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Tipo: Apuntes
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TEMA: Labranza Inteligente Mediante el Control Automático de Profundidad de Cinceles ETAPA: Elaboración de Mapas de Prescripción Basados en Mapas de Diagnósticos para el Laboreo Primario del Suelo POR:
Presentada Como Requisito Parcial Para Obtener el Título de:
Buenavista, Saltillo, Coahuila, México Junio 2014
II
A mi familia quienes por ellos soy lo que soy.
dejes la enseñanza de tu madre;
Queridos Papá y Mamá, ustedes siempre han estado allí y me han ayudado en todo momento de mi vida, en lo bueno, lo malo y lo feo. Sería interminable escribir cuán agradecido estoy por ser su hijo. Sé que no soy perfecto, que no siempre hago lo que se supone, cuando se supone, y no tengo el mejor tono. Les agradezco por amarme aún en los momentos más difíciles. Aunque no lo demuestre mucho ustedes significan mucho para mí, y espero que algún día se sientan orgullosos de mí, porque eso sería lo máximo. Aún cuando me mude sé que siempre seré su pequeño y me querrán igual o más. Gracias por impulsarme y hacer de mí lo que hoy soy. Los amo mucho.
VI
Figura 3. 1 Ejemplo de mapa de rendimiento de un lote (Kreimer, 2003). .............. 13
Figura 3. 2 Ejemplo de grafica de rendimiento de distintos años (Kreimer, 2003)...
Figura 3. 3 Mapa de rendimiento mediante la medición del flujo de masa de grano a
través de las cosechadoras (Méndes, 2007). ......................................................... 15
Figura 3. 4 Dimensiones de los datos dentro de un sistema de información
geográfica (Mancebo, 2008). .................................................................................. 19
Figura 3. 5 Separación de la información en capas temáticas y el análisis basado
en la superposición de capas (García, 2013). ......................................................... 21
Figura 3. 6 Esquema de un SIG con tres subsistemas fundamentales: datos,
visualización y análisis (García, 2013)………………………………………………….
Figura 3. 7 Elemento que forman el sistema SIG (Mancebo, 2008). ....................... 23
Figura 4. 1 Rancho navidad donde se llevo a cabo los ensayos experimentales. ..
Figura 4. 2 Metodología empleada para obtener los mapas de prescripción……… 31
Figura 4. 3 Archivo MultiPlane .txt……………………………………………………… 32
Figura 4. 4 Coordenadas relativas……………………………………………………...
Figura 4. 5 Coordenadas UTM. ............................................................................... 33
VIII
Tabla 3. 1 principales etapas o pasos para la aplicación de agricultura de precisión AP (Ortega, 2000). .................................................................................................... 8
IX
El presente trabajo forma parte del proyecto de labranza inteligente llevado a cabo en el Departamento de Maquinaria Agrícola de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Que considera entre otros objetivos construir un prototipo de herramienta de labranza vertical con control automático de profundidad, manipulado por registro de información satelital, mapas de diagnostico y mapas de prescripción de los niveles de energía por Manejo de Sitio Especifico (MSE). El proyecto tuvo como objetivo generar simulaciones de mapas de prescripción a diferentes profundidades (20, 30, 40 cm). Se realizó un levantamiento topográfico de la parcela para obtener coordenadas en (x, y, z) con un controlador FmX y un sistema de corrección RTK que nos sirvió para tener una mejor precisión entre los puntos obtenidos. Los mapas generados en Qgis y FarmWorks Office apoyados con GoogleEarth pro, no mostraron ningún desfasamiento en sus posiciones (latitud, longitud) entre el levantamiento topográfico original y el mapa de prescripciones diseñado.
Palabras claves: Manejo de sitio específico, simulador FmX, sistema de corrección RTK, mapas de prescripción, levantamiento topográfico
2
La creciente caída de la rentabilidad de la producción de granos básicos es una característica que describe los sistemas productivos de nuestro país, donde la preparación de los suelos destaca como la actividad que consume más energía o combustible y por lo tanto, la que representa los mayores costos. El uso excesivo de la maquinaria agrícola es un indicador de la ausencia de tecnología y conocimiento, representada por la poca información en el establecimiento de los sitios, y por tanto, erróneas decisiones en su manejo ( Reynolds , 2012).
Una forma de contrarrestar estos efectos y corregir algunas de sus causas es mediante el manejo óptimo en la aplicación de insumos en la agricultura. Para la aplicación de esta tecnología se requiere de una fase de diagnóstico previo de rendimiento, combinado con muestreo de ambientes a nivel de predio para determinar los factores limitantes de la producción; así como su localización precisa para poder de ahí realizar las prescripciones en tiempo real y sitio específico de insumos. Se requiere para lo anterior contar con sistemas que se integren entre otros por Geo-posicionador Diferencial con aplicación en la Agricultura (AgDGPS), Sensores de ambientes, Sistemas de Información Geográfica (SIG), Sistemas de Control; así como, equipos de dosificación variables de insumos (López, 2012)
A nivel mundial como un indicador existen alrededor de 20 países que han incorporado estos sistemas inteligentes y automatizados en la aplicación de insumos agrícolas, entre los que destacan Estados Unidos con 30,000 unidades de producción, Argentina con 1200, Brasil con 250, Reino Unido con 400, Paraguay con 4 y México con Cero unidades. Debido a los altos costos de preparación o laboreo de suelo, la reducción del uso de energía en los sistemas de producción agrícola es un tema de gran importancia, pues contribuye al éxito económico de los mismos; para las labores de establecimiento de cultivos, actualmente se requiere un gran consumo de energía en forma de combustible,
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esto es un factor que limita la actividad agrícola, pues reduce el costo beneficio del sistema de producción, no obstante, si se implementan cambios tecnológicos apropiados en los sistemas de producción de alimentos, se estima que se puede reducir hasta 50% el uso de energía fósil en los mismos ( Pimentel , 2008).
