ES2864747T3 - Sistemas de cultivo de plantas sin suelo - Google Patents

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Abstract

Un sistema de cultivo de plantas sin suelo (1) que comprende: un receptáculo (10) que tiene una pared inferior (12) y una o más paredes laterales (14) que se extienden hacia arriba desde la pared inferior (12) hasta un borde distal (16) que define una cara abierta del receptáculo, en el que la pared inferior (12) del receptáculo (10) está orientado para ponerse en pendiente hacia abajo hacia la cámara de producción de niebla (60) de modo que las gotas de agua condensadas dentro del receptáculo (10) regresen a la cámara de producción de niebla (60); una bandeja (30) dimensionada y conformada para posicionarse con el receptáculo (10), definiendo la bandeja (30) un lado inferior (32) y un lado superior (34) dirigido de manera opuesta, y la bandeja (30) definiendo además una pluralidad de aberturas (36) que se extienden entre el lado inferior (32) y el lado superior (34); una cámara de producción de niebla (60) en comunicación de flujo con el receptáculo (10); un depósito de agua (80) en comunicación de flujo con la cámara de producción de niebla (60) y que incluye provisiones de alimentación por gravedad (84) para permitir el flujo de agua desde el depósito (80) a la cámara de producción de niebla (60) y mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla (60), incluyendo el depósito de agua (80) una salida con resorte configurada para mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla (60); un elemento piezoeléctrico (52) dispuesto en la cámara de producción de niebla (60) y a una altura por debajo del nivel del agua en la cámara de producción de niebla (60), el elemento piezoeléctrico (52) configurado para generar gotas de agua a partir del agua en la cámara (60) tras la aplicación de energía eléctrica al elemento piezoeléctrico (52), en el que las gotas de agua migran desde la cámara de producción de niebla (60) al receptáculo (10), en el que sistema (1) está libre de cubiertas o tapas que se extiendan a través de una o ambas de (i) la cara abierta del receptáculo (10), y (ii) la bandeja (30) posicionada con el receptáculo (10).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas de cultivo de plantas sin suelo
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
[0001] Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de EE. UU. N. ° de serie 62/117.484 presentada el 18 de febrero de 2015.
CAMPO
[0002] La presente materia se refiere a sistemas para el cultivo de plantas sin suelo y, en particular, a sistemas aeropónicos.
ANTECEDENTES
[0003] Los sistemas de cultivo de plantas hidropónicos son bien conocidos en la técnica. Típicamente, dichos sistemas sostienen las plantas por encima de una fuente de agua de modo que las raíces de las plantas están en contacto con el agua. Aunque satisfactorios en muchos aspectos, dichos sistemas requieren el monitoreo del nivel del agua y/o el llenado periódico con agua de modo que las raíces de las plantas permanezcan en contacto con el agua. Además, los sistemas hidropónicos requieren un espacio significativo y típicamente tienen una gran "huella" ya que dichos sistemas normalmente están dispuestos horizontalmente para establecer contacto entre las plantas y la superficie del agua. Además, el uso de un medio de agua común puede dar lugar a la transmisión de patógenos o enfermedades de origen acuático entre las plantas.
[0004] Determinados sistemas de cultivo de plantas, tales como los sistemas aeropónicos, emplean generadores de niebla o neblina de agua que dirigen la niebla o neblina a las raíces de las plantas en una cámara o región cerrada. Dichos sistemas son útiles, sin embargo, los controles de humedad suelen ser necesarios para evitar una humedad excesiva durante períodos de tiempo prolongados. La humedad excesiva puede dar lugar a moho, enfermedades u otras consecuencias indeseables. Los controles de humedad aumentan el coste y la complejidad de los sistemas de cultivo de plantas y, por tanto, pueden no ser deseables.
[0005] Los sistemas cerrados de cultivo de plantas típicamente se usan para promover el suministro o la disponibilidad de agua para las raíces de las plantas. Sin embargo, estos sistemas cerrados típicamente limitan el suministro o la disponibilidad de agua a otras regiones de plantas tales como hojas y brotes. Dichos sistemas cerrados también pueden interferir con la exposición de la planta a la luz ambiente, requiriendo por tanto luces externas para el sistema. Los sistemas cerrados también pueden ser indeseables ya que dichos sistemas pueden requerir controles para administrar dióxido de carbono, aire fresco u otros gases. Como se apreciará, dichos controles aumentan la complejidad y los costes del sistema resultante.
[0006] El documento de referencia CN 102845293 A se refiere a equipos de cultivo en el campo de la ingeniería agrícola, que comprende un atomizador ultrasónico, una cámara de atomización, un tanque de almacenamiento de agua, un ventilador de flujo axial, una válvula solenoide, un sensor de detección de nivel de agua, una caja de control, una tubería de retorno de solución nutritiva y transportadora de niebla, una caja de cultivo, una placa de cultivo y un soporte.
