SISTEMA DE AUTOMATIZACION Y CONTROL PARA TRATAMIENTO ELECTROMAGNETICO DE SEMILLAS AGRICOLAS

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“

SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL PARA TRATAMIENTO

ELECTROMAGNÉTICO DE SEMILLAS AGRÍCOLAS

_”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:

MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA EN SISTEMAS

PRESENTA:

Ing. RICARDO RICO MOLINA

DIRECTOR DE TESIS:

Dra. CLAUDIA HERNÁNDEZ AGUILAR

MEXICO, D.F.JUNIO DE 2009

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL PARA TRATAMIENTO ELECTROMAGNÉTICO DE SEMILLAS AGRÍCOLAS

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iv RESUMEN

Considerando el rezago tecnológico que tienen el sector agrícola en México surge la necesidad de involucrar áreas; como la física, electrónica informática de una forma sistémica aprovechando sus cualidades particulares en conjunto, se logra una sinergia, que beneficia al sector agrícola y a la investigación Nacional.

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v ABSTRACT

Considering the technological backwardness of the agricultural sector from Mexico there is a need to involve areas, such as physics, electronics, computing a systemic advantage with their particular qualities together, a synergy is achieved, which benefits the agricultural sector and national research.

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INDICE

RESUMEN / ABSTRACT

INDICE DE FIGURAS

INDICE DE TABLAS

INDICE DE GRAFICOS

GLOSARIO DE TERMINOS

CAPÍTULO 0.INTRODUCCIÓN Y PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE TESIS 0.1 INTRODUCCIÓN

0.2 PRESENTACIÓN DEL DOCUMENTO DE TESIS

0.3 MARCO METODOLOGÍCO PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO DE TESIS

CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL 1.1 Sector Agrícola

1.1.1Tratamientos

1.1.2 Análisis situación comercial 1.1.3 Relaciones Comerciales

1.2 Irradiación con Campos Electromagnéticos 1.3 Contexto Tecnológico en México

1.4 Justificación 1.4 Objetivos

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CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO Y METODOLÓGICO 2.1 MARCO TEORICO

2.1.1 Pirámide Conceptual 2.1 MARCO TEORICO 2.1.1 Pirámide Conceptual

2.1.2 Definición de elementos involucrados 2.1.2.1Sistemas

2.1.2.2 Sector Agrícola 2.1.2.3 Ciencias Aplicadas 2.1.2.4 Física

2.3.3.1 Las ecuaciones de Maxwell 2.2 MARCO METODOLÓGICO

2.2.1 Presentación de la Metodología para el Desarrollo de Hardware y Software 2.2.2 Fase I Análisis

2.2.2.1 Definición de Problema, Requerimientos y Especificaciones 2.2.2.2 Depuración de información

2.2.2.3 Definir Solución y Aprobación 2.2.3 Fase II Diseño

2.2.3.2 Diseño a Detalle

2.2.3.3 Homogenización de Hardware y Software 2.2.4 Fase III Integración

2.2.4.1 Construcción del prototipo 2.2.4.2 Pruebas por Modulo e Integral 2.2.5 Fase IV Pruebas reales y Resultados

CAPÍTULO 3. APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO IRRADIADOR

3.1 Fase I Análisis

3.1.1 Definición de Problema, Requerimientos y Especificaciones 3.1.2 Depuración de información

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viii 3.2 Fase II Diseño

3.2.1Diseño Global: 3.2.1.1 Hardware 3.2.1.2 Software 3.2.2 Diseño a Detalle 3.2.2.1 Hardware 3..2.2.2 Software

3.2.3 Homogenización de Hardware y Software 3.3 Fase III Integración de Hardware y Software 3.3.1 Construcción

3.3.2 Pruebas por Modulo e Integral 3.4 Fase IV Pruebas reales y Resultados

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

REFERENCIAS

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INDICE DE FIGURAS

CAPITULO 0.INTRODUCCIÓN Y PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE TESIS Figura 0.1. Introducción de las metodologías para el desarrollo del proyecto de tesis. CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

Figura 1.1 Campo tratado vs Campo no tratado

CAPÍTULO 2 MARCO TEORICO Y METODÓLOGICO

Figura 1.2 Potencialidades del Campo Electromagnético [Domínguez, 2007] Figura 2.1 Visión rica e integral

Figura 2.2. Pirámide Conceptual, [Galindo, 2002] Figura 2.3. Elementos generales de un sistema

Figura 2.4 El sistema y sus elementos (tema de tesis)

Figura 2.5 Ciencia aplicada Proceso cibernético entre electrónica e informática. Figura 2.6 Imán permanente.

Figura 2.3. Metodología propuesta para el Desarrollo de Hardware y Software.

Figura 2.3. Metodología Desglosada en las Fases de Análisis Diseño e Integración de Hardware y Software

Figura 3.1 Bobina conectada a un transformador (imagen real del dispositivo) Figura 3.2 Diagrama de bobina con diferentes tres tipos de transformadores

Figura 3.3 Diagrama de bobina alterna con tres diferentes tipos de transformadores Figura 3.4 Patrón de onda del campo electromagnético en la bobina

Figura 3.5 Tratamiento de semillas

Figura 3.6 Planteamiento del problema Figura 3.7 Bosquejo de prototipo

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Figura 3.10 Diagrama de flujo de software modulo de control de encendido Figura 3.11 Diagrama de flujo Modulo de Variación de intensidad

Figura 3.12 Circuito con componentes reales. (Elaboración propia)

Figura 3.13 Puerto Paralelo y sus salidas correspondientes (Elaboración propia) Grafica 3.14 Salida D0 Vs Equipo Encendido (Elaboración propia)

Figura 3.15 Tabla fenólica(foto real)

Figura 3.16 Base para circuito integrado.(foto real)

Figura 3.17 Pantalla de la aplicación de software (Elaboración propia)

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INDICE DE TABLAS

CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

Tabla 1.1 Evolución de los tratamientos de semillas [FIS, 1999]

Tabla 1.2 Producción nacional de cultivos básicos 2007 - 2008 (SAGARPASistema Integral de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP).Estadística básica)

Tabla 1.3 Consumo aparente de los principales productos agropecuarios 1998 – 2007 (SAGARPA. SIAP. www.siap.gob.mx)

Tabla 1.4 Efecto de los campos magnéticos estáticos homogéneos, moderados y fuertes en las plantas.

Tabla 1.5 Efecto de los campos magnéticos estáticos homogéneos mediante imanes permanentes, moderados y fuertes en las plantas.

Tabla 1.6 Efectos de los campos electromagnéticos alternos en plantas.

Tabla 3.1 Características Eléctricas de circuitos ULN2801 – ULN2805 [SGS Thompson, 1997]

Tabla 3.2 Características Eléctricas de circuitos Moc3011 [Fairchild Semiconductor, 2002]

Tabla 3.3 Configuración paso sencillo Tabla 3.4 Configuración doble paso

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INDICE DE GRÀFICOS

CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

Grafica1.1 Producción vs Consumo (SAGARPA. SIAP. www.siap.gob.mx)Grafico 1.2 Porcentaje de Patentes Solicitadas en México

Grafico 1.3 Relación de Dependencia (1997-2004)

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GLOSARIO DE SIGLAS

CONCAMIN: Confederación de Cámaras Industriales de los Estados Unidos Mexicanos.

