW 
Voltaje Línea Pico (VLINEA (PICO)): 311 V 
Se sabe por la ecuación 3.7.3.4 que la resistencia de calefactor(R calefactor) es igual 
a 48.05 Ω. 
Calculando la máxima corriente entre los terminales del Triac (ITMAX) se tiene: 
𝑰𝑻𝑴𝑨𝑿 =
(𝑽𝑳𝑰𝑵𝑬𝑨(𝑷𝑰𝑪𝑶)−𝑽𝑻)
𝑹𝑪𝑨𝑳𝑬𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹
  
𝑰𝑻𝑴𝑨𝑿 =
𝟑𝟏𝟏 𝑽−𝟐.𝟏 𝑽
𝟒𝟖.𝟎𝟓  Ω 
  
𝑰𝑻𝑴𝑨𝑿 = 𝟔. 𝟒𝟐 𝑨  
Por consiguiente puede esta carga ser soportada por el TRIAC TIC225 ya que este 
elemento posee una máxima corriente entre sus terminales (ITRMS) de 8 A (Tabla.3.18) 
Todas las resistencias serán de medio vatio la explicación de la misma se muestra 
en los anexos del documento de tesis (Cálculo de Resistencias del Circuito 
Implementado), en los que se da a conocer que la potencia generada para este tipo 
de circuito es menor incluso a un cuarto de vatio. 
 
 
  
42 
 
3.7.3.2 Algoritmo de Control 
El algoritmo está basado en una lógica de control de tipo Proporcional. Existirá 
una proporción entre el ángulo de disparo y la potencia entregada hacia los 
actuadores (calefactor, extractor).  
Se recibirá una interrupción externa (proporcionada por el circuito de cruce por 
cero) en el PIN 2 de Arduino (Pin de interrupción) y se dará inicio al código del 
programa. Posteriormente el código generará dos pulsos de salida (PIN5, PIN6) 
que servirán para controlar el disparo hacia los Triacs que regulan la potencia 
entregada tanto al calefactor como el extractor. 
Finalmente con el control de la potencia entregada se logra regular la 
temperatura interna del invernadero y llevarla al valor deseado, la cual es de 20 
°C. 
Las ventajas y desventajas de aplicar este algoritmo de control proporcional son 
las siguientes: 
Ventajas 
 Existirá un ahorro de energía útil ya que no se está utilizando toda la 
potencia efectiva (como en el caso de aplicar una técnica ON/OFF), de 
esta manera solo se usará la energía necesaria. 
 Un control proporcional lineal realimentado sería suficiente para 
controlar la temperatura del sistema ya que la variación de temperatura 
es un proceso lento y no sería necesario hallar otros parámetros de 
control que implicarían realizar un diseño de control más complejo. 
 Permite una implementación más sencilla, en comparación a lo que 
significaría realizar un control PID, como se realizó en el presente 
documento (prototipo diseñado en el Capítulo 4). 
 La implementación de este diseño posee un costo accesible en el 
mercado. 
Desventajas 
 Al ser control realizado en un microcontrolador digital presenta cierto 
grado de inestabilidad, debido a utilizar únicamente muestras de las 
señales de control. [18] 
El código realizado se detalla en los anexos de este documento. 
43 
 
3.7.4  Esquema General Control-Potencia 
Figura 3.12 Esquema General Control-Potencia 
 
En la Figura 3.12 se muestra una visión más genérica de lo que es el esquema 
de control y potencia del sistema. Como se mencionó anteriormente la señal de 
interrupción la recibe el PIN 2 de Arduino, luego se ejecuta el programa en la 
en el microcontrolador generándose dos señales de control de potencia en los 
pines 5 y 6 de esta placa. El acoplamiento de la etapa de control con la etapa 
de potencia se da por intermedio del circuito Optotriac-Triac que controlará la 
potencia entregada a los actuadores. 
 