[0007] El documento de referencia US 5.136.804A se refiere a un aparato para plantas de cultivo aeropónico, que comprende un alojamiento que incluye una partición que define un compartimento superior y un compartimento inferior, incluyendo la partición medios para soportar una pluralidad de plantas con las raíces expuestas en el compartimento inferior y los brotes expuestos en el compartimento superior.
[0008] El documento de referencia CN 203 087 155 U se refiere a un dispositivo de cultivo por pulverización automática, en particular a un dispositivo de cultivo por pulverización capaz de usar un atomizador ultrasónico para la atomización y regular y controlar automáticamente la temperatura y la humedad, y pertenece al campo técnico del cultivo sin suelo de las plantas.
[0009] El documento de referencia US 2009/293357 A1 se refiere a un aparato y a un kit para la atomización líquida de un líquido rico en nutrientes a través de boquillas atomizadoras asistidas por aire que proporcionan una atmósfera a la horticultura que comprende una concentración beneficiosa en la atmósfera del líquido atomizado rico en nutrientes que tiene un tamaño de gota de líquido y una proporción de aire con agua beneficiosos.
[0010] El documento de referencia US 2011/173884 A1 se refiere a un aparato de riego automático mejorado y más específicamente a una caja de riego automático que incluye una bomba de agua sumergible y paneles solares para proporcionar agua automáticamente a las plantas en una maceta.
[0011] El documento de referencia WO 2014/190797 A1 se refiere a una caja de transporte de verduras, que incluye una caja de transporte de solución provista de una entrada de líquido de alto nivel y una salida de líquido de bajo nivel opuestas entre sí, donde un área, que está entre la entrada de líquido y la salida de líquido, en la caja portadora de solución, están provistas de particiones de desvío sobresalientes para formar un paso de flujo en zigzag, y el atomizador está dispuesto en el paso de flujo.
[0012] En consecuencia, sigue existiendo la necesidad de un sistema sin suelo para el cultivo de plantas que no requiera un monitoreo del nivel de agua o un llenado frecuente con agua. Además, existe la necesidad de un sistema de cultivo sin suelo de bajo coste que esté libre de sensores de humedad y de controles de humedad. Además, existe la necesidad de un sistema de cultivo sin suelo en el cual las hojas y los brotes de las plantas se expongan libremente al aire y la luz ambiente y no se confinen dentro de un sistema cerrado, evitando de este modo disposiciones y controles de administración de gas costosos. La exposición de brotes y hojas de plantas al aire y la luz ambiente también reducirá la capacidad de los patógenos para crecer en las plantas eliminando las condiciones en las cuales prosperan los patógenos.
BREVE EXPLICACIÓN
[0013] Los problemas señalados anteriormente se resuelven al menos en parte mediante un sistema de cultivo de plantas sin suelo de acuerdo con la reivindicación 1. Las dificultades e inconvenientes asociados con enfoques anteriores se abordan en la presente materia como sigue.
[0014] En un aspecto, la presente materia proporciona un sistema de cultivo de plantas sin suelo que comprende un receptáculo que tiene una pared inferior y una o más paredes laterales que se extienden hacia arriba desde la pared inferior hasta un borde distal que define una cara abierta del receptáculo. El sistema también comprende una bandeja dimensionada y conformada para posicionarse con el receptáculo. La bandeja define un lado inferior y un lado superior dirigido de forma opuesta. La bandeja también define una pluralidad de aberturas que se extienden entre el lado inferior y el lado superior. El sistema también comprende una cámara de producción de niebla en comunicación de flujo con el receptáculo. El sistema comprende adicionalmente un depósito de agua en comunicación de flujo con la cámara de producción de niebla e incluye provisiones de alimentación por gravedad para permitir el flujo de agua desde el depósito a la cámara de producción de niebla y mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla. El sistema también comprende un elemento piezoeléctrico dispuesto en la cámara de producción de niebla y a una altura por debajo del nivel del agua en la cámara de producción de niebla. El elemento piezoeléctrico está configurado para generar gotas de agua a partir del agua en la cámara tras la aplicación de energía eléctrica al elemento piezoeléctrico, en el que las gotas de agua migran desde la cámara de producción de niebla al receptáculo.
[0015] En otro aspecto, la presente materia proporciona un sistema de cultivo de plantas sin suelo que comprende un receptáculo para retener las gotas de agua en suspensión. El receptáculo incluye una pared inferior, una bandeja posicionada por encima de la pared inferior y que define una pluralidad de aberturas para contener plantas. El receptáculo está libre de cubiertas o tapas que se extiendan sobre la bandeja. El sistema también comprende una cámara de producción de niebla en comunicación de flujo con el receptáculo. El sistema también comprende un depósito de agua en comunicación de flujo con la cámara de producción de niebla para suministrar agua a la cámara de producción de niebla. El depósito de agua incluye una salida cargada por resorte configurada para mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla. El sistema comprende adicionalmente un elemento piezoeléctrico dispuesto en la cámara de producción de niebla para producir gotas de agua en suspensión. Y el sistema comprende controles para ajustar el funcionamiento del elemento piezoeléctrico para hacer variar de este modo la producción de gotas de agua en suspensión.