EUROSTAT: Oficina Estadística De La Comisión Europea

FAO: Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentación

FIS: Federación Internacional de Semillas

HW: Hardware

OMC: Organización Mundial de Comercia

OMS: Organización Mundial de la Salud

RAE: Real Academia Española

SW: Software

TLC: Tratado de Libre Comercio

TLCUEM: Tratado de Libre Comercio México Unión Europea

TLCAN: Tratado de Libre Comercio de América del Norte

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GLOSARIO DE TÉRMINOS

Acción correctiva. Proceso de corregir los problemas cuando no se utiliza o no

funciona el método previsor. Es la manera más costosa de remediar los problemas. Actitud. Predisposición física y mental del individuo para llevar a cabo o no, un tipo específico de trabajo. Estado de la mente reflejado en el comportamiento, los sentimientos o las opiniones respecto a las cosas, circunstancias y otros acontecimientos.

Acuerdo. Consenso entre dos o más personas, que podría ser durante un proceso de planeación de un sistema.

Adaptación. La habilidad de un sistema para mantener su estructura y función particulares, cuando se enfrenta a cambios en el medio.

Agente. Que obra o tiene la virtud de obrar. Causa activa, lo que tiene poder para producir un efecto: agentes físicos, naturales.

Algoritmo. Un procedimiento por pasos, que en un determinado número de ellos produce él óptimo. Comparar con una heurística, que produce un casi óptimo.

Alternativa. Son estrategias diferentes por las cuales pueden lograrse los objetivos. Análisis, método analítico. El método de investigación reduccionista por el cual se desintegra un sistema complejo en sus componentes y se estudia por separado.

Armonía. Es la propiedad de los sistemas que mide el nivel de compatibilidad con su medio o contexto.

Atributos. Son las propiedades que tienen los sistemas, subsistemas y sus elementos. Estos pueden ser cuantitativos o cualitativos.

Automatización. Mecanización avanzada. En especial procesos que utilizan un sistema de control en el que las variaciones del producto final se comunican al proceso y éste se ajusta por sí solo a aquéllas.

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Biofísica es una sub-disciplina de la Biología que estudia los principios físicos subyacentes a todos los procesos de los sistemas vivientes.

Bobina. Carrete sobre el que se enrolla hilo, alambre, etc., y el hilo mismo. Parte del sistema de encendido de un motor de explosión, en la que se efectúa la transformación de la corriente

Cibernética. Ciencia de la comunicación y control de la información tanto en seres humanos como en máquinas.

Ciencia. Conocimiento sistemático del mundo físico, conocimiento sistematizado, conocimiento adquirido por medio del estudio sistemático. Clase de la actividad humana orientada hacia la formulación, sistemática de las posibilidades de repetición hipotética y real de determinados fenómenos que, para sus fines, se consideran idénticos.

Complejidad. La intrincación de intra e interrelaciones entre componentes de sistemas.

Comunicación. El proceso de enviar un mensaje a un receptor, a través de canales seleccionados, y recibir retroalimentación para asegurar el mutuo entendimiento.

Contexto. Conjunto de circunstancias o condiciones que se enlazan o entretejen para dar como resultado una situación particular.

Control. Actividades del diseño de sistemas, por las cuales se mantiene un sistema dentro de límites de equilibrio viable.

Cosmovisión. Sinónimo de weltanschauung. La forma en la cual un autor de decisiones ve la totalidad de un problema el cual esta influenciado por cuatro componentes: a) premisas, b) supuestos, c) estilo cognoscitivo y d) sistemas de indagación.

Cultura. Conjunto de creencias, valores y técnicas utilizadas en las sociedades humanas para asociarse en su ambiente; los contemporáneos comparten estos aspectos y los transmiten de una generación a otra.

Datos. Representación de hechos para que el hombre o las máquinas puedan procesarlos con facilidad.

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Son organismos foto sintetizadores que viven en agua dulce o marina constituyendo una parte muy importante del fitoplancton [http://es.wikipedia.org/wiki/Diatomeas]

Diseño. Es un proceso creativo que cuestiona los supuestos en los cuales se han estructurado las formas antiguas.

Diseño experimental. Es una prueba o serie de pruebas en las cuales existen cambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema, de tal manera que sea posible observar e identificar las causas de los cambios que se producen en la respuesta de salida.

Electroimán. Barra de hierro dulce imantada artificialmente por la acción de una corriente eléctrica.

Electromagnetismo. Parte de la física que estudia las acciones y reacciones de las corrientes eléctricas sobre los campos magnéticos.

Electrón. Partícula elemental del átomo dotada de carga negativa.

Elemento. Son los componentes de cada sistema, pueden ser a su vez sistemas por desecho propio, es decir, subsistemas.

Embriogénesis:

En plantas es el conjunto de procesos fisiológicos que conducen a la transformación de una sola célula, el cigoto, en un individuo multicelular más complejo, contenido en la semilla madura [http://es.wikipedia.org/wiki/Embriog%C3%A9nesis]

Enfoque de sistemas. Un enfoque que predica “resolver los problemas del sistema mayor, con soluciones que satisfacen no solo a los objetivos de los subsistemas, sino también la sobre vivencia del sistema global”. Puede verse también como una metodología de cambio, incluida en el paradigma de sistemas, que toma un enfoque holístico a problemas de sistemas complejos.

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establecidas a un sistema, muy próximo a él y que se relacionan sin formar necesariamente parte de él.

Equilibrio. Estado mecánico de un cuerpo solicitado por dos o más fuerzas que se contrarrestan y cuya resultante es nula.

Equipo de trabajo Grupo formal que realiza en común una tarea o una función.

Ética. Sinónimo de moralidad. Código de conducta y responsabilidad que deben seguir los agentes de cambio cuando diseñan sistemas.

Evaluación. Consiste en fijar las diferentes alternativas propuestas, a fin de determinar el grado en el cual satisfacen las metas y objetivos implantados en la fase de diseño de políticas o pre-planeación, durante el proceso de diseño de los sistemas.

Evolución. El proceso por el cual el universo aumenta su complejidad y contrarresta los procesos entrópicos que tienden a la disipación progresiva y la disminución de organización.

Genotipo Conjunto de los genes de un individuo, incluida su composición alélica.

Heurística. Son procedimientos que se siguen paso a paso y que aseguran mediante un número finito de pasos, que se lograra una solución satisfactoria del problema, no necesariamente óptima.

Hipótesis. Suposición susceptible de ser probada. Una idea o afirmación provisional acerca del modo de resolver un problema o acerca de la naturaleza de la realidad. Holístico. Relacionado con el holismo como teoría y con las ideas defendidas por el Holismo. Que da énfasis a la relación funcional u orgánica entre las partes y los todos. Imán. Mineral de hierro magnético que tiene la propiedad de atraer el hierro, el acero y, en grado menor, otros cuerpos.

Inducción magnética. Vector que mide la densidad del flujo magnético en una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es el tesla. (Símb. B).

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xviii influencia en el sistema.