44 
 
3.7.5 Prototipo de Disposición de Sensores y actuadores 
Figura 3.13 Prototipo disposición Sensores y Actuadores 
La Figura 3.13 muestra el prototipo de disposición de los sensores y actuadores 
en el cual los sensores son ubicados de manera equidistante y en las 
superficies de las parcelas (ya que estos son resistentes a la humedad y al 
agua). Los calefactores estarán dispuestos a una altura intermedia (0.52m del 
piso), de esta manera se podrá distribuir de manera uniforme el aire caliente. 
Luego se libera éste por intermedio del extractor ubicado también a la misma 
altura de los calefactores. Si se quiere calentar el sistema entrarán en 
funcionamiento los dos calefactores con una potencia adecuada (alta al inicio) 
para elevar la temperatura y se mantendrá con una potencia mínima el 
extractor. En caso se quiera enfriar el sistema se tendrá una lógica inversa a lo 
explicado anteriormente; es decir, el extractor empleará una mayor potencia de 
remoción de aire caliente en comparación a la potencia entregada por los 
calefactores El flujo de aire será de izquierda a derecha. Adicionalmente se 
añadirá a los sensores unos conductos por donde irán las conexiones (líneas 
rojas) hacia el microcontrolador ubicado en la frontal izquierda. Finalmente se 
dispone de una puerta ubicada en la parte frontal media que permitirá el ingreso 
de las personas. 
45 
 
3.8 Diseño del Sistema de Alimentación de Energía por Paneles 
Fotovoltaicos 
Debido al evidente déficit del servicio de energía eléctrica en la zona de estudio 
(Anexos del documento), es necesario el uso de energías renovables en la 
ciudad de Abelardo Pardo Lezameta. Esto implica la aplicación de una fuente 
alternativa, se propone por esta razón, el empleo de la energía solar mediante 
el uso de paneles fotovoltaicos. 
3.8.1 Energías Renovables 
Actualmente existe la alternativa de aprovechar los rayos solares para la 
producción de electricidad renovable, esto es posible mediante un sistema 
integral de paneles solares fotovoltaicos los cuales captan la energía del sol y 
la convierten en electricidad [20]. 
3.8.2 Dimensionamiento de los Elementos del Sistema Fotovoltaico 
Un sistema completo para el uso de energía solar, está compuesto de los 
siguientes elementos (mostrados en la Figura 3.14): 
 Paneles Solares  
 Baterías  
 Controlador-Regulador de Carga  
 Inversor-Cargador 
Figura 3.14 Elementos del Sistema Fotovoltaico 
46 
 
3.8.2.1 Dimensionamiento de los Paneles Solares 
Se ha optado por un sistema de actuación alimentado desde paneles 
solares aprovechando la gran incidencia de radiación solar en la 
localidad (Pardo Lezameta).  
Para ello se requirió ubicar geográficamente la zona del invernadero 
utilizando la herramienta web Earthtools [21]. Ver Figura 3.15. 
Figura 3.15 Ubicación Geográfica de Pardo Lezameta [21]. 
La ubicación geográfica de Abelardo Pardo Lezameta, Bolognesi 
Ancash es: 
Altitud:     2204 msnm 
Latitud:    10.2991º Sur 
Longitud: 77.1508º Oeste 
 
Para la determinación del índice de radiación de la zona donde está 
ubicado el invernadero se utilizó una herramienta proporcionada por la 
NASA Atmospheric Data Center [22], que permite calcular la incidencia 
solar en cualquier parte del planeta con solo colocar las coordenadas 
de latitud y longitud (halladas anteriormente). 
Se aprecia en la Tabla 3.16 que el nivel promedio de radiación solar 
en todo el año es de 5.75 kW/m2/d. Sin embargo, se seleccionará el 
mes que tenga el menor valor de irradiación, el cual ocurre en el mes 
de junio con un valor de 4.09 kWh/m2/d. 
47 
 
Tabla 3.16 Datos Meteorológicos en la zona de Invernadero [22]   
 Una vez obtenido el nivel de radiación solar de la zona, 
dimensionamos el panel en función de su potencia y determinamos la 
cantidad necesaria a emplearse. 
 Para dimensionar el panel solar se requiere de dos elementos: la 
potencia activa consumida durante el día y el mínimo índice de 
radiación solar observado durante el año. El cálculo se muestra en la 
Tabla 3.17 
Tabla3.17 Consumo de Potencia Activa en Invernadero [Elaboración Propia] 
Equipo  Cantidad  Potencia 
(w) 
Horas de Uso 
(hr) 
Energía  
(Wh-dia) 
Calefactor 2 4000 2(*) 8000 
Extractor 1 28 2(*) 56 
Laptop 1 120 1 120 
   TOTAL 8176 
 