[0016] En otro aspecto más, la presente materia proporciona un sistema de cultivo de plantas que comprende un receptáculo que define una pared inferior en pendiente, una pluralidad de paredes laterales que se extienden hacia arriba desde la pared inferior y una cara superior abierta. El sistema también comprende una cámara de producción de niebla en comunicación de flujo con el receptáculo. El sistema también comprende un elemento piezoeléctrico dispuesto en la cámara de producción de niebla. El elemento piezoeléctrico sirve para generar gotas de agua, niebla o neblina tras sumergirlo en agua y aplicarle energía eléctrica. El sistema también comprende un depósito de agua que incluye (i) un alojamiento para retener un suministro de agua y (ii) provisiones de alimentación por gravedad configuradas para suministrar agua a la cámara de producción de niebla y mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla. El sistema también comprende una bandeja dispuesta en el receptáculo y que se extiende sobre la cara superior del receptáculo, definiendo la bandeja una pluralidad de aberturas para contener plantas. El sistema está libre de cubiertas, tapas o miembros que se extienden sobre la bandeja.
[0017] Como se comprenderá, la materia descrita en el presente documento es susceptible de otros modos de realización diferentes y sus varios detalles son susceptibles de modificaciones en diversos aspectos, todo sin apartarse de la materia reivindicada. En consecuencia, los dibujos y la descripción han de considerarse de naturaleza ilustrativa, y no restrictiva.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0018]
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un modo de realización de un sistema de cultivo de plantas de acuerdo con la presente materia.
La Figura 2 es una vista en sección transversal en perspectiva tomada a lo largo de una dimensión longitudinal del sistema representado en la Figura 1.
La Figura 3 es una vista en alzado de la sección transversal de la Figura 2 que ilustra aspectos adicionales del sistema de cultivo de plantas.
La Figura 4 es una vista en perspectiva del sistema de cultivo de plantas de la Figura 1 que muestra la extracción de un depósito de agua del sistema.
La Figura 5 es una vista despiezada del sistema de cultivo de plantas de la Figura 1 que muestra aspectos adicionales y el montaje del sistema.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN
[0019] Los sistemas de cultivo de plantas de la presente materia comprenden en general un receptáculo y una bandeja para soportar una o más plantas de modo que las regiones inferiores de las plantas o porciones de plantas están expuestas a gotas de agua, niebla o neblina retenidas en general en el receptáculo. Los sistemas también comprenden un generador para producir gotas de agua, niebla o neblina que se dirigen al receptáculo y plantas soportadas en el mismo. En muchas versiones de la presente materia, el generador tiene la forma de un elemento piezoeléctrico que se sumerge en agua en una cámara de producción de niebla. Los sistemas comprenden adicionalmente un depósito de agua que suministra agua al generador y, en muchas versiones, retiene una cantidad relativamente grande de agua suficiente para el funcionamiento del sistema durante un período de tiempo asociado con el crecimiento deseado de la planta. En versiones particulares de los sistemas, el sistema y en particular el receptáculo incluye provisiones de recirculación de agua que dirigen gotas de agua condensada, niebla o neblina desde el receptáculo a la cámara de producción de niebla. Los aspectos y componentes adicionales de los sistemas incluyen, pero no se limitan a, montajes de ventiladores para dirigir las gotas de agua, niebla o neblina desde la cámara de producción de niebla al receptáculo y uno o más conductos de ventilación para dirigir las gotas de agua, la niebla o la neblina en el receptáculo y debajo de la bandeja a la o las regiones por encima de la bandeja.
[0020] Los diversos sistemas de cultivo de plantas de la presente materia están preferentemente libres de cubiertas, tapas u otros elementos similares que se extiendan sobre la bandeja y/o el receptáculo. Evitar el uso de dichos componentes promueve la exposición de las regiones superiores o porciones de plantas soportadas en la bandeja al aire y la luz ambiente. Además, evitar el uso de dichos componentes evita los problemas asociados con los sistemas de cultivo cerrados. Además, evitar dichos componentes reduce el coste y la complejidad del sistema resultante.
[0021] Los diversos sistemas de cultivo de plantas de la presente materia están libres de sensores y controles asociados relacionados con el mantenimiento de temperaturas, niveles de humedad y/o composición de gas prescritos para las plantas en el sistema. Evitar el uso de dichos sensores y controles reduce el coste y la complejidad del sistema resultante.
[0022] Los detalles en cuanto a los componentes de los sistemas de la presente materia, el funcionamiento y el uso de los sistemas son los siguientes. En muchas de las descripciones en el presente documento, se hacen referencias a "horizontal", "vertical" y/o "en pendiente" o "inclinado". Se entenderá que estas referencias y otras son con respecto al sistema de cultivo en su posición de uso, tal como colocado sobre una mesa o estante en general plano y horizontal.
