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Un trabajo de investigación sobre la creación de un sistema de riego automatizado y controlado por una placa arduino mega en una finca llamada la lucia. El objetivo era mejorar el control de las actividades y procesos diarios en el área de cultivo mediante un controlador de riego automatizado. El documento detalla el desarrollo metodológico, la especificación de hardware, el proceso de codificación, los resultados y la discusión del proyecto, así como las recomendaciones y la ficha técnica de desarrollo de hardware y software del control de riego.
Tipo: Tesis
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CARRERA DE COMPUTACIÓN
TESIS PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN INFORMÁTICA
TEMA: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE RIEGO AUTOMATIZADO Y CONTROLADO POR UNA PLACA ARDUINO PARA LA FINCA “LA LUCIA”
AUTOR: WILLIAM R. CERVANTES RODRÍGUEZ
TUTOR: ING. FERNANDO RODRIGO MOREIRA MOREIRA, MBA.
CALCETA, JULIO 2016
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DERECHOS DE AUTORÍA
William Rolando Cervantes Rodríguez, declara bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional, y que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración se cede los derechos de propiedad intelectual a la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López, según lo establecido por la ley de Propiedad intelectual y su reglamento.
iv
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL
Los suscritos integrantes del tribunal correspondiente, declaran que han APROBADO la tesis DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE RIEGO AUTOMATIZADO Y CONTROLADO POR UNA PLACA ARDUINO PARA LA FINCA “LA LUCIA” , que ha sido propuesta y desarrollada y sustentada por William Rolando Cervantes Rodríguez, previa la obtención del título de ingeniero en Informática de acuerdo al REGLAMENTO PARA LA ELABORACIÓN DE TESIS DE GRADO DE TERCER NIVEL de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López.
ING. ORLANDO AYALA PULLAS, Mg. ING. MARLON NAVIA MENDOZA, Mg. MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL
ING. DANIEL A. MERA MARTÍNEZ, Mg. PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
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AGRADECIMIENTO
A la Escuela Superior Politécnica de Manabí Manuel Félix López que me dio la oportunidad de una educación superior y en la cual he forjado mis conocimientos profesionales día a día;
A los propietarios de la Finca La Lucia por las facilidades durante la implementación del sistema en sus instalaciones;
A los catedráticos por impartir sus conocimientos en clases durante el transcurso de la carrera como profesional, y
A mis Padres, a mi Esposa y mi mayor fuerza e inspiración mi Hija les agradezco por ayudarme a conseguir el sueño de ser un profesional.
vii
CONTENIDO GENERAL
DERECHOS DE AUTORÍA ................................................................................. ii CERTIFICACIÓN DE TUTOR ............................................................................ iii APROBACIÓN DEL TRIBUNAL ......................................................................... iv AGRADECIMIENTO ........................................................................................... v DEDICATORIA ................................................................................................... vi CONTENIDO GENERAL ................................................................................... vii CONTENIDO DE CUADROS ............................................................................. ix CONTENIDO DE GRÁFICOS ............................................................................ ix CONTENIDO DE FOTOS................................................................................... x RESUMEN ......................................................................................................... xi PALABRAS CLAVE............................................................................................ xi ABSTRAC ......................................................................................................... xii KEYWORDS ..................................................................................................... xii CAPÍTULO I. ANTECEDENTES ........................................................................ 1 1.1.PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................ 1 1.2.JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 3 1.3.OBJETIVOS ................................................................................................. 5 1.3.1. OBJETIVO GENERAL.............................................................................. 5 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 5 1.4.IDEA A DEFENDER ..................................................................................... 6 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ...................................................................... 7 2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA FINCA “LA LUCIA” ......................................... 7 2.2. SISTEMA DE RIEGO ................................................................................. 7 2.2.1. RIEGO POR ASPERSIÓN ....................................................................... 8 2.2.2. INSUMOS DE IRRIGACIÓN .................................................................... 9 2.3. TECNIFICACIÓN DE PROCESOS DE RIEGO ........................................... 9 2.4. DOMÓTICA ............................................................................................... 10 2.4.1. ELECTRÓNICA ...................................................................................... 10 2.4.2. AUTOMATIZACIÓN ............................................................................... 11 2.5. PLATAFORMA ARDUINO......................................................................... 12 2.5.1. SOFTWARE ........................................................................................... 12 2.5.2. HARDWARE .......................................................................................... 13
Figura 4. 9 Simulación de reporte de procesos efectuados del control de riego
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RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue crear un control automatizado de sistema de riego basado en una placa Arduino mega en la Finca “La Lucia” del sitio La Pita – Parroquia Canuto – Cantón Chone, lugar donde se permitió identificar la problemática y proponer la posible solución. El control automatizado del sistema de riego cuenta con varios dispositivos de hardware que complementado dicho control con teclado 4x3, Lcd de 2x12 donde el usuario accede al manejo del dispositivo de riego, mejorando el control en las actividades y procesos realizadas a diario en el área de los sembríos. Para la ejecución del control se trabajó con el método informático Hardware Libre que se usó para la elaboración de los procesos de conceptualización, administración y desarrollo en la implementación del control de riego, donde fue necesario recopilar información, determinar los sectores estratégicos para la instalación de los actuadores del riego, haciendo pruebas del control de riego en prototipos obteniendo como resultado el correcto funcionamiento del control. Finalmente se sometió a prueba en campo real donde el usuario verificó, y el autor demostró su buen funcionamiento, obteniendo los resultados favorables en el buen control del uso de agua en los sembríos de la Finca “La Lucia”.
PALABRAS CLAVE
Módulos Rtc, Modulo Relé, Arduino Mega, Sistema de riego, Tecnificación.
