Artículo de un proyecto realizado para la materia de Proyectos de Investigación y Desarrollo 1 de la Licenciatura en Ingeniería en Mecatrónica de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla en el periodo de Primavera 2015. En este documento se presenta una mejora de diseño a un sistema existente del cultivo de jitomate, enfocándose a su trasplante; además se expone la metodología y algunos conceptos que permiten al lector entender el propósito y el objetivo del proyecto.

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Resumen—Ante la crisis en el campo, el cultivo de jitomate y
otras hortalizas se ha anclado en la simpatía de los agricultores,
pues el esfuerzo invertido se traduce en resultados económicos
inmediatos. El cultivo de jitomate sigue siendo el principal
producto que proporciona los mayores ingresos económicos a los
agricultores, por ello es urgente mejorar su manejo productivo,
poniendo gran énfasis en la sustentabilidad. En este documento
se presenta una mejora de diseño a un sistema existente del
cultivo de jitomate, enfocándose a su trasplante; además se
expone la metodología y algunos conceptos que permitirán al
lector entender el propósito y el objetivo del proyecto.
Palabras clave—Sistema semi-automatizado, trasplante de
jitomate, diseño y propuesta de mejora del trasplante de
jitomate, invernadero de planta de jitomate.
I. INTRODUCCIÓN
N este documento se presentará la propuesta de proyecto,
la metodología y algunos conceptos que permitirán al
lector entender el propósito y el objetivo que se pretende
lograr con esta investigación, es decir, proponer una mejora de
diseño a un sistema existente de trasplante de jitomate.
II. TEORÍA
A. La necesidad en masa
Se estima que para alimentar al total de la población en el
mundo se requieren aproximadamente de 5000 m2 de
superficie de suelo fértil, de los cuales actualmente se
considera que se cuenta con tan solo el 50% de ello [1], es por
esa razón que es necesario optimizar el tiempo de producción
de los alimentos fundamentales de nuestra cadena alimenticia.
La implementación de la tecnología en ámbitos agrónomos
nos indica que se puede cuadriplicar la producción de jitomate
inclusive en ambientes donde la estación del año no lo
permita. Tal es el caso de México, donde comparado con los
grandes productores de jitomate en los últimos 10 años ha
logrado colocarse dentro de los primeros 3 lugares debido a
que ha logrado aumentar el número de sus invernaderos [2].
B. Limitantes que implica el trasplante
Las exigencias de la plantación de jitomate determinan una
primera limitante para la construcción del sistema en cuestión
[3]. Algunas otras limitantes provienen de factores
secundarios de la plantación de jitomate tales como la
topografía del terreno del cultivo, otros más dependerán de
acuerdo al tipo de trasplante, es decir, si este se realiza en un
invernadero o campo abierto, o la cantidad a trasplantar. A
pesar de todas ellas, existen maquinas que realizan hoy en día
la recolección y el trasplante de aproximadamente el 90% del
trabajo realizado, justo como sucede en la finca “El condado”
en Motijo (España) [4].
Una de las problemáticas más sobresalientes es debida a la
monotonía del trasplante, lo que conlleva a su vez a una
utilización anual de este tipo de máquinas [5]. La variedad de
plantas a trasplantar abre la oportunidad a que un sistema de
este tipo sea mucho más rentable.
C. Jitomate.
Es la especie hortícola más cultivada tanto a cielo abierto
como en la agricultura protegida, así mismo es el cultivo
más rentable, por un lado tiene un alto potencial de
rendimiento desde 4 kg/m2 hasta 25 kg m2 y por el otro lado
tiene un alto consumo e incremento constante,ya que el
consumo per cápita de los mexicanos en 1925 era de 1.0 kg
y para el 2010 fue de 25.0 kg.
En términos generales las necesidades óptimas para el
desarrollo y producción del cultivo de jitomate son:
temperatura en el día 24°C y en la noche 16°C, humedad
relativa 60%, 12 horas de luz al 100% y 12 horas de
oscuridad; excelente ventilación para tener suficiente oxígeno
y bióxido de carbono. El jitomate es una planta altamente
resistente a la sequía y extremadamente susceptible al exceso
de humedad, también es un cultivo que requiere cantidades
suficientes de calcio y potasio y consume en promedio 2.8 L
de agua por día por planta.
En el cultivo del tomate, se observan 3 etapas durante su
ciclo de vida:
Diseño de un sistema mecanizado para el
trasplante de la planta de jitomate
Carballo Valderrábano Karla, Carrillo Morales Eduardo, Contreras De La Llave Yair, Maldonado
Márquez Óscar M., Salazar Aparicio Jordany
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Inicial: comienza con la germinación de la semilla, la planta
invierte su energía en la síntesis de nuevos tejidos de
absorción y fotosíntesis.