Receptáculos y bandejas
[0023] En muchos modos de realización, los diversos sistemas utilizan un receptáculo que tiene una pared inferior y una o más paredes laterales que se extienden hacia arriba desde la pared inferior para definir un borde distal del receptáculo en general continuo y una cara superior del receptáculo en general abierta. El receptáculo puede tener una variedad de formas diferentes, sin embargo, se ha encontrado útil una forma cuadrada o rectangular. Las paredes laterales son típicamente verticales o sustancialmente así y se extienden hacia arriba y alrededor de la periferia de la pared inferior. El receptáculo puede incluir una o más patas o miembros de soporte sobre los cuales se posiciona el receptáculo. De nuevo, la presente materia incluye una amplia gama de configuraciones para el receptáculo.
[0024] La bandeja está dimensionada y conformada para posicionarse dentro del receptáculo o recinto o para recibir soporte a través de la cara abierta del receptáculo. La bandeja define un lado inferior y un lado superior dirigido de manera opuesta. La bandeja también define una o más aberturas que se extienden a través de la bandeja entre el lado inferior y el lado superior. Las aberturas están configuradas y dispuestas para soportar una o más plantas en cada abertura. En muchos modos de realización, la bandeja incluye cualquier número de aberturas, tales como de 1 a aproximadamente 100 o más. Típicamente, las aberturas están dispuestas uniformemente y en general están igualmente distantes entre sí a través de un lado superior de la bandeja. Sin embargo, la presente materia incluye bandejas que tienen disposiciones no uniformes de aberturas y/o distancias desiguales entre las aberturas. En modos de realización particulares, la bandeja puede incluir un reborde o una región receptora configurada para acoplarse de forma adecuada al borde distal de las paredes laterales del receptáculo. Un acoplamiento de accesorio promueve la retención de gotas de agua, niebla o neblina en suspensión en la región interior del receptáculo definida entre el lado inferior de la bandeja, la pared inferior del receptáculo y las paredes laterales.
[0025] Como se señaló anteriormente, las aberturas en la bandeja sirven para soportar una o más plantas. Las una o más plantas se posicionan en las aberturas de modo que la región inferior de la planta, por ejemplo, sus raíces, se extienden hacia abajo en el receptáculo para entrar en contacto con gotas de agua, niebla o neblina. La región superior de la planta, por ejemplo, hojas y brotes, se dirige hacia arriba desde el lado superior de la bandeja. Uno o más insertos que tengan un tamaño y forma similares a las aberturas se pueden insertar en las respectivas aberturas y ayudar a soportar las plantas. Por ejemplo, el material de espuma o el material de caucho que tiene una forma circular con una hendidura o abertura que se extiende a través del material se pueden usar como insertos colocando los mismos en las aberturas de las bandejas e insertando a continuación plantas en las mismas, o viceversa.
[0026] En modos de realización particulares, la bandeja también incluye al menos un conducto de ventilación que se extiende a través de la bandeja y que proporciona una comunicación de flujo de aire entre regiones a lo largo del lado inferior y del lado superior de la bandeja. Los uno o más conductos de ventilación están configurados para dirigir las gotas de agua en suspensión, la niebla o la neblina desde el lado inferior de la bandeja a una región a lo largo del lado superior de la bandeja. Los uno o más conductos de ventilación sirven para promover el transporte de gotas de agua, niebla o neblina a la o las regiones de las plantas que se extienden por encima de la bandeja tales como hojas y brotes.
[0027] La presente materia incluye colecciones de receptáculos usados con una o más bandejas y/o colecciones de bandejas usadas con uno o más receptáculos. Los receptáculos y bandejas se pueden formar a partir de una variedad de materiales, sin embargo, se prefieren los plásticos para muchas aplicaciones. Generador y cámara para producir gotas de agua, niebla o neblina
[0028] Los sistemas de cultivo de plantas de la presente materia utilizan uno o más generador(es) para producir gotas de agua en suspensión, niebla o neblina que se dirigen al receptáculo. En muchos modos de realización, el generador tiene la forma de un transductor o elemento piezoeléctrico que está sumergido en agua. Tras la aplicación de energía eléctrica al elemento piezoeléctrico, el elemento vibra y causa la generación de gotas de agua, niebla o neblina de la superficie del agua en una región en general por encima del elemento sumergido.
[0029] Típicamente, se puede usar una amplia variedad de generador(es) siempre que el tamaño medio de las gotas de agua en suspensión, niebla o neblina producidas por el generador esté dentro de un rango de aproximadamente 1 micrómetro a aproximadamente 500 micrómetros, con muchas aplicaciones usando un tamaño de 1 a 50 micrómetros.