(*)Las horas de uso de los equipos de actuación fueron obtenidas por 
medio de un cálculo aproximado del flujo o caudal entregado por metro 
cúbico en los equipos de actuación (Anexos del documento).  
Empleando la fórmula para el dimensionamiento de paneles solares 
[23],  
Tenemos: 
 Ar = 1200 ∗
Ed
Id
                                                   (3.5.2.1) 
48 
 
Dónde: 
Ar=Tamaño de Panel Fotovoltaico [Wp] 
Ed=Demanda de Electricidad [Kwh/día] 
Id= Irradiación Solar [Kwh/m2/día] 
Entonces: 
Dimensionamiento Panel Solar 
Ed Id Ar(Wp) 
8.176 4.09 2398.83 
Seleccionaremos la cantidad de módulos de paneles solares de 
acuerdo al catálogo del distribuidor Heliplast (Anexos del documento). 
Analizando la hoja de datos del fabricante de paneles solares, el menor 
gasto para cubrir la demanda de Wps necesitado sería efectivo 
adquiriendo 10 módulos de la marca KOMAES de 250Wp de potencia 
(Ver Tabla 3.18). Los módulos pueden apreciarse en la Figura 3.16 
 
Tabla 3.18 Módulos de Paneles Solares (Anexos del documento) 
Marca Wp Precio 
Cantidad 
Necesaria 
Precio a 
pagar 
($) 
KOMAES 250 $ 198.00 10 $ 1,980.00 
KOMAES 100 $ 89.00 24 $ 2,134.96 
KOMAES 50 $ 45.00 48 $ 2,158.94 
KOMAES 85 $ 75.00 28.2 $ 2,116.61 
KOMAES 130 $ 116.00 18.5 $ 2,140.49 
SOLARWORLD 145 $ 168.00 16.5 $ 2,779.33 
SOLARWORLD 85 $ 102.00 28.2 $ 2,878.59 
KOMAES 20 $ 29.00 119.9 $ 3,478.30 
SOLARWORLD 50 $ 88.00 48 $ 4,221.93 
KOMAES 10 $ 18.00 239.9 $ 4,317.89 
Figura 3.16 Panel Solar KOMAES de 85 W [Anexos del documento] 
49 
 
3.8.2.2 Cálculo del Número y Capacidad de las Baterías 
Para dimensionar el módulo de almacenamiento se utilizará la 
siguiente fórmula:  
Tamaño = (AUT x Ed) / (REND x DESC)           (3.2) 
El cálculo de la potencia que suministrará el banco de baterías se 
contará con la siguiente información. 
AUT (Autonomía-días sin brillo solar) = 2 (*)  
   Ed = 2.39 kWh/día  
REND (eficiencia de la batería) = 80%  
DESC (descarga de la batería) = 50%  
(*) Para fines prácticos se asumirá lo mínimo recomendable, sin 
embargo estará condicionado al conocimiento de los días sin brillo 
solar de la zona. Por lo tanto: 
Tamaño de la batería = (2 x 2.39) / (0.8 x 0.5)  
Tamaño de la batería = 11.950kWh = 11950 Wh  
Para el cálculo del número de baterías se contará con la siguiente 
información: 
Número de Baterías = Tamaño / (Ah x V)  
Dado que la potencia es menor a 15000 watt se seleccionará el voltaje 
de la batería a 12 voltios. Así que, seleccionaremos las baterías de 12 
V, 100 AH. Las baterías pueden apreciarse en la Figura 3.17 
Número de Baterías = 11950 Wh / 100*12 =10  
Número de Baterías = 10 
 
 
 
 
Figura 3.17 Batería 100A-h (Anexos del documento) 
50 
 
3.8.2.3 Cálculo de la Capacidad del Controlador 
Para calcular la capacidad del controlador será necesario ver la ficha 
técnica del módulo de panel solar (Anexos del documento) y buscar el 
valor de la corriente de corto circuito (Icc). Según ficha técnica indica 
un valor de 8.5 A. Al disponer nuestro sistema de 10 módulos 
fotovoltaicos, la corriente de cortocircuito total será de 85 A, se 
concluye entonces que necesitaremos un controlador-regulador de 
esa magnitud 
El controlador deberá tener una capacidad de 85A (Amperios). Según 
catálogo de la marca Victron Blue solar MPPT (Anexos del documento) 
elegiremos 1 regulador de 85A. Ver Figura 3.18. 
  Figura 3.18 Controlador-Regulador Victron Blue Solar  (Anexos del documento) 
 