Actualmente en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro se encuentra en proceso de integración un laboratorio con maquinaria, equipos e instrumentos automatizados para docencia e investigación en mecanización para la agricultura de precisión (López, 2012). Por tal motivo; durante la convocatoria interna 2012, para proyectos de Investigación de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, fue presentado y autorizado un proyecto de investigación denominado:
Cuyos objetivos planteados son:
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Generar mapas de prescripción para el laboreo de suelos a partir de mapas de diagnóstico de parámetros físicos del suelo utilizando el controlador FMX.
2.1 Objetivos específicos
Generar mapas de diagnóstico de parámetros físicos del suelo con el uso del controlador FMX. Generar mapas de prescripción basados en mapas de diagnóstico con el uso del controlador FMX. Evaluar la precisión de las características entre el procesamiento e interpretación de los mapas de diagnóstico y prescripción.
Es posible optimizar el laboreo primario de suelos en base a una prescripción a partir de mapas de diagnóstico.
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3.1 Agricultura de precisión
La agricultura de precisión integra diversas tecnologías para optimizar la productividad de un cultivo, al mismo tiempo que minimiza su impacto ambiental. Una vez que se reconoce, localiza, cuantifica y registra la variabilidad espacial y temporal de cada unidad agrícola, es posible proporcionar un manejo agronómico diferenciado en cada sitio específico (Chosla, 2001).
La AP en el reconocimiento de la variabilidad espacial y temporal del clima, los suelos y los cultivos, y consecuentemente, de la importancia de proporcionar un manejo agronómico especifico que tenga en cuenta esas diferencias. La agricultura de precisión, conocida también como agricultura específica por sitio, usa tecnologías de información espacial, tales como los sistemas de posicionamiento global (GPS) y sistemas de información geográfica (SIG), para mejorar las decisiones agronómicas de diferentes cultivos ( Lisarazo y Alfonzo, 2010).
La Agricultura de Precisión (AP) es un concepto agronómico de gestión de parcelas agrícolas, basado en la existencia de variabilidad en campo. Requiere el uso de las tecnologías de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), sensores, satélites e imágenes aéreas junto con Sistemas de Información Geográfica (SIG) para estimar, evaluar y entender dichas variaciones. La información recolectada puede ser usada para evaluar con mayor precisión la densidad óptima de siembra, estimar fertilizantes y otras entradas necesarias, y predecir con más exactitud la producción de los cultivos (Gil, 2008 ).
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Tabla 3. 1 principales etapas o pasos para la aplicación de agricultura de precisión AP (Ortega, 2000)****.
ETAPA TECNOLOGÍA INVOLUCRADA
ACTIVIDADES
Recolección e ingreso de datos
Sistemas de posicionamiento global (GPS). Sistema de información geográfica (SIG). Instrumento topográficos. Sensores remotos. Sensores directos.
Medición de la topografía del suelo. Muestreo de suelo en grilla. Recorrido de los cultivos para la detección de plagas y enfermedades. Monitoreo de rendimientos. Medición directa de propiedades del suelo y cultivo. Sensoramiento remotos de suelos y cultivos. Digitalización de mapas.
Análisis. Procesamiento e interpretación de la información
Programas de SIG. Sistemas expertos. Programas estadísticos. Experiencia del operador.
Análisis de dependencia espacial. Confección de mapas de evaluación. Confección de mapas de prescripción.
Aplicación diferencial de insumos
Tecnología de dosis variable. Pulverización asistida por GPS. Programas computacionales.
Aplicación variable de nutrientes. Aplicación variable plaguicidas. Siembra diferencial de variedades y aplicación variable de semillas
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3.1.1 Ventajas y objetivos de la Agricultura de Precisión: Grupo Sensor (1993) Sensor. Automatización Agrícola S.A
Aumentar la productividad de los operarios, reduciendo su trabajo mediante la automatización de aquellas tareas que puedan ser automatizadas.Reducción de los insumos mediante la aplicación inteligente de los mismos, realizando mediciones a través de sensores altamente precisos, y haciendo uso de tecnología de avanzada.Aumentar la simplicidad y la comodidad de los operarios, facilitando su labor diaria.Aumentar la rentabilidad para el productor agropecuario (esto se logra gracias a los puntos anteriores, es decir, una reducción en la mano de obra y en los insumos necesarios para lograr los mismos resultados o incluso mejores).
La empresa Trimble ofrece los productos, software y soluciones de agricultura de precisión que pueden ayudar a los agricultores en cada uno de los pasos del proceso agrícola: desde la preparación del terreno hasta la plantación, administración de nutrientes, gestión de plagas y fases de cosecha de un ciclo de cultivo (Sensor, 1993).
3.1.2 GPS (Global Positioning System)
El sistema de posicionamiento global (GPS) es un sistema de localización, diseñado por la defensa de los Estados Unidos con fines militares para proporcionar estimaciones precisas de posición, velocidad y tiempo, operativo desde 1995 utiliza conjuntamente una red de ordenadores y una constelación de satélites para determinar por triangulación, la altitud, longitud y latitud de cualquier objeto en la superficie de la tierra ( Ortíz , 2007 ).