ISTA. Asociación Internacional de pruebas de semillas.

Magnetismo. Fuerza de atracción del imán: atracción por magnetismo.

Conjunto de fenómenos físicos por los cuales los imanes y las corrientes eléctricas inducidas producen movimientos de atracción y repulsión. Parte de la física que estudia estos fenómenos.

Medio ambiente. Ámbito exterior que rodea a un sistema y que se ubica más allá de su entorno, pero que logra tener influencia en el sistema por lo que es necesario considerarlo para cambios, mejoras o diseño.

Medio. Una porción del ecosistema, el sistema que abarca a todos los sistemas. Cuando se tratan sistemas abiertos, es esencial considerar el medio, como perteneciente al sistema bajo diseño.

Mejoramiento. Significa la transformación o cambio que lleva a un sistema más cerca del estándar o de la condición de operación normal. Hacer pasar un sistema de un estado a otro mejor, cuando el sistema es mejor que el que lo antecede.

Método científico. El enfoque permitido de las ciencias físicas y otras relacionadas, por el cual se postulan, validan y generalizan hipótesis en leyes. El método científico y el paradigma de ciencia deben modificarse, para acomodarlos a las necesidades especiales del dominio de las ciencias sociales. Véase Paradigma de sistemas.

Método conceptual. Sistema de estudio de una ciencia que concede interés primordial al esclarecimiento de sus conceptos básicos, empleándolos después como "instrumentos" para un análisis ulterior y para la organización, aplicación e interpretación de sus materias. Al lado de éste se dan otros métodos, como el histórico o el que comienza por el análisis de un problema.

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decisión se utilizan para convertir entradas en salidas y elegir las alternativas que satisfacen los objetivos del autor de decisiones.

Motilidad

Facultad de moverse [Diccionario RAE, 2002].

Muestreo. Selección de una porción representativa de una población, para efectos del estudio de las características presentes en la población.

Observación. Se refiere a la nueva cibernética que incorpora como fundamento el problema de la observación de sistemas de observadores: se pasa de la observación de sistemas a la observación de sistemas de observadores.

Organización. Acción y efecto de organizar, disposición de orden.

Paradigma de ciencia. El proceso metodológico o procedimiento por el cual se aplica el método científico a los dominios de las ciencias exactas.

Paradigma de sistemas. Sinónimo de proceso de diseño de sistemas. Un “proceso fluido cibernético dinámico activo” que describe el enfoque tomado por los diseñadores de sistemas, para formular planes y estrategias, para los dominios de sistemas flexibles. Paradigma. Un proceso, un procedimiento (no definido necesariamente en forma de pasos secuenciales), que puede utilizarse en forma repetida para abordar un tipo específico de problema. Ejemplos: el paradigma de ciencia, que se deriva del método científico; el paradigma de sistema, o proceso de diseño de sistemas, que abarca el enfoque de sistemas.

Patente

Es un derecho exclusivo, concedido en virtud de la Ley, para la explotación de una invención técnica.

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La concesión de una patente se otorga cuando el organismo encargado de efectuar los análisis sobre la novedad del trabajo presentado aprueba la solicitud realizada, y se asigna al autor la correspondiente patente.

Plántula.

Plantita de temprana edad.

Problema. Situación en la cual las variables se salen de los términos planeados. Situación conflictiva.

Proceso. Serie de acciones u operaciones de acuerdo con un plan, que hacen pasar un elemento por un procedimiento de una fase a otra, para obtener un fin.

Productividad. Eficiencia en el uso de los recursos de una organización, medida por el volumen de producción satisfactoria por empleado o por hora-hombre o por jornada-hombre, etcétera.

Relaciones. Son los enlaces que vinculan entre sí a los objetos o subsistemas que componen a un sistema complejo. Podemos clasificarlas en: Simbióticas, Sinérgica, y Superflua.

Retroalimentación La característica de regulación por la cual se recicla una porción de la salida, generalmente la diferencia entre los resultados real y deseado a la entrada, a fin de mantener al sistema entre los umbrales del equilibrio.

Salidas. Son los resultados que se obtienen de procesar las entradas.

Semilla. Parte del fruto de los vegetales que contiene el germen de una nueva planta.

Sistemas. Es un conjunto organizado de cosas o partes interactuantes e interdependientes, que se relacionan formando un todo unitario y complejo.

Software. Conjunto de programas, documentos, procedimientos y rutinas asociadas con la operación de un sistema de cómputo, que hacen posible que el hardware realice sus actividades.

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subsistema puede tener su propia estructura y funcionamiento. Sustentable. Que se puede sustentar o defender con razones

Tejo. Árbol de la familia de las Taxáceas, siempre verde, con tronco grueso y poco elevado, ramas casi horizontales y copa ancha, hojas lineales, planas, aguzadas, de color verde oscuro, flores poco visibles, y cuyo fruto consiste en una semilla elipsoidal, envuelta en un arilo de color escarlata.

Teoría. Agrupación sistemática de conceptos de una disciplina.

Teoría general de sistemas. Una disciplina relativamente nueva, que proporciona fundamento y apoyos teóricos al enfoque de sistemas Teoría general de sistemas aplicados

Elaboran y eligen alternativas para su implantación.

Transformación. Hacer cambiar algo de forma significativa.

USDA. United States Department of Agriculture. Departamento de agricultura de Estados Unidos.

Variables. Cada elemento que compone o existe dentro de los sistemas y subsistemas.

Vigor de la semilla. Conjunto de propiedades que garantizan el crecimiento de la semilla en un amplio rango de condiciones de campo.

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CAPÍTULO O.

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Capítulo 0 Introducción y presentación al proyecto de tesis

CAPÍTULO 0.INTRODUCCIÓN Y PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE TESIS

0.1 INTRODUCCIÓN

Las tecnologías actuales han permitido resolver, un sin número de problemas en los distintos sectores de la economía. La mayoría estas tecnológicas, no son creadas aquí (México), sino son importadas de otros países a precios, que solo son alcanzables por empresas, industria muy fuertes económicamente hablando, lo cual deja en rezago al resto de competidores.

En el sector agrícola se da algo parecido a lo explicado anteriormente, ya que existe factores como; contaminación (agua, ambiente), cambio climático, plagas, entre otras, que afecta su productividad y a su vez la competencia con los mercados exteriores, que ante todos los problemas que pudieran surgirles cuentan con el respaldo tecnológico apoyado en la investigación para resolver esos problemas.

Los tratamientos físicos, químicos y con agentes biológicos, que se proveen a el agua ambiente cultivos y a la semilla específicamente [FIS,1999] mediante el uso de la tecnologías adecuadas, ayudan a mejorar considerablemente el sector agrícola, pero se tiene que tener cuidado y manejar una visión sistémica al proponer un tratamiento tecnológico, ya que podría estar cometiendo errores como los que llevaron a usar y luego prohibir; el arsénico (utilizado desde 1740 hasta 1808), mercurio (usado desde 1915 hasta1982) y otros productos químicos que en un principio fueron benéficos para el incremento y mejoramiento de la producción, pero al paso del tiempo ha traído deterioro al suelo, al ambiente y decremento en la calidad de los alimentos que se consumen en el país.

