Desarrollo y construcción de un sistema de riego autosustentable

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1 Tlamati Sabiduría Volumen 8 Número Especial 2, Octubre r. Encuentro de Jóvenes en la Investigación de Bachillerato-CONACYT Acapulco, Guerrero 4, 5 y 6 de octubre 2017 Memorias Desarrollo y construcción de un sistema de riego autosustentable Ángel Josué Albañil Rendón (Becario) khamiss_1200@outlook.es Unidad Académica Preparatoria No. 38, Universidad Autónoma de Guerrero. Gustavo Adolfo Alonso Silverio (Asesor) gsilverio@uagro.es Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Guerrero. Introducción. El sector agrícola ha tomado importancia dentro del campo de la ingeniería debido a la producción en masa de los distintos productos alimenticios y ganaderos, en un país productor como México es de suma importancia apoyar a los sectores agrarios ya que permiten un mayor desarrollo de la economía nacional e internacional. Para ello la implementación de sistemas de riego ha sido de gran ayuda, abarcando grandes campos de terreno y llevados a cabo con gran eficiencia, el problema han sido los costos elevados de este, la dificultad para saber la cantidad de agua requerida individualmente; debido a que cada porción de terreno funciona de manera distinta y haciendo que la planta crezca más lento o más rápido. El trabajo presentado en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Electrónica (IPN) llevado a cabo por la C. Gabriela Carolina Mendoza Samperio lleva por nombre Sistema de Riego Automatizado y han presentado grandes avances a la automatización de sistemas tratando de imitar la lluvia a través de los aspersores, trabajando con motores de corriente alterna para su alimentación, pero aun sin llevar un control digital del sembradío, ellos afirman que la reducción del tiempo será ventajosa asegurando que los resultados serán favorables y de bajo costo. Yendo más allá de la automatización por botones la electrónica ha tomado cartas en el asunto desarrollando sensores de humedad, de lluvia así como también microprocesadores que censen la información obtenida de cada uno de ellos dando un resultado a la computadora

2 Tlamati Sabiduría Volumen 8 Número Especial 2, 2017 permitiéndole tomar acciones a partir de un comando y ejecutarlas de forma autónoma permitiendo que la mano humana cada vez este menos involucrada. Haciendo énfasis en este aspecto App Inventor permite crear aplicaciones para el fácil manejo de estos microprocesadores, aun siendo de nivel inicial en programación la interfaz es sencilla de utilizar. La clave de su popularidad se debe al sin fin de herramientas disponibles, desde sencillos botones para encender y apagar hasta recuadros de datos. Objetivos Objetivo General: El propósito principal de este trabajo es la implementación de las nuevas tecnologías a un campo de desarrollo económico como lo es la agricultura, disminuyendo el desgaste físico y entrando a la era de las maquinas autónomas sin olvidar el uso de energías renovables. Objetivos Específicos: Adquirir conocimientos de programación para el fácil manejo de los microprocesadores Seleccionar el microprocesador adecuado para el trabajo (Arduino Uno) Conocimientos básicos de electrónica para alimentar de la mejor manera el sistema Generar código de programación eficiente que no requiera que el agricultor intervenga Realizar un enlace entre la computadora y el Arduino con la finalidad de introducir los códigos Alimentar el sistema para detectar fallas Implementar el concepto de sustentabilidad Metodología El esquema de solución permite explicar agrandes rasgos cual es el procedimiento a seguir permitiendo definir entre lo real y lo ficticio, resulta una gran herramienta a la hora de delimitar tu área posibilidades:

3 Memorias del 4 Encuentro de Jóvenes en la Investigación de Bachillerato-CONACYT Acapulco, Guerrero 4, 5 y 6 de octubre 2017 PROBLEMATICA Costos elevados Mal uso del agua Falta de conocimientos de energías limpias Genera Genera Genera Desgaste laboral Producción no eficiente Motores alimentados por gasolina SOLUCION Sistema de Riego Autosustentable La problemática dentro del sector agrario son los COSTOS ELEVADOS de los sistemas de riego, esto genera que los agricultores tengan un DESGASTE LABORAL pues se ven obligados a estar más horas dentro de los sembradíos. El mal uso del agua es otro gran problema ya que mucha AGUA ES DESPERDICIADA y la planta no la provecha a esto se encadena el concepto de FALTA DE EFICIENCIA. En los casos es que se cuenta con un sistema de riego la ALIMENTACIÓN ES POCO ECOLÓGICA y si bien los motores no consumen gasolina la electricidad es otro factor anti ambientalista. Para solucionar estos problemas se llevó a cabo un prototipo de un sistema de riego que permitía regar tres plantas para ello la metodología fue la siguiente:

4 Tlamati Sabiduría Volumen 8 Número Especial 2, 2017 Materiales 1. Arduino: la página Arduino.Cl dice Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado para artistas, diseñadores, como hobby y para cualquiera interesado en crear objetos o entornos interactivos. 2. Modulo Relevador Sencillo de 10 Amp: es un interruptor de corriente termo magnética que impide el paso de corriente a menos que se cumplan condiciones en los dos pares de entradas 3. Sensor de humedad: Este sensor tiene la capacidad de medir la humedad del suelo. Aplicando una pequeña tensión entre los terminales del módulo YL-69 hace pasar una corriente que depende básicamente de la resistencia que se genera en el suelo y ésta depende mucho de la humedad. Por lo tanto al aumentar la humedad la corriente crece y al bajar la corriente disminuye. 4. Inversor de corriente: Su función es convertir un flujo de corriente directa en corriente alterna permitiendo conectar aparatos caseros, también tiene una entrada USB de 5V ideal para alimentar el arduino. 5. Cable AWG cal. 20: al ser un cable muy delgado no permite voltajes muy altos pero es ideal para mover señales y códigos por todo es sistema. 6. Protoboard: Es una extensión de la entradas tanto analógicas como digitales disperso en un tabla y facilita unir un par de señales a través de un punto también es encargada de transmitir la corriente positiva y negativa 7. Dupones: Más que nada su función es mover los 5 V que genera el arduino así como y también de enviar y recibir señales provenientes del arduino o los distinto sensores 8. Bomba de pecera 9. Resistores: Su función es regular el paso de corriente impidiendo las sobrecargas y evitando que algún circuito se queme. 10. Leeds: asistidos por una entrada analógica su función es visual ya que sirven como indicadores 11. Batería de luz Solar: estas beterías se caracterizan por ser de ciclo completo y son ideales para almacenar la energía solar. 12. Panel Solar: Un panel únicamente para efectos de prueba.

5 Procedimiento: Memorias del 4 Encuentro de Jóvenes en la Investigación de Bachillerato-CONACYT Acapulco, Guerrero 4, 5 y 6 de octubre Para empezar fue necesario realizar los códigos necesarios para unir el arduino con todo el sistema, para ello el micro controlador tiene su propia App dentro de él, los códigos deben ser escritos con programación normal e ir indicando los pines de salida y los pines de entrada Este es un ejemplo del Mulo Hc05 utilizado para unir el teléfono con el arduino. 2. Una vez listo el comando debe cargarse al Arduino para ello dispone de un cable con entrada USB, como el código contiene códigos con led debemos pasar corriente a la protobard y con los dupones sacar la señal digital de los puerto 4-9 para realizar las pruebas también se cargaron la estadísticas de los sensores de humedad y se marcaron las estradas de los puertos analógicos en un intervalo de 1 a 1023 cuando los códigos estuvieron listos y los sensores calibrados el sistema del relevador debía ser instalado. Primeras pruebas con el relevador sencillo y el relevador solido

6 Tlamati Sabiduría Volumen 8 Número Especial 2, La bomba de pecera tenía que ser alimentada con 120 Volts mientras que el arduino solo con 5 para ello se instaló un relevado de corriente que se activaría con un 1 analógico y permitiría el flujo de corriente impidiendo que el Arduino se quemara pero alimentando la bomba solo cuando el código lo dijera, así pues estaban los prototipos en prueba hasta que los resultados fueron favorables. 4. Pasamos al parte de auto sustentabilidad y para ello un inversor de corriente, una batería solar así como también un panel solar fueron los indicados, la Facultad de Ingeniería de la UAGro contaba con ello por lo que no resultó difícil la implementación, solo teníamos que recargar la batería y la corriente llegaría hasta el relevador permitiendo conectar todo el sistema. Panel de solar Instalado en la azotea de la Torre de Ingeniería 5. Después de esto pasamos de simples prototipos a realizar la maqueta final, el propósito es que los cables, el tanque de agua, la batería el inversor no la bomba sean visibles, para ello se realizó el prototipo en forma de caja con la tres planta de prueba la frente y la manguera lo menos visibles, adicionalmente se colocaron led indicadores de humedad en rojo si hacía falta agua y verde en caso contario 6. El resultado fue concluido de la manera esperada aunque también de realizó un video de prueba para mostrar en la exposición que se llevara a cabo en Acapulco.

7 Resultados Memorias del 4 Encuentro de Jóvenes en la Investigación de Bachillerato-CONACYT Acapulco, Guerrero 4, 5 y 6 de octubre 2017 Los resultados obtenidos durante la prueba muestran una importante ayuda en el crecimiento de la planta, dando un apoyo optimo al crecimiento, los resultados se basa en propuestas futuras debido a que el crecimiento de una planta es lento y no se disponía de suficiente tiempo para realizar un análisis detallado, los resultados finales aparecerán solo en la exposición pues para esa fecha los datos ya serán más aceptables. Conclusiones Por último y para concluir se menciona que le sistema de riego es un modelo a escala y que la implantación de sensores de humedad es indispensable para el buen control de la planta, esperando que en futuras generaciones la tecnología sea aún más avanzada, puede sustituirse el sensor por una cámara térmica de alta resolución la cual podrá arrojar datos de una zona más grande y medir la humedad más fácil, claro que ahora no contamos con tales avances

8 Tlamati Sabiduría Volumen 8 Número Especial 2, 2017 Referencias bibliográficas sp.pdf