Física

Hidroponía.

Es un tipo de cultivo donde las plantas crecen sin necesidad de suelo agrícola tal como estamos acostumbrados todos, simplemente con agua y disoluciones minerales. Los cultivos de lechuga, tomate, pimiento, apio y pepino, son ejemplos que dan buenos resultados con la hidroponía. Es una técnica muy sencilla, limpia y productiva para cultivar alimentos. Además, cabe destacar que este sistema no necesita gran cantidad de agua si lo comparamos con el cultivo tradicional.

Se estima que hasta el 90 por ciento del agua que se usa para estos cultivos se puede reciclar. Además, pueden usarse aguas con alto contenido de sal.

Principios Físicos Que Lo Sustentan

Mecánica de fluidos

❖    Hidrostática: La materia existe en diferentes estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Los líquidos y los gases tienen propiedades comunes tales como su capacidad de fluir y de adoptar la forma de recipientes que los contiene por lo que se le denomina conjuntamente fluidos.

La hidráulica estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

La presión (P) se relaciona con la fuerza (F) y el área o superficie (A) de la siguiente forma: P=F/A.

La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente:

dP = ρgdh

Donde :

●     P: presión

●     ρ: densidad del fluido

●     g: la aceleración gravitatoria de la Tierra

●     h: altura

❖    Principio de Pascal: Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen.

F2=F1(A2/A1)

❖    Teorema de Bernoulli: la presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa

V2p/2+P+ pgz=constante

Donde:

●      V = velocidad del fluido en la sección considerada.

●      d = densidad del fluido.

●      P = presión a lo largo de la línea de corriente.

●      g = aceleración gravitatoria

●      z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.

❖    Principio de Arquímedes: todo cuerpo que se sumerge total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo

E=PeV

Donde:

●     Pe: peso específico

●     V=volumen

●     e= magnitud

Problemática que se resuelve

Antes de tener en cuenta que prototipo queríamos realizar, observamos el principal problema ambiental que tenemos y es el desperdicio excesivo de agua. Es un impedimento el hecho de que la humanidad no se dé cuenta del daño que le estamos haciendo al ambiente, más específicamente a nuestro único hogar. Entonces, con nuestro proyecto de las hidroponias, se quiere reutilizar el agua de la lluvia, pues esta puede tener muchos usos, por ejemplo: riego de plantas, agua para el WC, lavado de automóviles, entre otros.

¿A quién va dirigido el prototipo?

La hidroponía deberá ser instalada en un lugar donde no haya mucho viento, mucha sombra y no esté extremadamente soleado. Este prototipo puede ser dirigido para toda persona que se dedique a la agricultura, podrían disminuir sus gastos y estarían ayudando al ambiente al no usar demasiada agua.

Antecedentes

Desde 1600 cuando el belga Jan Van Helmont documento su experiencia acerca de las plantas obteniendo sustancias nutritivas a través del agua. En 1699 el inglés John Woodwar cultivo plantas en agua conteniendo diferentes sustratos y  encontró que el crecimiento ellas era gracias a las sustancias del agua.

Los científicos alemanes Sachs y Knop demostraron que las plantas podían cultivarse en un medio inerte humedecido con solución nutritiva y con esto se dio origen a la nuticultura.

A comienzos de los treinta W.F. Gericke catedrático de la universidad de California llamo a este sistema Hydroponic palabra derivada de los vocablos griegos “HIDRO” (agua) y “PONOS” (labor) y esta ciencia puede ser definida como la ciencia del crecimiento de plantas sin utilizar el suelo.

Después de la segunda guerra mundial algunos de los militares utilizaron este proyecto de 22 hectáreas en las islas de Japón, pasando el tiempo la técnica se extendió en plan comercial y en los años 50´ los países como Italia, Francia, España, Alemania, Australia y Holanda también la adaptaron.

Materiales

 Los primeros materiales que utilizamos fueron los siguientes:

·         1 caja de madera

·         2 botellas de pet

·         Alambre delgado

·         Manguera

·         Semillas de lechuga y cilantro

·         Resistol

   Tela liguera

Lamentablemente de haciéndolo de esta manera no funciono pues las semillas con el agua

se salían de las bases (botellas) y esto provocaba que se estropeara completamente la estructura, con ayuda de las observaciones del maestro tuvimos que hacer modificaciones y cambiar los materiales para que nuestro prototipo funcionara mejor. 

2dos materiales:

·         Tubos de PVC

·         Bomba

       Tornillos

·         Pegamento para PVC

·         Abrazaderas

·         Cubeta

·         Manguera

·         1 válvula

Hicimos una prueba para poder ver si funcionada mejor y tenía buenos resultados así que probamos intentamos con diferentes medidas de agua y los resultados obtenidos fueron favorables, pero también necesitamos mejorar un poco el prototipo para el agua no se salga de la estructura.

Este prototipo puede ser utilizado principalmente en las zonas que ya cuentan con un estrés hídrico y que se ganan la vida de la agricultura o tal vez para sus alimentos. Pues esta técnica como se menciona anteriormente se utiliza el agua de las lluvias para el crecimiento de las platas.

Esta técnica no es muy cara y no se necesitan micas cosas para crearla, por eso es una buena ida implementarlo en nuestra comunidad (Toluca) para poder preservar más el agua.

Conclusiones

Al iniciar con muestro proyecto nos dimos cuenta que existen muchos problemas ambientales sin saber que cada uno de nosotros es responsable de los daños que le estamos haciendo a nuestro planeta. Al investigar sobre las problemáticas que había en nuestra comunidad nos percatamos que el municipio de Toluca ya cuenta con unos escases de agua esto significa que en muy poco tiempo no tendremos agua, por lo cual nos dimos a la tarea de investigar medidas para ayudar a que este tema del agua nos dure otro poquito. Entonces las personas que se dedican a cultivar maíz o algunos otros vegetales no iban a poder seguir con esos trabajos ni las personas podrían comer vegetales.

Encontramos que la hidroponía era una técnica para poder cultivar algunos vegetales sin la utilidad del suelo y gastando tantísima agua si no reutilizando el agua de la lluvia, al construirla sabemos que nos equivocamos por que no pusimos atención en los principios físicos y con ayuda del profesor e investigando más a fondo pudimos corregir los problemas hasta poder llegar a los materiales correctos y saber interpretar la información. Pues con esto nos dimos cuenta que la física es muy importante pues nos ayuda a resolver problemas y darnos cuenta que aunque nosotros creamos que es algo fácil y normal siempre habrá una teoría física que lo sustente y eso si nos ayudara muchísimo.

Referencias:

❏    Nicolás de Castro. (2008). MECANICA DE LOS FLUIDOS Y PRINCIPIOS FISICOS APLICADOS AL MEDIO ACUÁTICO. 2017, de Tec. Lucía Bentancor Sitio web: https://activacuaticas.files.wordpress.com/2014/10/2-mecanica-de-los-fluidos-y-principios-fisicos.pdf

❏    Blog de Nicequest. (2011). HIDROSTÁTICA. 2017, de FÍSICA TERMODINAMICA Sitio web: https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-fluidos-y-termodinamica/primer-corte/marco-teorico/hidrostatica

Asociación hidropónica Mexicana (2012). HISTORIA DE LA HIDROPONIA. 2017. Sitio web:  http://hidroponia.org.mx/cultivo-hidroponico/historia/