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es: El empleo del campo magnético permanente y alterno aplicados a la agricultura, que han sido investigados científicamente y se reportan buena aceptación en diversas partes del mundo en este siglo, aunque los descubrimientos en la aplicación en plantas con su posibilidad de producir efectos de bioestimulación favorables se reportan científicamente en 1930 (Savostin, 1930) . La mayor parte de las investigaciones se han destinado con el objetivo de mejorar la calidad de las semillas por medio de la estimulación de sus respuestas fisiológicas, o la recuperación de la capacidad germinativa de aquellas semillas que por alguna razón no germinan, teniendo todas las condiciones mínimas necesarias para hacerlo (Labrada et al., 1997).

Los campos electromagnéticos es un fenómeno físico estudiado desde hace ya mucho tiempo (1831 por Michael Faraday y Joseph Henry), por lo cual es una buena opción, ya que se conocen su comportamiento y su efecto en la materia viviente, plantas, semillas, animales, incluso en el ser humano, aunque en este no ha sido muy concluyente los resultados [Proyecto Internacional Campos Electromagnéticos CEM, 1999].

El magnetismo generado por imanes permanentes y el magnetismo generado por bobinas que produce un campo magnético alterno; es un tratamiento mediante métodos “biofísicos” que se emplean en este siglo a nivel mundial, el empleo de este método de tratamiento impactaría en forma positiva, tanto para investigación, como para el sector agrícola mexicano.

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0.2 PRESENTACIÓN DEL DOCUMENTO DE TESIS

En esta parte del proyecto, se empieza a aplicar la metodología para el Desarrollo y Redacción de un Proyecto de Tesis de Maestría” [Galindo, 2005], la cual se usará como base para la creación del proyecto de tesis.

Entonces, en base a lo mismo ahora, se describe el medio ambiente general en el cual se propone un “Sistema de Automatización y Control para Tratamiento Electromagnético de Semillas Agrícolas”, como producto principal de la tesis.

Para tal fin se utilizará la: “Metodología Sistémica a proponer para el análisis diseño y creación de prototipo irradiador de semillas agrícolas

Ahora, se presenta la estructura del documento de tesis:

Inicialmente, se presenta una introducción al proyecto de tesis, donde se describe a manera general las actividades que se desarrollarán en el mismo. Con el fin, de obtener una posible idea o identificar una oportunidad o problemática, que se considere requiere solución.

En el capítulo 1, se describe los fundamentos y el contexto de la investigación, que dará soporte al proyecto de tesis, se define la teoría básica que sustenta la investigación, la parte teórica que explica el fenómeno electromagnético, las leyes de Maxwell y diferentes métodos biofísicos aplicados en la agricultura. También se presenta el análisis de la problemática, para así plantear la justificación y los objetivos del proyecto de tesis.

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hardware y software”, se describen las fases con las que se logrará la elaboración del prototipo.

En el capítulo 3, se aplica la metodología propuesta en el anterior capítulo, en donde se detallara el porqué, el cómo, del uso de ciertos dispositivos y el prototipo terminado.

Por último, se presenta las conclusiones y recomendaciones para futuros trabajos semejantes. Además de las referencias citadas en el proyecto de tesis.

0.3 MARCO METODOLOGÍCO PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO DE TESIS

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Figura 0.1. Introducción de las metodologíaspara el desarrollo del proyecto de tesis.

Fase I Análisis

Fase II Diseño

FaseIII Integración de

Hardware y Software Fase IV Pruebas reales y Resultados

Investig Definir proble

Depura ción de

Definir Solució

Fase I Análisis

Software, Dise

Dise

Fase II Diseño

Construc

Pruebas por

Fase III Integración de

[image:27.612.65.582.56.580.2]

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CAPÍTULO I.

ANÁLISIS DE LA

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Capítulo 1 Fundamentos y contexto de la investigación

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CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

En este capítulo se analiza la situación actual en México desde la perspectiva alimentaria, tecnológica y comercial. Se define el problema de investigación, la justificación y sus objetivos.

1.1 Sector Agrícola

1.1.1Tratamientos

[image:29.612.104.527.473.692.2]

El tratamiento de semillas es la aplicación de técnicas y agentes biológicos, físicos y químicos, que proveen a la semilla y a la planta protección frente al ataque de insectos y enfermedades transmisibles por semilla así como frente a aquellas que atacan en etapas tempranas del cultivo y que provocan consecuencias devastadoras en la producción de los cultivos cuando no son controladas. Los productos para el tratamiento de semillas y su uso, han jugado un rol significativo en la historia de la humanidad y en la capacidad de desterrar el hambre y promover el establecimiento de cultivos sanos y con mayores rendimientos.[FIS, 1999].

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El tratamiento de semillas ayuda a proteger a las semillas y a los cultivos en desarrollo de enfermedades e insectos con efectos devastadores. La diferencia entre semillas tratadas y no tratadas puede ser la diferencia entre un cultivo con rendimientos rentables y no rentables, como se aprecia en la Figura 1.1.

Los primeros tratamientos de semillas se remontan a la época de los romanos y los egipcios y consistían en el uso de savia de cebolla (Allium spp.). En la edad media, las semillas eran tratadas con estiércol líquido y sales de cloro. Los tratamientos con aguas saladas han sido utilizados hasta mediados del siglo XVII y los primeros productos clorados fueron introducidos alrededor de 1750. La tecnología en uso aún hoy de los tratamientos con agua caliente está documentada desde 1765 en Wittenberg, Alemania. Las semillas eran colocadas en agua a 45° por 2 horas, lo que proveía el control de ciertos patógenos superficiales.

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[image:31.612.68.553.93.297.2]

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Tabla 1.1 Evolución de los tratamientos de semillas [FIS, 1999]

Aprox. Entre 200 A.C. -100 D.C Primera técnica de tratamiento de semillas: utilización de savia de cebolla o ciprés (Egipto, Grecia e imperio romano)

Edad media Tratamiento con sales de cloro y estiércol

Siglo XVII Tratamiento con agua salada

Mediados del siglo XVII Introducción de sales de cobre

1740 Introducción del arsénico

1765 Tratamiento en agua caliente. (Alemania)

1808 Prohibición del arsénico

1915 Introducción de órgano-mercúricos

Años 60 Introducción del primer fungicida sistémico Años 70 Primer fungicida sistémico contra patógenos del

aire.

1982 Prohibición de los órganos mercúricos en Europa

_Occidental.

Años 90 Introducción de nuevos fungicidas e insecticidas modernos.

Como se aprecia la industria semillera tiene una larga historia no sólo de tratamiento de semillas sino de un amplio manejo de semillas tratadas. Ya desde 1786, existe documentación sobre la prohibición de utilizar semillas tratadas para molienda y alimentación animal. Esto es comprensible si se toma en cuenta de la popularidad que tenía el arsénico. Hoy, el manejo de semillas tratadas, de envases vacíos y de aguas de desecho es un tema prioritario para la industria del tratamiento de semillas y para los semilleros.

La industria semillera y de productos para el tratamiento de semillas tiene una larga historia de trabajo en conjunto para brindar al agricultor semillas de alta calidad y permitir un mejor establecimiento de cultivo y de producción.