Vegetativa: Se inicia a partir de los 21 días después de la
germinación y dura entre 25 a 30 días antes de la floración.
Reproductiva: Se inicia a partir de la fructificación, dura
entre 30 ó 40 días, y se caracteriza porque el crecimiento de la
planta se detiene y los frutos extraen los nutrientes necesarios
para su crecimiento y maduración.
1) Semillero
No es recomendable sembrar el tomate en forma
directa. Lo mejor es sembrarlo en eras o en
bandejas,asegurando con ello el trasplante de
plantas bien desarrolladas libres de enfermedades.
El lugar donde se establecerá el semillero deberá
cumplir con las condiciones siguientes:
• Cercano al terreno donde se realizará el trasplante
definitivo
• Buena ubicación respecto al sol (orientación
Norte-Sur)
• Terreno plano
• Buen drenaje
• Fuente de agua cercana
• Protegido contra vientos fuertes y animales
(cercado).
2) Transplante
La preparación del suelo para el trasplante es una
práctica importante para el crecimiento, desarrollo
de las plantas y la producción de tomate y
comprende:
• Subsolado: Para romper las capas compactadas
del subsuelo,producto delpaso de la maquinaria, lo
que ayuda al mejor desarrollo de las raíces. Se
recomienda realizarla cada 3 a 5 años.
• Aradura: Consiste en remover la capa superficial
del suelo a profundidades que alcanzan los 0.40 m.
Esto ayuda a incorporar rastrojos de cultivos
anteriores, destruir malezas, retener mayor humedad
y mejorar la eficiencia de la fertilización. Debe
realizarse cada vez que se establece el cultivo en el
campo.
• Barreras vivas: Sirve para evitar severos daños al
cultivo por los vientos fuertes o como barrera al
movimiento de insectos vectores de virus. Las
especies que se recomiendan son: maíz, sorgo,
zacate King grass,caña de azúcar y crotalaria.
• Curvas a nivel: Esta práctica contribuye a
disminuir la erosión.
• Abonos verdes:Se recomienda su uso en suelos
con bajo contenido de materia orgánica. Sirven para
mejorar la estructura,aporte de nitrógeno e
incremento de los microorganismos del suelo.
Deben sembrarse antes del trasplante,o al inicio de
las lluvias, e incorporarse al suelo cuando llegan a
floración, porque en esta etapa hay una mayor
concentración de nutrientes en sus partes
vegetativas.
Si las plántulas han sido producidas en bandejas,
deben transportarse cuidadosamente con el
propósito de no dañarlas, y que se conserven en
buen estado hasta el momento del trasplante.
D. Agricultura Actual.
Existe una crisis en el modelo de producción agrícola,
poniendo en juego el tipo de agricultura que los agricultores
asumirán como estrategia del futuro. Una agricultura que
conserva los recursos naturales,les permita vivir
decorosamente; que no dependa exclusivamente de los
insumos externos, sino que aproveche los recursos y mano
de obra local; que no haga dependera cuencas enteras de un
solo cultivo, sino que privilegie la diversificación
productiva; que no ofrezca recetas tecnológicas, sino que
aproveche el diálogo fructífero entre el conocimiento
científico y la capacidad de innovación de los saberes
locales y que busque satisfacersu seguridad alimentaria.
E. Mecanización del transplante.
Hasta los años 80 no se ha extendido de forma generalizada
un renovado interés por el trasplante mecanizado. Las
causas de este retraso están en relación con los siguientes
aspectos:
• Los incrementos de productividad no son muy grandes en
relación a la operación puramente manual, cuando los
terrenos son de forma irregular, parcelas pequeñas o
presentan obstáculos.
• La calidad del trasplante se ve empeorada si se realiza
una preparación inadecuada del terreno.
• Aparecen dificultades para la máquina trasplantadora
cuando el terreno está o muy húmedo o demasiado seco.
• Escasa utilización anual de las máquinas trasplantadoras
cuando son específicas para un solo cultivo hortícola.
Las ventajas del trasplante aparecen también en el caso del
tomate de industria. La operación realizada
tradicionalmente a mano, de plantas a raíz desnuda
producidas en semilleros propios, fue retrayéndose en favor
de la siembra directa, con evidentes ventajas a favor de ésta
última. Sin embargo, el trasplante sigue siendo mayoritario
en la producción de tomate de industria en el área
mediterránea. Las posibilidades que brindan una gran
variedad de nuevas máquinas trasplantadoras,de precio
asequible, buena capacidad de trabajo y calidad en la
manipulación de las plantas,abren un nuevo interés.
Las características constructivas y funcionales de las
trasplantadoras varían notablemente, debido a que se han
adoptado distintas soluciones técnicas para realizar
operaciones similares, y a que las trasplantadoras se
emplean para realizar al tiempo varias operaciones
diferentes en una misma pasada.