3.8.2.4 Cálculo de la Capacidad del Inversor 
La potencia del inversor de CC/AC la tendremos que elegir en función 
de la suma de todas las potencias nominales de los equipos 
consumidores, multiplicando este valor por el coeficiente de 
simultaneidad de uso de estos (normalmente valores que van de 0,5-
0,7). En nuestro caso la potencia total estimada es de 8176 W (según 
Tabla 3.17). Por lo tanto, se dispondrán de 2 inversores que serán 
utilizados por cada calefactor La potencia del inversor podrá cubrir la 
demanda requerida por el extractor y la laptop (ambos de baja 
potencia)  
Potencia convertidor para cada calefactor= 4000 * 0,7 = 2800 W 
Potencia convertidor extractor y laptop= 176*0.7=123.2 W 
 
Por lo tanto se elegirán dos convertidores de 3KW, que cubrirán la 
demanda de potencia. 
51 
 
 
  Figura 3.19 Controlador Regulador de Carga (Anexos del documento) 
3.9 Interfaz de Usuario 
3.9.1 Arduino con LabView. 
Para lograr la monitorización de datos en tiempo real de la temperatura se empleó 
una tarjeta de Arduino en la cual se instaló un software que permite que ésta trabaje 
como tarjeta de adquisición. Al emplear este método no se tiene una alta frecuencia 
de transmisión de datos (200 Hz); sin embargo, la variación de temperatura involucra 
un proceso lento, por lo tanto, es justificable el empleo de esta tarjeta para el registro 
de datos y una reducción notoria en relación al precio que tendría el uso de una tarjeta 
de adquisición de datos comercial (National Instruments).Las características más 
importantes de esta placa se aprecian en la Figura 3.20 
Figura 3.20 Características de la interface LabView- Arduino [Anexos del documento] 
 
3.10 Esquema Gráfico General de Control de Temperatura del Sistema 
El gráfico de la Figura 3.21 da una mayor visión de lo que es el sistema de 
control de temperatura a diseñarse. Consta de todas las etapas de sensado y 
actuación, el suministro de energía fotovoltaica, la monitorización de la 
temperatura y el diagrama de conexiones existente entre ellas. 
  
52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.21 Esquema Gráfico General del control de Temperatura del Sistema [Elaboración Propia] 
  
SUMINISTRO DE ENERGÍA PARA 
EQUIPOS CON CONSUMO DE  220V  
DISPARO A TRIAC 
DISPARO A TRIAC 
SEÑAL DE INTERRUPCIÓN AL 
PROGRAMA (PIN2) 
SALIDAS DIGITALES 
PWM (PINES 5 Y 6) 
ENTRADA  
ANALÓGICA (A1) 
CONEXIÓN USB 
MONITORIZACIÓN DE 
TEMPERATURA-LABVIEW 
ETAPA DE CONTROL 
ETAPA DE POTENCIA 
SENSOR DE 
TEMPERATURA 
DETECCIÓN DE CRUCE POR CERO 
TRANSFORMADOR 
220V/12V 
RECTIFICADOR DE ONDA 
COMPLETA 
OPTOTRANSISTOR 
OPTOACOPLADOR TRIAC 
OPTOACOPLADOR TRIAC 
CALEFACTOR 
EXTRACTOR 
SISTEMA FOTOVOLTAICO 
53 
 
4 CAPITULO 4 Pruebas Finales y Comprobación de Resultados 
Las pruebas finales consistieron en comprobar el diseño de la lógica de control 
aplicada a los actuadores y también verificar el funcionamiento de la interfaz 
gráfica (LabView). 
4.1 Comprobación del diseño aplicado 
Para la comprobación del diseño aplicado se implementó un circuito en el cual la 
potencia de los actuadores es dependiente de la variación de temperatura del 
sistema. 
4.1.1 Etapa de Control 
Esta etapa tiene como elemento más importante al microcontrolador (ATMEGA328) 
que forma parte de la placa de Arduino UNO. Se definirán las entradas y salidas de 
este integrado que darán control a nuestro proceso. 
4.1.1.1 Entradas 
4.1.1.1.1 Microcontrolador 
Para la verificación del correcto funcionamiento del Microcontrolador se utilizó 
el monitor serial de Arduino, el cual permitió verificar que se esté entregando el 
correcto valor del ángulo de disparo a los TRIACS del calefactor y el ventilador. 
Esto se logró variando el valor otorgado por el potenciómetro conectado en la 
entrada. Ver Figura 4.1. 
Figura 4.1 Angulo de disparo estregado por Microcontrolador  
 