El término tratamientos de semillas describe tanto productos como procesos. La utilización de productos y técnicas específicas pueden proveer un mejor ambiente de crecimiento para la semilla y las plántulas.

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Curado: Es el método más común para el tratamiento de semillas. La semilla es tratada con un producto de formulación en polvo, líquida o en forma de emulsión. Además puede ser realizado tanto en el campo como en forma industrial. Una vez curado la semilla se le tiene que dar un buen almacenamiento. Cualquier alteración tanto en temperatura como en humedad que la semilla pueda sufrir haría que se ponga en marcha el metabolismo de la germinación de la semilla y una mayor acción del fungicida en contacto con la semilla. Esto puede causar la aparición de malformaciones en el cultivo.

Coating: Se utiliza una formulación que permite mejorar la adherencia a la semilla y requiere de tecnología avanzada.

Peleteo: A comparación con los demás es un tratamiento más sofisticado, consiste en una modificación física de la semilla para mejorar el vigor y el manipuleo. El uso de este método requiere técnicas y maquinaria especializadas y es la más costosa de las aplicaciones.

1.1.2 Análisis situación comercial

El sector agrícola Mexicano tiene un atraso muy grande con respecto a sus competidores internacionales. A pesar del atraso que prevalece en el sector agrícola, México se sitúa como uno de los países donde se otorgan los menores subsidios a la actividad primaria al interior de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).

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En busca de alcanzar un mayor entendimiento, de la parte productiva de este sector se tiene que analizar factores como producción y consumo que se presentan en las tablas; 1.2, 1.3.

Tabla 1.2 Producción nacional de cultivos básicos 2007 - 2008 (SAGARPASistema Integral de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP).Estadística básica)

Agrícolas

(Miles de

toneladas) Cultivos básicos

Periodo Arroz

limpio Frijol Maíz Trigo Ajonjolí Cártamo Soya

1998 588 1 429 23 442 5 500 24 171 3 635

1999 663 1 115 23 187 5 343 23 262 4 199

2000 662 944 22 877 5 729 44 91 4 082

2001 901 1 193 26 269 6 199 46 110 4 595

2002 927 1 643 24 630 5 936 22 51 4 469

2003 1 042 1 481 26 459 5 651 34 194 4 300

2004 978 1 207 27 197 5 564 47 227 3 670

2005 1 036 883 25 221 6 334 30 89 3 898

2006 P 1 133 1 479 29 243 6 153 29 66 3 846

2007 1 142 1 070 31 035 6 277 32 137 3 699

NOTA: Para granos básicos 1 de septiembre de 2008.De 2002 a 2006: SAGARPA: Anuario Estadístico de la Producción Agrícola de los Estados Unidos Mexicanos (varios años).

Tabla 1.3 Consumo aparente de los principales productos agropecuarios 1998 – 2007 (SAGARPA. SIAP. www.siap.gob.mx)

(Miles de toneladas) Cultivo 2007 _{2008 P}

Total 33 552.0 34 320.7

Granos 33 339.4 34 109.5

Maíz 22 354.5 22 881.0

Frijol 1 331.4 1 015.9

Trigo 3 506.0 4 020.2

Arroz 337.3 266.7

Sorgo 5 810.2 5 925.8

Oleaginosas 212.6 211.2

Soya 80.6 88.5

Ajonjolí 21.6 27

Cártamo 110.4 95.7

NOTA: Se considera año oferta a la acumulación de los resultados de los ciclos primavera-verano y otoño-invierno.La suma de las cifras parciales puede no coincidir con los totales debido al

(34)

7

Tomando los datos de las tablas 1.2, 1.3 de la producción y consumo respectivamente de los granos básicos: arroz, trigo y maíz correspondientes al periodo 2007, se observa en la gráfica 1.1 que el consumo sobrepaso a la producción, por lo que el país importa semilla, por ejemplo la semilla de maíz que es la básica para el alimento de la población.

Grafica1.1 Producción vs Consumo (SAGARPA. SIAP. www.siap.gob.mx)

1.1.3 Relaciones Comerciales

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8

El Tratado de Libre Comercio (TLC) cubre un espectro general de aspectos económicos. Incluyendo: la completa liberalización de productos industriales en 2003 para la Comunidad Europea, y en 2007 con un arancel máximo de 5% en 2003 para México; la liberalización sustancial para productos agrícolas y pesqueros; y con respecto a las reglas de origen, un balance satisfactorio entre las políticas de armonización y las consideraciones de acceso a mercado de la Unión Europea. El Tratado de Libre Comercio (TLC) también proporcionará a los operadores europeos con acceso a la procuración mexicana y mercados de servicios sustancialmente equivalentes al Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN).

En los cuatro años que siguieron a la entrada en vigor del Tratado de Libre Comercio México Unión Europea (TLCUEM), el comercio bilateral entre la Unión Europea y México creció cerca de 40%, de acuerdo con estadísticas de importaciones de ambas partes.

Los puntos claves en el sector agrícola son:

Con el TLCUEM, el 95% de las exportaciones agrícolas México a la UE goza de acceso preferencial

86.4% de las exportaciones agrícolas y agroindustriales mexicanos en el 2003 ingresan al mercado comunitario libres de arancel. 12.6% lo hará en el 2008 y el resto en el 2010

La mayoría de las hortalizas y mezclas de hortalizas frescas y congeladas serán desgravadas en un plazo no mayor a 10 años por parte de la UE.

Se logró una desgravación a 8 años en los jugos de toronja y frutas tropicales.

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9

Cereales, así como sus derivados (maíz, trigo, cebada, fríjol, sorgo, harinas y preparaciones a base de cereales)

Productos lácteos (leche, quesos, y preparaciones a base de lácteos, etc.)

Productos cárnicos, incluyendo despojos y vísceras (bovino, porcino, ave, ovinos y caprinos)

Azúcar, chocolates

Frutas de clima templado (manzana y durazno)

Productos en los que la Unión Europea otorga cuotas de acceso a México

Huevo Libre de Patógenos; Yema de huevo seca, líquida, congelada; Miel de abeja; Flores sensibles; Las demás flores; Espárrago; Chícharo; Aguacate; Melón; Fresa congelada; Melazas de caña; Chicle con o sin azúcar; Espárragos conservados; Conservas de frutas tropicales; Jugo fresco de naranja; Jugo de naranja congelado; Jugo de piña; Ovoalbúminas.

En todos los casos las cuotas de acceso negociadas son muy superiores a los promedios de exportación de México hacia la UE, lo cual permite expandir el comercio.

Subsidios a la exportación

México puede imponer cuotas compensatorias a importaciones de productos subsidiados por la UE, conforme a la OMC [http://www.concamin.org.mx].

(37)

10

seguro por varios años, con una economía estable y con la posibilidad latente de expandir un mercado que muestra preferencias a los productos mexicanos.