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F. Plantadorasy Transplantadoras.
La implantación de algunos cultivos se realiza de forma
generalizada utilizando determinados elementos de material
vegetal diferente de la semilla: trozos de raíz o de tallo,
tubérculos,bulbos etc., o bien con planta desarrollada,
arrancada de un semillero o la que acompaña cierta cantidad
de tierra que cubre las raíces (cepellón) o bien con la raíz
desnuda.Por otra parte, un cierto número de plantas
hortícolas como coles, tomates, cebollas, tabaco,etc. y
moderadamente arroz, son sembradas o enraizadas en
cajoneras y posteriormente trasplantados al campo con
máquinas. Se consigue un rendimiento de 1500-2000
plantas por operación y hora, lo que representa de 6 a 8
veces lo conseguido a mano.
Cuando hablamos de plantadoras nos estamos refiriendo a
máquinas que realizan la implantación vegetalutilizando
elementos de material vegetal diferentes de la semilla.
Las trasplantadoras son máquinas utilizadas para el
trasplante de plantas producidas en semillero o vivero. Se
utilizan estas máquinas en horticultura y en la preparación
de plantas arbóreas en la repoblación forestal.
Es necesario admitir que en horticultura con frecuencia se
encuentra ejemplos parecidos a los de siembra, plantación y
trasplante ya que las 3 operaciones vienen realizándose en
diferentes cultivos e incluso para un mismo cultivo cabe la
opción del trasplante y siembra directa en terreno de
aviento.
Las plantadoras y trasplantadoras tienen una estructura
seméjate, Se sustituye el "Elemento distribuidor" y los
ajustes de profundidad.Por ello algunos fabricantes hacen
convertible el modelo de plantadora en trasplantadora.
Sin embargo las partes fundamentales de estas máquinas
son:
1. Reja de apertura del surco
2. Tolva o recipiente de plantas
3. Mecanismo de distribución (en todos los casos se acciona
por la rueda de terreno de la maquina)
4. Rodillos compresores (su función es comprimir la tierra,
afirmando las raíces en el terreno para facilitar la ascensión
capilar del agua, al tiempo que echan tierra suelta en la
proximidad de la planta lo que facilita la entrada de aire).
5. Asiento para operarios de alimentación manual.
1) Plantadorasde alimentación manual
El "elemento distribuidor" puede ser según los
modelos:
• Plato vertical u horizontal con alveolos.
• Plato horizontal y vertical combinado y
sincronizado.
• Cadena de cangilones.
Estas máquinas requieren de un operario por cada
línea de plantación, La labor del operario es ir
clocando el material vegetal en los alveolos de los
platos o en ellos cangilones de la cadena. Como ya
hemos indicado el accionamiento del elemento
distribuidor se realiza por medio de las ruedas de la
máquina. En la figura 1 se muestra una
trasplantadora manual, pues claramente se pueden
ver cómo van sentados los operarios que van
colocando el material vegetal por línea de
plantación.
Figura 1 Trasplantadora trabajando
2) Plantadoras de alimentación automática.
En estas máquinas no es necesario el operario para
colocar el material vegetalen el "Elemento
distribuidor". Todas tienen un determinado
"mecanismo" que va tomando el material vegetalde
la tolva. En la se muestra un mecanismo de cadena
de cangilones. Es muy común que el "elemento
distribuidor" sea de disco:
• "Disco de pinzas de prensado".
• "Disco de pinzas de agujas o púas" (figura 2).
Figura 2 Trabajo de una transplantadora de pinzas: (1) Colocación
planta, (2) accionamiento de apertura y depósito en el suelo, (3) fin
de proceso
III. METODOLOGÍA
La metodología ocupada para el desarrollo de este proyecto
comprende todos los campos, pues pretende; conocer,
identificar, contrastar, proponer, modificar toda aquella
información que pueda considerar de utilidad.
En primera instancia, es necesario comprender los procesos
que actualmente se utilizan para el trasplante de la planta de

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jitomate, no limitándose a aquellos que se llevan a cabo en las
zonas aledañas donde se implementará el sistema.
Posteriormente, toda aquella tecnología que solventa parte
de este problema podría servir como fundamento, y es por ello
necesario indagar sobre la misma en un contexto más global.
La información derivada de esta investigación proporcionará
las bases para contrastar las ventajas frente a las desventajas
de cada uno de estos sistemas.
Hasta entonces, se puede proponer una mejora a un sistema
en particular o un conjunto de aportes de determinados
mecanismos que permitan obtener una solución óptima a
temas relacionados con la manufactura, materiales de
construcción, velocidad del proceso, o combustible consumido
de las máquinas ya existentes.