54 
 
4.1.1.1.2 Circuito detector de cruce por cero 
Se observa en la Figura 4.1 (osciloscopio) que la detección de cruce por cero 
fue ejecutada correctamente ya que se genera un pulso cada 8.33 milisegundos 
aproximadamente (frecuencia de 119.7 Hz). La señal de color amarillo indica el 
voltaje generado en la salida del puente rectificador (19.2 V de amplitud). Los 
pulsos de color morado representan la señal de entrada del optoacoplador 
4N35 (de amplitud 3.4V), esto se da cada vez que su fotodiodo está activado 
(cuando variación de voltaje en el fotodiodo este en el rango de 0.8V a 1.5V). 
Figura 4.1 Pulsos generados por detección de cruce por cero 
Figura 4.2 Señal generada a la salida del puente rectificador 
La señal de salida del puente rectificador de onda completa es tal cual se 
aprecia en la Figura 4.2 y tiene como se mencionó anteriormente una amplitud 
de 19.6 Vrms. 
55 
 
4.1.1.1.3 Sensor de Temperatura 
Como entrada del sistema se utilizó un potenciómetro del tipo lineal, cuyo valor 
fue de 10Kohm que reemplaza al sensor de temperatura digital que hemos 
elegido, esto con la finalidad de tener un mayor análisis de los resultados, ya 
que se puede apreciar con mayor facilidad los cambios en la potencia entregada 
a los actuadores. Los niveles de resistencia en el potenciómetro serán 
directamente proporcionales a las señales de voltaje entregadas en la entrada 
del sistema. 
Figura 4.3 Señal de entrada por Potenciómetro de 10kohm 
4.1.1.2 Salidas 
La placa de Arduino posee 14 salidas digitales de las cuales se usaron solo los 
pines 5 y 6 que generarán pulsos que activarán a los triacs del equipo de 
ventilación y calefacción respectivamente. 
4.1.1.2.1 Pulsos de Salida (Activación de Triac) 
Figura4.4 Pulsos de activación de Triac[Elaboración Propia] 
56 
 
La Figura 4.4 muestra la señal interrupción representada por el pulso de color 
amarillo y tiene valor de 5.8V (la alimentación del Optotriac MOC3021 fue de 
6V). La señal de color morado representa los disparos al TRIAC, el mismo que 
conducirá ya que posee una amplitud de 4V suficiente para excitar al TRIAC 
(según hoja técnica [Anexos del documento] éste debe superar los 2.2 V) y 
poder manipular el voltaje entregado a los equipos de actuación. A manera de 
ejemplo en la misma figura se muestra que la señal de disparo (señal morada) 
es generada alrededor de 5 ms después de la generación del pulso de 
interrupción (señal amarilla), que marca el inicio de ejecución del programa, 
esto asegura que se entregue a las cargas aproximadamente un 40% del voltaje 
nominal de línea. 
4.1.2  Etapa de Potencia 
Para las pruebas de la etapa de potencia se reemplazaron los equipos de 
actuación. Para la calefacción del sistema se utilizó un foco de 60W y para 
ventilar el sistema o remover el aire caliente se usó un ventilador de 0.08 A que 
reemplazará al extractor de aire. Para ambos casos se utilizó un voltaje de línea 
monofásica de 220Vac. 
Conectando un enchufe a la red de alimentación de energía comprobamos 
como el foco varia su intensidad luminosa dependiendo del valor establecido 
por el potenciómetro de entrada (Como prueba se muestra el ejemplo de la 
Figura 4.7)  
A continuación se mostrará un ejemplo de comprobación de resultados para 
verificar el voltaje y la potencia entregada para un ángulo de disparo de 75 
grados. (Ver Figuras 4.5 y 4.6) 
Figura 4.5 Voltaje entregado a la carga con ángulo de 75 grados. [Elaboración Propia] 
  