1.2 Irradiación con Campos Electromagnéticos

[image:37.612.104.537.340.691.2]

El uso de los campos electromagnético en la actualidad es muy extendido, se pueden ver aplicaciones en el sector industrial, tratamientos en el sector agrícola hasta para fines médicos como se muestra en la figura 1.2. Si bien es cierto que los campos electromagnéticos han sido investigados desde hace mucho tiempo (1831 por Michael Faraday y Joseph Henry), las investigaciones de sus beneficios todavía siguen dando aportes en la actualidad. Bajo un enfoque sistémico holístico también se tiene que analizar los efectos colaterales que tienen tanto en el medio ambiente, animales, inclusive hasta en el ser humano.

Figura 1.2 Potencialidades del Campo Electromagnético [Domínguez, 2007]

C A M P O E L E C T R O M A G N É T I C O MEDICINA INDUSTRIA MAGNETIZADORES SEPARADORES DE PARTÍCULAS FERROSAS Y NO

FERROSAS

• Separación de partículas ferrosas en productos alimenticios.

• Separación de materiales no ferrosas.

AGRICULTURA

Tratamiento del agua

MAGNETIZADOR ES

ELECTROESTIMULADO RES DE CORRIENTE Y

VOLTAJE

• Tratamiento del agua para regadío.

• Tratamiento de semillas. Desinfección de semillas y plantas. TERAPÉUTIC O DIAGNÓSTICO PARA FINES DE MEDICIÓN

PARA FINES DE TRATAMIENTO

Estimuladores magnéticos y eléctricos

RMNI, RPE, USD, Bioimpedancia eléctrica y magnética, entre otros.

CONTAMINACI ÓN

Efectos adversos. CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS MAGNÉTICOS

(INDUCCIÓN MAGNÉTICA Y HOMOGENEIDAD)

(38)

11

Dentro de las aplicaciones del CEM esta la medicina donde; “Es necesario esclarecer científicamente los posibles efectos sobre la salud de la exposición a campos eléctricos y magnéticos estáticos y variables en el tiempo. Los campos electromagnéticos (CEM) de todas las frecuencias constituyen una de las influencias del entorno más comunes y de crecimiento más rápido sobre las que existe una creciente ansiedad y especulación. Hoy en día, todas las poblaciones del mundo están expuestas a CEM en mayor o menor grado, y conforme avance la tecnología el grado de exposición continuará creciendo”[OMS,1996].

Aunque existen organizaciones como la Organización Mundial de la Salud (OMC), encargadas de la evaluación de las investigaciones de los CEM y sus efectos sanitarios a la exposición, atreves del “Proyecto Internacional CEM” los resultados con respecto al daño en seres humanos no han sido concluyentes. Esto da pauta a investigar más sus beneficios.

En este trabajo de investigación, la aplicación se enfoca a la agricultura. El mejoramiento de las propiedades de siembra de las semillas constituye una de las vías que se pueden emplear para elevar el rendimiento de los cultivos. Uno de los métodos más empleados con este fin, es el tratamiento pre siembra de las semillas con diferentes agentes biofísicos, entre los cuales se encuentra el campo magnético. Se han observado los efectos de los campos magnéticos sobre los sistemas vivientes y materiales biológicos principalmente en el rango de los campos magnéticos superiores al campo magnético de la tierra [Ueno, 1996].

(39)

12

1988). El efecto biológico del tratamiento de semillas con campos magnéticos u otros agentes físicos depende de la influencia de una serie de factores, entre los cuales se encuentran el régimen de tratamiento y la humedad de las semillas a tratar (Jristova, 1986; Savelev, 1988).

El número de investigaciones usando la técnica de irradiación mediante campos electromagnéticos es muy extenso, pero básicamente se puede agrupar en cuatro tipos:

Campos magnéticos estáticos homogéneos débiles(weak static homogeneous magnetic fields) que va del orden de 0 a 100 μT, incluido el campo magnético), Campos Magnéticos Homogéneos Fuertes (strong homogeneous magnetic fields)

que van del orden de milliTesla to Tesla

Campo Magnéticos No Homogéneos Fuertes (strong inhomogeneous magnetic fields) van del orden de milliTesla to Tesla

Campos Magnéticos de extremadamente baja frecuencia y de bajo a moderado flujo magnético ( extremely low frequency (ELF) magnetic fields of low to moderate magnetic flux densities). Esta es de varios cientos de microTeslas

(40)

[image:40.612.61.568.92.697.2]

13

Tabla 1.4Efecto de los campos magnéticos estáticos homogéneos, moderados y fuertes en las plantas.

Organismos Densidad de Campo Magnetico

Respuesta Referencia

Allium cepa (cebolla) μT Mayor desarrollo de hojas, clorofila y proteinas Novitsky et al. 2004

Cyclidium sp. (ciliate) Chilomonas sp.

Cryptophyta) Dinoflagellate

Several mT Magnetotaxis imán permanente, magnetosomas Bazylinski et al. 2000

Taxus chinensis var. Marei (tejo)

3.5 mT el aumento del crecimiento celular y el taxol síntesis Shang et al. 2007

Vicia faba 1.5 mT, 5 mT Mitosis: aumento de la duración de prophase Rapley et al.

2001

Hordeum vulgare 8 mT

Suspensiones celulares callo: disminución de la viabilidad

Piatti et al. 2005

Lactuca sativa 0–10 mT Semillas: aumento de la absorción de agua García-Reina et

al. 2004

Koelreuteria paniculata 10 mT Sustitutos de la estratificación en frío Maronek 1978

Lens culinaris 17.6 mT La inhibición de crecimiento de las raíces Peñuelas et al.

2007

Glycine soja 17.6 mT La inhibición de crecimiento de las raíces Peñuelas et al.

2007

Triticum aestivum 17.6 mT La inhibición de crecimiento de las raíces Peñuelas et al. 2007

Chlorella vulgaris <40 mT >58 mT

Incremento crecimeinto Decremento de crecimiento

Takahashi and Kamezaki 1988

Zea mays 150 mT

Estimulación de la germinación, brotación

Aladjadjiyan 2005

Zea mays 60–200 mT Aumento del rendimiento de la germinación y cosecha Antonow et al. 1982 (see Drobig 1988)

Chara fragilis, Elodea Vallisneria, Nitella

20–215 mT electromagnet

Mejoramiento o la inhibición de movimiento de rotación citoplásmica Ssawostin 1930ª

Triticum aestivum 20–215 mT Primary leaf: growth stimulation Ssawostin

1930b

Oryza sativa 150, 250 mT Incremento en la germinación de la semilla Carbonell et al.

2003

Glycine 300 mT Aumento de la absorción del agua de la semilla Kavi 1977;

Drobig 1991

Daucus carota 500 mT Estimulación del crecimiento de las raíces Kato et al. 1992

Zea mays 500 mT S Estimulación del crecimiento de las raíces Kato 1991

Triticum aestivum, Glycine max,Helianthus annuus

501 mT Mayor crecimiento Lebedjev et al. 1975a, b (see Drobig 1988)

Tradescantia sp. 160–780 mT Ningún efecto sobre las mutaciones en las células Baum and Naumann 1987

Maize (Zea Mays L.) 100, 250mT Incremento de vigor a determinada combinación de tiempo e intensidad de irradiación

Hernandez 2009

Avena sativa 600 mT–1.8 T Irregular cellulose microfibrils Gretz et al.