El agua es tal vez el más importante de los recursos naturales, pues de él dependen la subsistencia de la población, la flora y la fauna, y la continuidad de la industria. En el actual estado del planeta, y con las presentes condiciones climáticas a escala global, este recurso y su gestión es causa de conflictos a escala local, regional, nacional e internacional.
Sin embargo, hay situaciones en las que no se le da un buen control o manejo de este líquido vital. Como en el caso de la agricultura, es entonces que los agricultores se ven en la necesidad de mejorar estos problemas más aun cuando esta situación se da en lugares donde el agua es escasa, como lo es en la zona de Canuto, La Pita, específicamente en la finca La Lucía. Siendo el principal problema no poseer un sistema de riego seguro y eficaz, que mejore la utilización del recurso hídrico; ahorrando además costos al contratar menor cantidad de obreros que se dediquen al riego de las plantaciones.
A pesar de que en los últimos años se han desarrollado sistemas para la determinación, automatización y control del riego, son pocos los sistemas que han encontrado en la práctica una aceptación considerable. Esto se debe principalmente a la alta demanda de tiempo, trabajo y capacitación para operar y alimentar de datos e información estos sistemas; además, no se tiene el suficiente conocimiento sobre los resultados que estos tienen sobre el consumo de agua y los rendimientos de los cultivos o plantas, así como los elevados costos de la tecnificación de los sistemas para el control de riego obligando a la mayoría de los productores a depender de la bondad de las lluvias en la época de invierno para la obtención de sus productos (Lugo et al., 2011).
En la actualidad la sistematización de los procesos es una necesidad, convirtiéndose en una herramienta indispensable, por lo que sistematizar el
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sistema de riego para el cultivo de la finca “La Lucía” es dar solución a los problemas que se suscita, tales como el desperdicio del líquido vital porque este no cuenta con un control adecuado del agua y el exceso de esta en el suelo provoca la pérdida del cultivo, por ello la necesidad de implementar un sistema de riego automatizado que brinde una solución, dinámica, confiable y eficiente, con el fin de optimizar la productividad en las cosechas conociendo los requerimientos de riego necesarios para satisfacer la demanda de los cultivos en época de lluvias o en época seca, cuando la producción agrícola depende completamente del agua de riego.
Con tales antecedentes el autor se plantea la siguiente interrogante:
¿Cómo mejorar el sistema de riego en las plantaciones de la finca “La Lucía”?
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Los sembríos, invernaderos y jardines en la Finca “La Lucia” se beneficiaran con la implementación de la automatización del sistema de riego ayudado por una placa Arduino y actuadores al sistema de irrigación en un área de 100 metros, permitiendo controlar el encendido y apagado de las bombas o válvulas electrónicas que permiten el riego de los cultivos, lo que mejorará el agro y por ende la producción, además del estilo de vida, evitando el desperdicio innecesario del líquido vital, puesto que actualmente su gestión y consumo es objetivo prioritario de organismos internacionales, gobiernos nacionales y de organizaciones no gubernamentales (Miguel et al , 2010).
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Implementar un sistema de riego automatizado y tecnificado que permita que los procesos de irrigación se lleven de manera eficaz y eficiente en las áreas de los cultivos agrícolas de la finca La Lucia del Sitio La Pita.
Desarrollar los procesos de análisis, diseño y programación de códigos necesarios para la configuración del sistema de riego. Realizar prototipos de pruebas con la tarjeta Arduino y verificar el comportamiento de este con los distintos dispositivos a realizar la tesis. Implementar la automatización al sistema de riego en el área que se cultiva en la Finca “La Lucía”.
La Finca “La Lucia” ubicada en Chone, Canuto específicamente en la Piñuela cuenta con terrenos que son ocupados como potreros y sembríos, los cuales como todo terreno es utilizado para un propósito agrícola el que necesita de un sistema de riego, que cumpla con las necesidades de cada uno de los tipos de procesos en los sembríos y usos que se le da al líquido vital el agua.
Los sistemas de riego ofrecen una serie de ventajas que posibilitan racionalizar el agua disponible. Cualquier sistema de riego debe someterse a un estudio previo para determinar si es el más idóneo, tomando en consideración desde el tipo de vegetación, hasta la forma de distribuir el agua para obtener el mejor rendimiento. Los instrumentos de control de riego: programadores, higrómetros, detectores de lluvia, entre otros, deben distribuirse en función de la orografía, las capacidades hídricas del suelo, las plantaciones García y Briones (2009).
Así mismo expresa García y Briones (2009) que existen muchos y variados sistemas de riego, los cuales se encuentran en permanente revisión, ya que se trata de una tecnología joven que se ha ido desarrollando al mismo tiempo que ha avanzado la sociedad del bienestar. Las zonas verdes han pasado de ser un lujo a una necesidad y el riego es la operación más importante para mantenerlas.
Red General de Riego. Las redes de riego se componen de varios tramos de canalizaciones:
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De acuerdo a García y Briones (2009) el riego por aspersión Es aquel sistema de riego que trata de imitar a la lluvia. Es decir, el agua destinada al riego se hace llegar a las plantas por medio de tuberías y mediante unos pulverizadores, llamados aspersores y, gracias a una presión determinada, el agua se eleva para que luego caiga pulverizada o en forma de gotas sobre la superficie que se desea regar.
Para conseguir un buen riego por aspersión son necesarios:
2.2.1.1. RIEGO CON ASPERSORES
El reparto de agua se efectúa de acuerdo con una pluviometría prefijada, y es un sistema idóneo para superficies geométricamente regulares y de una amplitud considerable. Los principales tipos de aspersores son: Aspersor de impacto y aspersor de turbina. Según la presión de funcionamiento, los aspersores pueden catalogarse en: Baja presión, con presiones de hasta 1. kg/cm2 y radios de alcance hasta 12 metros; media presión, presiones entre