=75° 
57 
 
 
 
 
 
Donde: 
P= Potencia Consumida 
R=Resistencia Equivalente en la carga 
 
 
Tabla 4.1 Cuadro Relación Ángulo-Potencia Consumida [Elaboración Propia] 
Angulo 
de 
Disparo 
(ms) 
Angulo de 
Disparo(grados 
sexagesimales) 
Voltaje de 
Carga(V) 
Potencia  
Consumida(W) 
0.00 0 220.00 3000.00 
0.23 5 213.89 2999.58 
0.46 10 207.78 2996.64 
0.69 15 201.67 2988.73 
0.93 20 195.56 2973.58 
1.16 25 189.44 2949.09 
1.39 30 183.33 2913.50 
1.62 35 177.22 2865.34 
1.85 40 171.11 2803.54 
2.08 45 165.00 2727.46 
2.31 50 158.89 2636.88 
2.55 55 152.78 2532.00 
2.78 60 146.67 2413.50 
3.01 65 140.56 2282.43 
3.24 70 137.44 2140.24 
3.52 75 132.33 1990.73 
3.70 80 122.22 1829.97 
3.93 85 116.11 1666.24 
4.17 90 110.00 1500.00 
4.40 95 103.89 1333.76 
4.63 100 97.78 1170.03 
4.86 105 91.67 1011.27 
5.09 110 85.56 859.76 
5.32 115 79.44 717.57 
5.55 120 73.33 586.50 
5.78 125 67.22 468.00 
6.02 130 61.11 363.12 
Cálculo Potencia Consumida
P= [𝑽𝒎𝟐 x (  -  + 0.5sen2)]/ (2R) 
𝑷 =
𝑽𝟐
𝑹
 R=
𝑽𝟐
𝑷
 
58 
 
6.25 135 55.00 272.54 
6.48 140 48.89 196.46 
6.71 145 42.78 134.66 
6.94 150 36.67 86.50 
7.17 155 30.56 50.91 
7.40 160 24.44 26.42 
7.64 165 18.33 11.27 
7.87 170 12.22 3.36 
8.10 175 6.11 0.42 
8.33 180 220.00 3000.00 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.6 Potencia de Carga entregada [Elaboración Propia] 
 
 
Teóricamente, luego de la aplicación de las fórmulas vistas en el cuadro (Tabla 4.1), 
para un ángulo de disparo de 75 grados corresponde retraso en el disparo de 3.47 
ms aproximadamente (Ver Figura 4.7). Luego se verificó que para ese determinado 
ángulo, se entregó a la carga 142.5V (Ver Figura 4.8) aproximadamente 10 V más 
que el valor esperado teóricamente (132.3 V) (esto es posiblemente debido al error 
generado en el potenciómetro lineal. 
  
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
3500.00
0 50 100 150 200
Potencia de Carga
pot
Angulo Disparo 
P (W) 
59 
 
Figura 4.7 Voltaje de Carga Entregado para Ángulo de 3.57ms. [Elaboración Propia] 
 
Figura 4.8 Verificación del voltaje (con multímetro) entregado a la carga. [Elaboración Propia] 
4.1.3 Prototipo Implementado 
Se diseñó e implementó una tarjeta de control para regular la potencia de los 
actuadores, el cual es mostrado en las Figuras 4.9.a y 4.9.b. Las pruebas 
mencionadas en el apéndice anterior fueron ejecutadas por esta placa, la 
misma que muestra su esquemático en la Figura 3.13. El diagrama de pistas 
60 
 
del circuito se realizó con el software Eagle y se muestra en los anexos del 
documento. 
Figura 4.8.aTarjeta para el control de potencia de los actuadores [Elaboración Propia] 
Figura 4.8.bTarjeta para el control de potencia de los actuadores [Elaboración Propia] 
  
 
  
61 
 
4.2 Verificación de la Interfaz Gráfica 
Las pruebas se realizaron variando la señal de entrada por intermedio de un 
potenciómetro (simulando la señal entregada por el sensor de temperatura). 
El panel frontal de la interfaz gráfica de LabView (Figura 4.9) muestra una 
descripción en tiempo real de la variación de la temperatura. Las entradas de 
la interfaz son la velocidad de transmisión de 9600 baudios  (igual velocidad de 
transmisión de datos que el Arduino), el puerto serial y la temperatura de Set 
Point (temperatura ideal). Las señales de salida son la visualización gráfica del 
registro de temperatura y Set Point, el valor de la temperatura actual y la fecha 
y hora de registro de medición. 
Figura 4.9 Interfaz Gráfica de Monitorización de Temperatura [Elaboración Propia] 
Figura 4.10 Diagrama de Bloques en LabView del proceso [Elaboración Propia] 
62 
 