1992

Triticum aestivum 10.8T La depresión de la l-fenilalanina amonio liasa Hahn et al.

1991

Lilium longiflorum 14 T; or 9.7 T grad 1.4 T

cm−

Crecimiento orientado de la mejor alineación de los tubos de polen en el campo homogéneo, es decir, en ausencia de fuerzas diamagnética

Sperber et al. 1981

Gossypium Campo Constante Efecto sobre algunos procesos metabólicos Akhmedova and

Hossain 1989

Arachis hypogea Efectos en el rendimiento Vakharia et al.

(41)

[image:41.612.70.536.436.709.2]

14

Tabla 1.5Efecto de los campos magnéticos estáticos homogéneos mediante imanes permanentes, moderados y fuertes en las plantas.

Organismos Densidad de Campo Magnetico Respuesta Referencia

Pisum sativum, Malus sylvestris, Prunus armenica, Prunus persica

60 mT Imán permanente Semillas: la mejora de la germinación Chao and Walker 1967

Hordeum vulgare 65 mT permanent magnet Magnetic treatment of seeds ineffective stimulation of net

65 mT Imán permanente

Tratamiento magnético de semillas ineficaz la estimulación de la tasa neta de asimilación

Freyman 1980

Solanum tuberosum (papa) 115 mT Imán permanente aumento de peso y número de tubérculos Pittman 1972

Triticum aestivum ~180 mT Imán permanente Tratamiento de semillas germinadas y de reposo; efecto en las plantas de semillero: incremento de crecimiento , elevado contenido de azúcar

Pittman and Ormrod 1970

Triticum aestivum, T. durum, Hordeum vulgare, Avena fatua

0–400 mT permanent magnet

Tratamiento de semillas secas: no hay efecto en la germinación y el crecimiento de plántulas

Gusta et al. 1978

Allium cepa Imán permanente Mitosis en meristemas

Peteiro-Cartelle et al. 1992

Hordeum vulgare Imán permanente Acelera la germinación Pittman and

Ormrod 1974

Phaseolus vulgaris Imán permanente Incrementa el rendimiento de la cosecha Pittman and Anstey 1970

Lycopersicon esculentum Undefined magnets Mejora el fruto maduro Boe and

Salunkhe 1966

Sinapis alba Imán permanente

Germinación, crecimiento de las plántulas

Edmiston 1974

Tabla 1.6 Efectos de los campos electromagnéticos alternos en plantas.

Quercus suber L. μT, Hz Efecto sobre la embriogénesis y la germinación

Celestino et al. 2001

Helianthus annuus μT, Hz Aumento de peso yl aumento de la germinación

Fischer et al. 2004

Triticum aestivum μT, Hz

Amphora coffeaeformis . μT, Hz

ELF + static

Aumento de la motilidad, diatomeas

Ca2+_{concentration dependent}

Ca2+ concentration dependent increased motility, Ca2+ dependent

McLeod et al. 1987b Smith et al. 1987a, 1987b Reese et al. 1991

Amphora coffeaeformis . , . μT

16, 30, 60 Hz

Ningún efecto en la Motilidad Clarkson et al. 2000 Parkinson, Sulik 1992 Prasad et al. 1994 Saalman et al. 1992

Spinacia oleracea 27– μT; , Hz Modulation of Ca2+ import in isolated membranes

Bauréus Koch et al. 2006

Raphanus sativus μT, Hz Disminución de la absorción de CO2 en las plantas de semillero se redujo el peso seco y área

Yano et al. 2004

0 μT, 0 Hz μT, Hz Reduction del peso y del area Yano et al. 2007

Raphanus sativus 40– μT, Hz Aumento de la raíz y diámetro de tallo de hoja

Davis 1997

(42)

15

Sinapis alba 40– μT, Hz Sin efectos

Vicia faba , μT, Hz Raíces: el aumento de la permeabilidad ionica de las membranas de iones

Stange et al. 2005

Picea abies μT, μT, Hz Reducción del crecimiento Ru i et al. 1998b

Picea abies μT, Hz

Chlorella kessleri Chlamydomonas reinhartii

Scenedesmus obliquus

20– μT, . Hz Inhibición del crecimiento Pazur and Scheer 1994

Lepidium sativum μT, . Hz Resonancia sin efecto Ru i et al. 2004 website (http://www.bion.si/Biomagne tika/MF-plant.htm)

Lepidium sativum μT, Hz Estimulación de crecimiento hasta la prueba

Sabehat et al. 2001

Lepidium sativum μT, 50 Hz Incremento en el crecimiento de la plántula

Gutzeit 2004

Gonyaulax scrippsae , , μT Bioluminiscencia de resonancia paramagnética

Berden et al. 2004

Castanea sativa Citrus clementina

μT, , Hz Estimulación de crecimiento Ru i et al. 1993 Germanà et al. 2003

Cryptotaenia japonica, hornwort

μT, , Hz Promovió la germinación Kobayashi et al. 2007

Vicia faba 1.5 mT, 5 mT 50, 60, 75 Hz Mitosis: aumento de la duración de prophase ninguna rotura cromosómica

Rapley et al. 1998

2 mT, 50 Hz 2 mT, 50 Hz Las plantas de semillero, inhibición de la raíz, una mayor ramificación

Jerman et al. 1992

Actinidia deliciosa, Kiwi 3.5 mT, 50 Hz Morphological anomalies of pollen tubes, helicoidal growth

Dattilo et al. 2008

Taxus chinensis var. marei

3.5 mT, 50 Hz Anomalías morfológicas de los tubos de polen, el crecimiento helicoida

Shang et al. 2007

Castanea sativa 1.2–5.9 mT, 50 Hz Modulación del crecimiento Ru i et al. 1995

Triticum aestivum 30 mT, 50 Hz Estimulación de la raíz y brote Aksenov et al. 2004

Arabidopsis thaliana 5–400 mT,ELF Mejora de la germinación de la semilla a alta humedad

Takimoto et al. 2004

Bryophyllum 0.6 – 1 T Estimulación de la respiración Fardon et al. 1969

Prunus cerasifera Aumento del número de raíz, longitud

y peso

Lucchesini et al. 1995

De las tablas anteriores se puede apreciar que las investigaciones que han dado mayor

resultado son los campos electromagnéticos dinámicos.

1.3 Contexto Tecnológico en México

(43)

16

mercado (innovación de producto) o usada dentro de un proceso de producción innovación de proceso). Las innovaciones tecnológicas de producto y proceso involucran una serie de actividades científicas, tecnológicas, organizacionales, financieras y comerciales. La empresa innovadora es aquella que ha implantado productos tecnológicamente nuevos o productos y/o procesos significativamente mejorados durante el periodo analizado.

En base a las estadísticas del Sistema Integral de Información Científica y Tecnológica (SIICYT) se tienen los siguientes datos en relación a México, publicados en el 2007(Anexo A Soporte de los datos estadísticos):

El 0.65% de la producción mundial de artículos publicados son realizados en México, entre los periodos 1997-2006.

La solicitud de patentes de 1996-2004 fueron de 98624 de las cuales 94772 fueron Solicitudes de patentes de no residentes y el restante 3852 fueron solicitudes de residentes en México. Lo que significa que del total de todas las patentes solicitadas solo el 4% son de residentes.