[0030] Como se señala, los transductores piezoeléctricos se pueden usar para generar dichos tamaños controlados de gotas de agua, niebla o neblina. Típicamente, dichos elementos piezoeléctricos se sumergen en agua a una profundidad de aproximadamente 1,0 a 1,5 pulgadas y se alimentan para vibrar de este modo a una frecuencia dentro de un rango de aproximadamente 1 a 10 megahercios, y en muchas aplicaciones de aproximadamente 4 a 5 megahercios. Aunque se prefieren transductores o elementos piezoeléctricos para muchas versiones de los sistemas de la presente materia, se apreciará que los sistemas también pueden usar otros tipos de generadores para producir gotas de agua, niebla o neblina.
[0031] Muchas versiones de la presente materia utilizan una cámara de producción de niebla que está en comunicación de flujo con el receptáculo. Por tanto, tras la generación de gotas de agua, niebla o neblina en la cámara, las gotas de agua, niebla o neblina migran o se dirigen activamente o se transportan de otro modo al receptáculo para entrar en contacto con las plantas. La cámara de producción de niebla en muchos modos de realización está configurada para retener una cantidad de agua, dentro de la cual se sumerge el generador de gotas de agua, niebla o neblina; y un espacio de aire sobre el nivel del agua.
[0032] En versiones particulares de la presente materia, la cámara de producción de niebla está incorporada en el receptáculo. Por ejemplo, la cámara de producción de niebla puede estar localizada dentro del receptáculo y compartir una o más paredes o regiones de paredes con el receptáculo, tales como porción(es) de la pared inferior y/o porción(es) de las paredes laterales. La incorporación de la cámara de producción de niebla dentro o como parte del receptáculo elimina los conductos u otras disposiciones de transferencia de agua que de otro modo se necesitarían entre dichos componentes.
[0033] El o los generadores de gotas de agua, niebla o neblina pueden incluir provisiones o controles para hacer variar selectivamente la velocidad de producción de gotas, niebla o neblina, y/o el tamaño de las gotas de agua. Dichas provisiones están típicamente en forma de controles electrónicos tales como un potenciómetro que hacen variar o modifican de otro modo la energía eléctrica o sus características al transductor o elemento piezoeléctrico.
Depósito de agua
[0034] Los presentes sistemas de cultivo de plantas en cuestión también utilizan un depósito de agua que está configurado para proporcionar agua automáticamente al o a los generadores y mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla. En muchos modos de realización, el depósito de agua es lo suficientemente grande para almacenar una cantidad suficiente de agua para el funcionamiento típico del o de los generadores durante un período de tiempo de aproximadamente 1 semana hasta un mes o más. Los volúmenes de agua representativos para el depósito oscilan entre 0,5 galones y 5 galones aproximadamente. Sin embargo, se apreciará que la presente materia incluye tamaños de depósitos de agua mayores o menores que estos tamaños representativos.
[0035] En determinados modos de realización, el depósito de agua incluye disposiciones de alimentación por gravedad para permitir el flujo de agua desde el depósito a la cámara de producción de niebla. En general, dichas provisiones de alimentación por gravedad dispensan agua automáticamente a una salida u otra región receptora en función del cabezal de agua, la altura o la presión del agua en el depósito. En determinados modos de realización, las provisiones de alimentación por gravedad utilizan una salida con presión desviada por resorte en la cual el cabezal de agua, la altura o la presión del agua contrarrestan una fuerza de resorte que da como resultado la abertura de la salida para permitir la salida del agua del depósito. Se entenderá que la presente materia incluye una amplia gama de provisiones de alimentación por gravedad y no se limita al modo de realización representativa descrita en el presente documento.
[0036] El depósito de los sistemas de cultivo de plantas de la presente materia almacena, retiene y administra agua al sistema de una manera automática. No es necesaria la atención del usuario tal como el llenado frecuente y/o el monitoreo del nivel de agua en el depósito. En determinados modos de realización, el depósito es típicamente lo suficientemente grande para almacenar una cantidad suficiente de agua para que dure todo el período de tiempo asociado con el crecimiento de las plantas. En muchas aplicaciones, el depósito es lo suficientemente grande para contener una cantidad de agua suficiente para una semana de funcionamiento del sistema. Por tanto, para el o los cortes de plantas que requieren aproximadamente dos semanas para alcanzar el crecimiento deseado, el depósito se llena solo una vez. El depósito típicamente se llena con agua pura o agua sustancialmente pura tal como agua del grifo disponible en la mayoría de las fuentes residenciales. El depósito también se puede usar con agua enriquecida con nutrientes u otros líquidos acuosos.