La frecuencia de muestreo será de 200 milisegundos como figura en el Diagrama de 
Bloques (Figura 4.10); es decir, se realizarán 5 tomas de datos por segundo, los 
mismos que serán registrados en un archivo de la PC (utilizando el bloque de 
programación Write To Measurement File de LabView) elegido por el usuario (Figura 
4.11). 
Figura 4.11 Almacenamiento de archivo de Registro de la Temperatura [Elaboración Propia] 
Los datos registrados pueden ser visualizados en una hoja de cálculo (Figura 4.11), 
lo que posibilitaría adicionalmente realizar un análisis con esta herramienta (gráficos 
estadísticos). 
Figura 4.12 Almacenamiento de datos en Hoja de Cálculo [Elaboración Propia] 
63 
 
4.3 Presupuesto de Implementación 
Tabla 4.3 Presupuesto de Implementación de Invernadero[Elaboración Propia] 
COMPONENTE DESCRIPCIÓN 
MODELO/ 
MARCA 
PRECIO 
UNITARIO(S/.) 
CANTIDAD TOTAL(S/.) 
Elementos de Control S/. 152.15 
ARDUINO ARDUINO UNO ARDUINO S/. 90.00 1 S/. 90.00 
OPTOACOPLADOR  
AISLADOR 
OPTICO 
4N35   S/. 1.20 2 S/. 2.40 
PUENTE  
RECTIFICADOR  
PUENTE  
RECTIFICADOR  
4 Amp 
GBU4  S/. 1.50 1 S/. 1.50 
TRANSFORMADOR 220VAC/12VAC - S/. 20.00 1 S/. 20.00 
RESITENCIA  
VARIOS 
1/2W - S/. 0.05 25 S/. 1.25 
JUMPER  
PINES-
ARDUINO 
- S/. 5.00 5 S/. 25.00 
BORNERAS 
 2PINES - 
3.5mm 
- S/. 2.00 6 S/. 12.00 
Elementos de Potencia S/. 252.30 
EXTRACTOR 28W ACQUA S/. 65.90 1 S/. 65.90 
CALEFACTOR 
Termoventilado
r 
Fissh MGF 
1267 
S/. 89.00 2 S/. 178.00 
TRIAC  
8A RMS, 70A 
PICO 
TIC225 S/. 2.70 2 S/. 5.40 
OPTOAISLADOR  
FOTOTRIAC 
400V PICO MOC3021 S/. 1.50 2 S/. 3.00 
Sistema Fotovoltaico 
S/. 
14,608.00 
PANEL SOLAR 250Wp KOMAES S/. 648.00 10 S/. 6,480.00 
BATERIAS 100 Axh MEGATRON S/. 321.20 10 S/. 3,212.00 
REGULADOR 
12/24/36/48V  
85 A 
VICTRON S/. 2,202.00 1 S/. 2,202.00 
INVERSOR 3KW-50/60Hz SCHNEIDER S/. 2,714.00 1 S/. 2,714.00 
Costos de Ingeniería S/. 5,000.00 
INFRAESTRUCTUR
A 
Material de 
Construcción 
- S/. 1,000.00 1 S/. 1,000.00 
INSTALACIÓN DE 
EQUIPOS 
Paneles solares, 
sensores y 
actuadores 
- S/. 500.00 1 S/. 500.00 
TUBERIAS DE 
CONDUCCION 
De ¼” (control)y 
de ½”(potencia)  
- S/. 500.00 1 S/. 500.00 
TRABAJO DEL 
INGENIERO PARA 
LA INSTALACIÓN Y 
SUPERVISÓN 
Pago único   S/. 3,000.00 1 S/. 3,000.00 
  