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17

Con respecto a la relación de dependencia1, se tiene una variación de 22.35 a 29.30 entre los años 2000-2004.

Grafico 1.3 Relación de Dependencia (1997-2004)

Sin importar que año se analice la dependencia tecnológica de México con respecto a otros países es notablemente alta. Siendo el 2000 el año con mayor relación de dependencia.

1

(45)

18 1.4 Justificación

En virtud de la crisis humana-planetaria, es necesario detener procesos destructivos del suelo, el ambiente y en consecuencia la producción futura de nuestra alimentación para tener un futuro sostenible. Por tal motivo es necesario emplear métodos biofísicos que han sido reportados no dañan el ambiente y pueden incrementar la producción de algunos cultivos, siempre y cuando se definan los parámetros óptimos de irradiación, enfocándonos a definir los tiempos de exposición, niveles de inducción magnética.

Con base en lo analizado en los apartados anteriores, se puede decir que el objetivo de los productos modernos para el tratamiento de semillas es mejorar el control de plagas y enfermedades como hongos tanto externos como internos, incrementando la seguridad de los cultivos, a través del correcto establecimiento de plantas sanas y vigorosas. Las formulaciones de los tratamientos modernos de semillas deben contribuir también a incrementar la seguridad de los trabajadores, agricultores y del medio ambiente.

También se tiene que tomar en cuenta el factor productivo ya que es un punto a considerar debido a que México tiene un mercado potencial en la Unión Europea para algunos productos agrícolas, puesto que cuenta con tarifas arancelarias preferenciales, un mercado de 375 millones de habitantes, la representación comercial y altos niveles de calidad en los productos; el mercado europeo además es un socio comercial seguro por varios años, con una economía estable y con la posibilidad latente de expandir un mercado.

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19

para adquirirlas y cuando se logran adquirir ya son obsoletas. Es por eso la necesidad de crear tecnología, en base a las necesidades del sector agrícola.

Impacto Económico. El uso de las herramientas tecnológicas generadas en el país, reduciría costos que conlleva a la compra de tecnología en el extranjero, esto apoyaría al sector agrícola a mejorar la producción, calidad e incrementar los ingresos económicos.

Impacto Ambiental. Los estudios realizados con irradiación de campos electromagnéticos, han demostrado tener un bajo o nulo impacto ambiental para tratamiento agropecuario, y reduciría el uso de químicos agropecuarios que con llevan a la degradación del suelo, contaminación de aguas subterráneas, afecta la calidad de alimentación obtenida y la salud de los seres humanos.

Impacto Científico.- El aporte de tecnología repercutirá en experimentación que apoye a la investigación científica en el país, incrementando las investigaciones científicas, además de disminuir la dependencia tecnológica existente(Grafico 1.3).

(47)

20 1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Desarrollar un prototipo irradiador de campos electromagnéticos automatizado para controlar el tratamiento a semillas agrícolas.

1.4.2 Objetivos Particulares

Realizar un análisis de los avances científicos y tecnológicos de los tratamientos de semillas en el sector agrícola.

Identificar los elementos involucrados en el desarrollo del prototipo

Proponer una metodología que involucre tanto hardware y software para la elaboración del prototipo.

(48)

CAPÍTULO II.

MARCO TÈORICO Y

(49)

Capítulo 2 Marco Teórico y Metodológico

22

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO Y METODOLÓGICO

2.1 MARCO TEÓRICO

Por las características del contexto es necesario seleccionar un marco teórico adecuado para el desarrollo del proyecto de investigación. En este capítulo, se analiza el marco científico básico y aplicado, especializado e integral. Para ello se describen algunos conceptos relevantes de las ciencias aplicadas, sector agrícola y la física, así como el concepto de metodología y sistemas. A fin de tener una visión rica e integral de los conceptos aplicados al contexto de la tesis se presenta la Figura 2.1.

(50)

23 2.1.1 Pirámide Conceptual

Ahora, se presenta la pirámide conceptual correspondiente a los conceptos básicos que fundamentan el proyecto de tesis:

Figura 2.2. Pirámide Conceptual, [Galindo, 2002]

(51)

24 2.1.2 Definición de elementos involucrados

2.1.2.1Sistemas

Sistema

Un sistema es una reunión o conjunto de elementos relacionados y en general se define a los sistemas como conjunto de entes, elementos, procesos, sujetos, conceptos objetos que tienen relaciones e interacciones entre sí y que tienen un propósito en común, opera bajo un tipo de control o restricciones y un entono característico. [Van Ging, 2000].

Puede definirse también como: “un conjunto de componentes que interactúan para

alcanzar un objetivo”. [Galindo, 2006]

Sintetizando un sistema básicamente está constituido, con los elementos mostrados en la figura 2.2.

(52)

25 Sistema de Control

Los sistemas de control según la Teoría Cibernética se aplican en esencia para los organismos vivos, las máquinas, los procesos y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y sociedad con aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado [Norbert Wiener, 1948]

Metodología

Se conoce como metodología. A La representación de un conjunto estructurado de guías que permiten a un analista, inferir alternativas para solucionar alguna situación bajo estudio. Dentro del enfoque sistémico, se definen dos tipos de metodologías: suaves y duras. [Galindo, 2002].

Dentro del enfoque sistémico que ahora veremos cómo se define, se consideran dos tipos de metodologías: suaves y duras

El enfoque de sistemas es una metodología de diseño y como tal, cuestiona la naturaleza del sistema y su papel en un sistema mayor o menor. Busca lograr la eficacia del sistema total, en lugar de mejorar la eficiencia de los subsistemas. Es decir el equilibrio que deberá tener el sistema y la capacidad de adaptarse al medio ambiente cambiante. [Van Gigch, 2000].

Metodología suave (flexible)

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26

influencias, generalmente estos sistemas se encuentran en el dominio de las ciencias sociales.

En el presente proyecto de tesis utilizará tres metodologías suaves: la primera para el desarrollo de tesis [Galindo, 2005], así mismo la Metodología para la Creación de la “ Tabla Metodológica” o “Solución Integral” Como apoyo al Desarrollo de sistemas [Galindo 2007] y como base la metodología de sistemas de información basado en computadoras propuesta también por [Galindo, 2006]; además de las diferentes técnicas y herramientas sistémicas que se requieran durante el desarrollo del mismo.

2.1.2.2 Sector Agrícola

Mirando sistémicamente el sector agrícola, es el conjunto de los subsistemas de agricultura, bosque y pesca. Donde cada una de esta a su vez se subdividen en otros subsistemas. Para el objeto de estudio, se tomará el subsistema agricultura de semillas.

Agricultura

Es la labranza o cultivo de la tierra e incluye todo los trabajos relacionados al tratamiento del suelo y a la plantación de vegetales agrícolas. Las actividades agrícolas suelen estar destinadas a la producción de alimentos y a la obtención de verduras, frutas, hortalizas y cereales.

Lo que implica una transformación del medio ambiente para satisfacer las necesidades del hombre. Esta capacidad es la que diferencia al ser humano del resto de los seres vivos.

Algunas características del desarrollo agrícola