Montaje de ventilador
[0037] Muchos modos de realización de la presente materia también incluyen un montaje de ventilador para dirigir las gotas de agua, la niebla o la neblina producida en la cámara de producción de niebla al receptáculo. El montaje de ventilador típicamente se acciona con electricidad. El montaje de ventilador se puede configurar en el sistema de modo que el ventilador extraiga aire ambiente desde el exterior del receptáculo, hacia la cámara de producción de niebla y específicamente hacia el espacio de aire sobre el agua en la cámara, y a continuación hacia el receptáculo. La corriente de aire que fluye resultante transporta gotas de agua, niebla o neblina en suspensión en la cámara al receptáculo. Los orificios de ventilación señalados anteriormente en la bandeja pueden servir como salidas para descargar aire y gotas de agua, niebla o neblina desde el interior del receptáculo hacia el exterior, es decir, regiones externas al receptáculo. Se pueden proporcionar controles u otras disposiciones para hacer variar el funcionamiento del ventilador tal como la velocidad del ventilador.
Recirculación de agua
[0038] Determinadas versiones de los sistemas de cultivo de plantas de la presente materia utilizan provisiones de recirculación de agua. En modos de realización particulares, se proporciona una pared inferior del receptáculo en pendiente o dirigida hacia abajo que dirige el agua condensada de las gotas de agua, la niebla o la neblina en el receptáculo hacia la cámara de producción de niebla o la entrada a la misma. Los sistemas de cultivo pueden incluir una o más aberturas o puertos de líquido para transportar agua en el receptáculo a la cámara de producción de niebla. Estas aberturas o puertos de líquido están en comunicación con la cámara de producción de niebla. Típicamente, el o los puertos están localizados en la región más inferior de la pared inferior en pendiente del receptáculo.
Disposiciones a prueba de fallos
[0039] También se utilizan una o más disposiciones a prueba de fallos en muchas versiones de la presente materia. Por ejemplo, se pueden proporcionar provisiones de control que impidan el funcionamiento del generador, por ejemplo, el elemento piezoeléctrico, si un nivel de agua en el depósito es menor que un nivel de agua mínimo predeterminado. De forma alternativa o además, dichas provisiones de control se pueden configurar para limitar el funcionamiento del elemento piezoeléctrico si un nivel de agua en la cámara de producción de niebla es menor que un nivel de agua mínimo predeterminado.
[0040] Se pueden proporcionar una o más alarmas y/o indicadores que proporcionen una indicación audible y/o visual de dicha o dichas condiciones existentes del nivel del agua. Por ejemplo, se puede(n) proporcionar elemento(s) emisor(es) de luz que emita(n) luz si se producen dichos niveles de agua. En determinadas versiones de la presente materia, el o los elementos emisores de luz se pueden configurar para emitir una luz verde cuando los niveles de agua señalados estén por encima o sean mayores que el o los niveles de agua mínimos predeterminados mencionados. Los elementos emisores de luz también se pueden configurar para emitir una luz roja cuando el o los niveles de agua estén por debajo o sean menores que los niveles de agua mínimos predeterminados señalados. Los presentes sistemas de materias no se limitan a estos aspectos e incluyen una amplia gama de otros indicadores de funcionamiento y/o visuales.
[0041] En modos de realización particulares, las provisiones de control que limitan el funcionamiento del elemento piezoeléctrico se pueden configurar para impedir el funcionamiento si un nivel de agua en el depósito es menor que un volumen predeterminado de agua, que por ejemplo se puede basar en la capacidad volumétrica total del depósito. Por ejemplo, el volumen predeterminado en el cual se impide el funcionamiento del elemento piezoeléctrico puede ser el 30 % de la capacidad total del depósito. De forma alternativa, el volumen predeterminado podría ser cualquiera del 25 %, 20 %, 15 %, 10 % o 5 % o algún otro porcentaje basado en la capacidad total del depósito. Provisiones de control similares se podrían en la altura del agua en el depósito. Asimismo, se pueden proporcionar controles similares basados en el agua en la cámara de producción de niebla.
[0042] La Figura 1 es una vista en perspectiva de un modo de realización de un sistema de cultivo de plantas 1 de acuerdo con la presente materia. El sistema 1 comprende un receptáculo 10, una bandeja 30 dispuesta en el receptáculo 10 y un depósito de agua 80 en comunicación con el receptáculo 10. El sistema 1 puede comprender adicionalmente una o más patas 18.
[0043] Las Figuras 2 y 3 ilustran una sección transversal tomada a lo largo de una dimensión longitudinal del sistema de cultivo de plantas 1. Estas figuras muestran además el receptáculo 10 que tiene una pared inferior 12 y una o más paredes laterales 14 que se extienden hacia arriba desde la periferia de la pared inferior 12. Las paredes laterales 14 se extienden hasta un borde distal 16 que define una cara abierta del receptáculo. La bandeja 30 está dimensionada y conformada para posicionarse con el receptáculo 10. La bandeja 30 define un lado inferior 32 y un lado superior 34 dirigido de manera opuesta. La bandeja 30 adicionalmente define una pluralidad de aberturas 36 que se extienden entre el lado inferior 32 y el lado superior 34. La pared inferior de receptáculo 12, las paredes laterales de receptáculo 14 y el lado inferior de bandeja 32 definen en general una región interior de receptáculo 20. La bandeja 30 típicamente incluye uno o más conductos de ventilación 40 configurados para dirigir las gotas de agua, la niebla o la neblina desde el interior del receptáculo 20 tal como desde a lo largo del lado inferior 32 de la bandeja 30, hasta una región a lo largo del lado superior 34 de la bandeja, es decir, el exterior 22 del receptáculo 10. Estas figuras también ilustran un reborde de bandeja 38 que se extiende en general alrededor de la periferia de la bandeja 30. El reborde 38 está configurado para acoplarse de forma adecuada al borde distal 16 de las paredes laterales 14 del receptáculo 10.