      TOTAL 
S/. 
20,012.45 
 
 
64 
 
CONCLUSIONES 
 
1) Se seleccionó un algoritmo de control adecuado para el sistema planteado 
(control de potencia por ángulo de disparo) ya que se establece el control de 
la temperatura regulando la potencia entregada a los actuadores y en 
consecuencia, se tiene una considerable disminución del consumo de energía 
eléctrica.  
2) La lógica del funcionamiento del algoritmo se implementó en la placa de 
Arduino que integra las etapas de control y potencia del circuito. Asimismo, 
se verificó en el monitor serial de Arduino que se entregue el correcto ángulo 
de disparo hacia los Triacs y también se comprobó que la lectura del sensor 
de temperatura sea enviada al software de Labview. 
3) Se logró realizar la interfaz de usuario en el software LabView y se verificó en 
el panel frontal la variación en tiempo real de la temperatura. Adicionalmente 
el registro e historial de esta variable se almacenó en un archivo de la 
computadora para un posterior uso. 
4) Se diseñaron las etapas de sensado y actuación, para ello, se implementó 
una tarjeta con los valores de los elementos involucrados en el diseño y se  
comprobó el acoplamiento entre la etapa de control y potencia por las pruebas 
simuladas y comprobación de resultados presentes en el Capítulo 4. 
5) Se logró dimensionar los elementos requeridos para implementar un sistema 
fotovoltaico, esto no solo permitirá que se utilice la energía necesaria por parte 
de los equipos internos al invernadero, sino que también su uso no generará 
sustancias nocivas para la supervivencia de los seres vivos.  
 
65 
 
RECOMENDACIONES 
 
1) Si desea hacer más interactivo el sistema de control propuesto, se puede 
variar el código fuente para que el valor de referencia o Set Point pueda ser 
ingresado por el usuario a través de un teclado matricial, de una PC o un 
Smartphone vía bluetooth. 
2) El control de la temperatura se puede también ejecutar directamente desde el 
software LabView que permite la comunicación serial entre un 
microcontrolador y la PC (ejecución de la función VISA de LabView), para que 
de esta manera el operario pueda modificar las ganancias del controlador en 
tiempo real. 
3) Si se desea monitorear la temperatura o manipular los elementos de 
actuación de manera remota puede implementarse un sistema SCADA y por 
medio de comunicación por red se pueda ejecutar el control (cuando el área 
de control se encuentre alejado de la planta del proceso). 
  
66 
 
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[14] Espacio Calentador Ventilador de Ahorro [Consultado 14/09/2013]  
http://www.kampa.es/Products/termostato-calentadores-de-ptc-C28/Espacio-
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Ban 
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[18]  Making an Investment in Heating for your greenhouse  
  [Consultado 14/09/2013]. 
http://www.sherrysgreenhouse.com/oldsite/GHheating.html. 
 
[19] Diana del Rocio Casa Rojas, Ana Marcela Regalado Alvarado 
Módulo Didáctico para Control Electrónico de Potencia del Triac 
Proyecto previo a la Obtención del Título de Tecnólogo Especialista en 
Electrónica y Telecomunicaciones 
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL.Escuela de Formación Tecnológica  
Quito, 27 de Agosto del 2007 
 
[20] TAU Solar - Grupo S.A.G. - Energía Solar Fotovoltaica y Medio ambiente. 
[Consultado 06/09/2013] 
http://www.tausolar.com 
 
[21] EARTHTOOLS 
[Consultado 02/08/2013] 
http://www.earthtools.org/ 
 
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[23] Proyecto de Electrificación Solar. Implementación de un sistema de 
electrificación solar en casa hacienda en Cañete.  
Departamento Lima. Provincia Cañete, distrito Nuevo Imperial. 
[Consultado 01/09/2013] 
http://www.electricidadgratuita.com/ 
  
69 
 
ANEXOS 
 
1. Hoja de datos del sensor de Temperatura DS18B20. 
2. Hoja de datos optoacoplador 4N35. 
3. Hoja de datos Optotriac MOC3021. 
4. Hoja de datos de Triac TIC225. 
5. Cálculo del Derrateo por Altura. 
6. Hoja de datos del Arduino Uno. 
7. Cálculo de Resistencias de Circuito Implementado. 
8. Código del Programa (en Arduino y Labview). 
9. Déficit de Energía en Bolognesi. 
10. Componentes del Sistema Fotovoltaico. 
11. Cálculo de horas de funcionamiento de los actuadores. 
12. Diagrama de Pistas del circuito prototipo implementado.