La figura 3 muestra la metodología para la creación del
prototipo digital
Figura 3 Metodología
IV. RESULTADOS
Tras analizar las opciones existentes en el mercado
mexicano, se propone el diseño de trasplantadora mostrado en
la figura 4, el cual consiste en un sistema semi-automatizado,
el cual será dirigido por un operador, quien lo guiará para
primeramente aplanar la tierra, después por acción de la
gravedad las plantas irán deslizándose a través de los
bastidores, que irán desplazándose de forma traslacional de
modo que sea posible el paso de las plantas por medio de
canales por los cuales, gracias a las pinzas integradas en el
sistema (mostradas en la figura 5), se irá depositando cada
planta en la tierra.
Figura 4 Sistema transplantador propuesto
Figura 5 Pinzas plantadoras del sistema propuesto
Las principales ventajas del mecanismo propuesto son:
• Varias líneas de plantado para una mayor cobertura en un
menor tiempo
• Mecanismo de pinzas para una plantación limpia y eficaz
• Sistema de distribución económico y puramente mecánico
• Sistema de aplanadora para una mejor plantación
• Bastidores adaptables para plantación o trasplantación
• Gran capacidad de carga
• Bastidor removible para montarse en diferentes maquinas
V. CONCLUSIONES
Tras analizar la alta demanda que nuestro país solicita en
cuestión de mecanización de la agricultura, se pudo observar
que, a pesar de que se tiene un avance importante en este
tema, no se han logrado cubrir todas las necesidades
existentes, pues se sigue dependiendo de tecnología extranjera,
la cual no puede llegar a todos los productores. Esta falta de
ergonomía en la maquinaria agrícola, fue tomada como un
punto a favor de este proyecto, pues al automatizarse o semi-
automatizarse la maquinaria para plantación, se puede hallar
un ahorro económico para la adquisición de maquinaria de

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parte de los grandes productores y la renta de la misma por
parte de los medianos y pequeños productores, generando con
ello beneficios para la sociedad mexicana en general.
A pesar de que el proyecto solo se enfocó al cultivo de
jitomate, con el estudio del mismo se pudo ver que hay varias
oportunidades de mejora en todo el sector agricultor, ya que
las técnicas para varios cultivos son, en general, muy
parecidas y sencillas, Además, se pudo observar que existen
diferentes modelos y aditamentos para las máquinas que
pueden servir para diferentes propósitos tales como la
trasplantación o plantación. Gracias a la comprensión de la
diferencia entre estas dos acciones,no solo se tuvo un enfoque
más profesional del proyecto, sino que también sirvió para
proporcionar una visión más amplia del trabajo a futuro y/o
expansión del proyecto.
Finalmente se pudo concluir que la tecnología ayuda a la
modernización de la cultura agrícola para una mejor
producción más limpia y más eficiente. Por lo anterior se cree
que este proyecto tiene un futuro prometedor para la
agricultura siempre y cuando se cuiden diferentes factores
como la economía, el medio ambiente, y las normas que rigen
la agricultura; sin embargo la gran batalla que siempre existirá
entre la maquinaria eficiente y la energía para el proyecto
también será una oportunidad de cambio en el futuro pues, si
queremos respetar las leyes de la agricultura, la energía limpia
siempre será un factor a tomar en cuenta, y como proyecto
mecatrónico la meta siempre será la integración de las
tecnología a sistemas mecánicos o hidráulicos para su
automatización.
AGRADECIMIENTOS
Se Agradece a la Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla por incluir en el mapa curricular la materia de
Proyectos I+D, al profesor Germán Ardul Muñoz Hernández
por impartirla con tanta dedicación y por alentarnos y guiarnos
en la creación de lo que será un buen proyecto a futuro, no
solo escolar sino personal.
VI. BIBLIOGRAFÍA
[1] A. C. Opic, Manual del Manejo Sustentable Del Cultivo
de Jitomate en Invernadero, Palibrio, 2013.
[2] B. Zamudio-González y R. Flores-López, «Producción de
jitomate bajo invernader e hidroponía.,» [En línea].
Available:
http://siproduce.sifupro.org.mx/seguimiento/archivero/15/
2013/anuales/anu_579-25-2014-05-1.pdf. [Último acceso:
4 Abril 2015].
[3] M. Ruiz y A. Rodríguez del Rincón, «Mecanización del
cultivo extensivo,» de El cultivo del tomate, Madrid.
[4] D. d. I. Hortícola, «Investigación y Capacitación
Agropecuaroa Acuícola y Forestal,» Gobierno del Estado
de México, [En línea]. Available:
http://portal2.edomex.gob.mx/icamex/investigacion_publi
caciones/horticola/jitomate/index.htm. [Último acceso: 5
Abril 2015].
[5] J. Ortíz-Cañavate y M. Ruiz Altisent, «Demostración de
maquinaria de recolección de tomate para industria,» Vida
rural, pp. 70-72, 2000.