[0044] En referencia además a las Figuras 2 y 3, el sistema de cultivo de plantas también comprende una cámara de producción de niebla 60. La cámara de producción de niebla 60 está en comunicación con el depósito de agua 80 por un puerto de suministro de agua 61. La cámara de producción de niebla 60 está en comunicación con el interior 20 del receptáculo 10 por uno o más puertos de descarga de gotas de agua, niebla o neblina 63 que se extienden entre la cámara 60 y el interior de receptáculo 20. Dispuesto en, o inmediatamente por debajo y en comunicación con la cámara de producción de niebla 60 hay uno o más generador(es) 50, que, como se señaló anteriormente, tienen típicamente la forma de elemento(s) piezoeléctrico(s) 52. El sistema 1 también comprende controles 70 para ajustar y/o gobernar el funcionamiento del generador 50. En el presente documento se describen aspectos y componentes adicionales de los controles 70.
[0045] El sistema de cultivo de plantas también comprende, en versiones particulares, provisiones a prueba de fallos que limitan o impiden el funcionamiento del sistema y, en versiones particulares, limita el funcionamiento del generador 50 o del elemento piezoeléctrico 52 si el nivel de agua en la cámara de producción de niebla 60 es menor que un nivel de agua mínimo predeterminado. Un ejemplo de dichas provisiones a prueba de fallos se muestra en las Figuras 2 y 3 en las cuales un montaje de interruptor de flotador 92 cambia de estado, por ejemplo, abre un circuito eléctrico, en función de la cantidad o altura del nivel de agua en la cámara de producción de niebla.
[0046] El sistema de cultivo de plantas 1 comprende también el depósito de agua 80 que típicamente se posiciona junto al receptáculo 10 y muy cerca del mismo. El depósito 80 define una región interior 82 para contener agua y provisiones de alimentación por gravedad 84 que automáticamente dispensan agua contenida en el interior 82 del receptáculo 80 a la cámara de producción de niebla 60, para mantener un nivel predeterminado de agua en la cámara 60.
[0047] En muchas versiones de la presente materia, el depósito de agua 80 es extraíble para facilitar el llenado o la adición de agua al mismo. Las Figuras 4 y 5 ilustran el sistema de cultivo de plantas 1 con el depósito 80 retirado de una base de depósito 86. El depósito 80 define una abertura (no mostrada) que está cerrada por un montaje de tapa 88 que también puede constituir la totalidad o una porción de las provisiones de alimentación por gravedad 84. El depósito 80 se llena o rellena invirtiendo el depósito desde la posición mostrada en las figuras de referencia y añadiendo agua a través de la abertura. A continuación, se coloca el montaje de tapa 88 sobre la abertura para cerrar de este modo el depósito. El depósito 80 se posiciona entonces como se muestra en la Figura 4 y el montaje de tapa 88 se acopla con un miembro 87 expuesto y que se extiende hacia arriba desde la base de depósito 86. Tras el acoplamiento entre el miembro 87 y el montaje de tapa 88, el agua puede fluir desde el interior 82 del receptáculo 80 hacia la base de depósito 86, a través del puerto de suministro de agua 61 y hacia la cámara de producción de niebla 60.
[0048] La Figura 5 ilustra además los controles 70 para el generador 50. Los controles 70 pueden tener la forma de un montaje electrónico que en general incluye una placa de circuito impreso 72. La Figura 5 también ilustra un montaje de ventilador 90 que se alimenta y controla por medio de la placa de circuito impreso 72 señalada anteriormente. El elemento piezoeléctrico 52 señalado también se alimenta y controla por la placa de circuito impreso 72. La placa de circuito impreso 72 puede incluir un potenciómetro 74 ajustable selectivamente, una entrada o conector 76 para recibir energía eléctrica, por ejemplo, energía eléctrica de 12 voltios CC, y una o más luces 78. En determinados modos de realización, la placa de circuito impreso 72 también puede incluir un interruptor 93 que está asociado con el montaje de interruptor 92 que sirve como una provisión a prueba de fallos para el funcionamiento del generador 50.
[0049] Se apreciará que la presente materia incluye una amplia gama de componentes y configuraciones de componentes, y no se limita al modo de realización particular representado en las Figuras 1-5.
[0050] Los sistemas de cultivo de plantas sin suelo de la presente materia se pueden implementar en un sistema de bajo coste y accesible para el consumidor. Los sistemas pueden utilizar aire y luz ambiente y emplear receptáculos para retener gotas de agua, niebla o neblina a presión atmosférica. Los sistemas proporcionan comodidad y son fáciles de usar, superando de este modo muchos problemas de los sistemas de cultivo de plantas previamente conocidos. Como se señala, en muchos modos de realización de los sistemas de cultivo de plantas de la presente materia, los sistemas están libres de sensores que detecten parámetros de crecimiento tales como la temperatura, la humedad, la composición del gas y las combinaciones de las mismos. Evitar el uso de dichos sensores y controles asociados reduce el coste y la complejidad y típicamente mejora la confiabilidad de funcionamiento de los sistemas resultantes.
[0051] Sin duda, muchos otros beneficios se harán evidentes a partir de la aplicación y el desarrollo futuros de esta tecnología.
[0052] Como se describió anteriormente en el presente documento, la presente materia resuelve muchos problemas asociados con estrategias, sistemas y/o dispositivos anteriores. Sin embargo, se apreciará que los expertos en la técnica pueden realizar diversos cambios en los detalles, materiales y disposiciones de los componentes, que se han descrito e ilustrado en el presente documento para explicar la naturaleza de la presente materia, sin apartarse del alcance de la materia reivindicada, tal como se expresa en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i . Un sistema de cultivo de plantas sin suelo (1) que comprende:
    un receptáculo (10) que tiene una pared inferior (12) y una o más paredes laterales (14) que se extienden hacia arriba desde la pared inferior (12) hasta un borde distal (16) que define una cara abierta del receptáculo, en el que la pared inferior (12) del receptáculo (10) está orientado para ponerse en pendiente hacia abajo hacia la cámara de producción de niebla (60) de modo que las gotas de agua condensadas dentro del receptáculo (10) regresen a la cámara de producción de niebla (60);
    una bandeja (30) dimensionada y conformada para posicionarse con el receptáculo (10), definiendo la bandeja (30) un lado inferior (32) y un lado superior (34) dirigido de manera opuesta, y la bandeja (30) definiendo además una pluralidad de aberturas (36) que se extienden entre el lado inferior (32) y el lado superior (34);
    una cámara de producción de niebla (60) en comunicación de flujo con el receptáculo (10);
    un depósito de agua (80) en comunicación de flujo con la cámara de producción de niebla (60) y que incluye provisiones de alimentación por gravedad (84) para permitir el flujo de agua desde el depósito (80) a la cámara de producción de niebla (60) y mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla (60), incluyendo el depósito de agua (80) una salida con resorte configurada para mantener un nivel de agua predeterminado en la cámara de producción de niebla (60);
    un elemento piezoeléctrico (52) dispuesto en la cámara de producción de niebla (60) y a una altura por debajo del nivel del agua en la cámara de producción de niebla (60), el elemento piezoeléctrico (52) configurado para generar gotas de agua a partir del agua en la cámara (60) tras la aplicación de energía eléctrica al elemento piezoeléctrico (52), en el que las gotas de agua migran desde la cámara de producción de niebla (60) al receptáculo (10), en el que sistema (1) está libre de cubiertas o tapas que se extiendan a través de una o ambas de (i) la cara abierta del receptáculo (10), y (ii) la bandeja (30) posicionada con el receptáculo (10).
  2. 2. El sistema de cultivo de plantas (1) de la reivindicación 1 en el que la cámara de producción de niebla (60) define un espacio de aire por encima del nivel del agua, comprendiendo el sistema (1) además: un montaje de ventilador eléctrico (90) en comunicación de flujo de aire con el espacio de aire.
  3. 3. El sistema de cultivo de plantas de la reivindicación 1, en el que la bandeja (30) define además al menos un conducto de ventilación configurado para dirigir las gotas de agua desde el lado inferior (32) de la bandeja (30) a una región a lo largo del lado superior (34) de la bandeja (30).
  4. 4. El sistema de cultivo de plantas (1) de la reivindicación 1, que comprende además: provisiones de control que evitan el funcionamiento del elemento piezoeléctrico (52) para generar gotas de agua si un nivel de agua en el depósito (80) es menor que un nivel de agua mínimo predeterminado.
  5. 5. El sistema de cultivo de plantas de la reivindicación 1, que comprende además: un controlador ajustable selectivamente para gobernar el funcionamiento del elemento piezoeléctrico (52).
  6. 6. El sistema de cultivo de plantas de la reivindicación 1, que comprende además: un elemento emisor de luz que emite luz si un nivel de agua en el receptáculo (10) es menor que un nivel de agua mínimo predeterminado.
  7. 7. El sistema de cultivo de plantas (1) de la reivindicación 1, en el que el sistema (1) está libre de sensores que detecten un parámetro de crecimiento seleccionado del grupo que consiste en temperatura, humedad, composición del gas y combinaciones de las mismas.
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