El proyecto ganador 2019

XXIX FENCYT 2019

 

Sistema de riego automático

 

 

I.- RESUMEN

 

Cada vez a nivel mundial hay disminución del porcentaje de agua dulce. En nuestro medio los sistemas de riego desperdician este líquido, tanto que la eficiencia de aprovechamiento es alrededor del 35%. Por lo que en el presente trabajo proponemos un sistema automatizado de control de riego que evita el desperdicio de agua, controlando el riego solo con la cantidad de agua necesaria. Además, teniendo en cuenta que como parte del área de CTA en el Quinto Grado de Educación secundaria se desarrolla contenidos temáticos de electrónica, proponemos la construcción de un KIT electrónico controlado por la plataforma ARDUINO que ayude a nuestro propósito.

Su construcción se ha realizado desde el diseño hecho por computadora en el software PC WIZARD, revelado en circuito impreso, luego soldando componente por componente, para finalmente realizar las pruebas.

 

Al hacer las pruebas se pudo comprobar que el sistema utiliza solo el agua necesaria para mantener húmedo la tierra de lo cultivo.

 

II.- BREVE MARCO TEÓRICO

El agua en el mundo. Solo el 2.5% de toda el agua existente en el planeta es agua dulce, o sea para consumo humano. De esta, la mayoría es inaccesible, está en los glaciares. Disponemos de tan solo un 0,5% para consumo y que es subterránea o superficial.

 

Consumo en

Promedio mundial

Agricultura

65%

Industria

25%

Consumo humano

10%

 

En nuestro país el índice de eficiencia en el uso del agua es;

Consumo en

Índice de eficiencia

Agricultura

30 – 35%

Consumo humano

40 – 45%

Industria

45 – 50%

 

Riego automático. Es un sistema para distribuir agua a las plantas de manera controlada, por medio de sistemas de aspersión o goteo. Este sistema permite distribuir el agua en la ubicación, cantidad, frecuencia y horario que se desee. Un sistema de riego automático es una de las opciones más cómodas y productivas para regar, permite ahorrar tiempo y garantiza que las plantas y el césped se mantengan verdes y sanos.

Utilizando microcontroladores programados, el riego automático es un sistema electromecánico que sustituye eficazmente al sistema de riego tradicional, con lo que se ahorra tiempo y se puede asistir oportunamente a la necesidad de agua de los cultivos vegetales.

 

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

 

¿Es posible el diseño y construcción de un prototipo electrónico automático que controle el riego de un jardín o cultivo de plantas?

 

HIPOTESIS. - El diseño y construcción de un prototipo electrónico automático de control de riego permite optimizar el uso de agua en el riego de un jardín o cultivo de plantas, así como el de monitorear condiciones de humedad, presión y temperatura ambiental. Y al mismo tiempo sirve como material de experimentación en el área de Ciencia y Tecnología.

 

Objetivos de la investigación

   Contribuir con el uso racional de agua en sistemas de riego, utilizando un prototipo electrónico.

   Ensamblar circuitos electrónicos para construir una estación meteorológica y un control automático de riego controlado por ARDUINO.  

 

IV. MATERIALES

 

          Transistores 2N2222A

          3 placas ARDUINO NANO

          1 sensor de humedad, presión y temperatura DHT22

          1 sensor de presión BMP180

          2 sensores de humedad terrestre

          2 resistencias LDR

          Regulador 7805

          Pantalla LCD 16x2

          4 micro relay

          2 mini bomba de agua sumergible

          Conectores molex

          Mini batería 12v. o panel solar

 

 

MÉTODOS. Los pasos que hemos seguido son:

a)     Diseño de los circuitos utilizando el software PCB, y que luego permite imprimir en impresora láser el negativo del circuito impreso en un papel fotografía.

b)     Con el método de transferencia del calor pasamos del papel impreso del circuito a la placa de fibra de vidrio con cobre que tienen mayor calidad y rendimiento. Luego se revela introduciéndolo en solución de cloruro férrico. Se quita el tóner de la placa lavándolo con agua y detergente.

       Finalmente, con un mini taladro se hacen las perforaciones para insertar las terminales de los componentes electrónicos, las cuales lo soldamos uno por uno según el esquema final generado por el PCB Wizard.

 

 

V.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Se ha construido:

                             

A.- ESTACION METEOROLOGICA

                Un microcontrolador ARDUINO NANO programado adecuadamente, cuya entrada D8 recibe datos del sensor DHT22, capta la temperatura y humedad ambiental. Las entradas A4 y A5 reciben datos sobre presión atmosférica y variaciones de elevación, la entrada A7 recibe de un LDR datos sobre nivel de iluminación. Estos datos son mostrados en una pantalla LCD 16x2 constantemente.

 

B.- SISTEMA DE RIEGO AUTOMÁTICO

Un microcontrolador ARDUINO NANO programado adecuadamente, cuya entrada D8 capta el nivel de humedad del suelo, y su salida D13 controla por medio de un relay el encendido o apagado de una mini bomba; ordena al sistema que se ejecute el riego. Pero, la mini bomba se activa solo cuando un sensor LDR recibe señal de luz solar o de una linterna o incluso de robot monitor, cada vez que éste pasa cerca. Cuando haya suficiente humedad el sistema deja de regar así se le siga enviando señal de luz.

 

VI.  CONCLUSIONES

El presente proyecto nos ha permitido conocer la estructura y funcionamiento básico de un sistema de monitoreo de temperatura, humedad, presión, luminosidad, así como un circuito controlado por un sistema ARDUINO para riego automático, lo cual se convierte no solo en motivo de distracción o hobbie sino de ser útil para ir monitoreando un sistema de riego automático que permite administrar eficientemente el consumo de agua.

                Su funcionamiento nos ha permitido comprobar que el uso del agua es eficiente usando este sistema de riego automático.

 

BIBLIOGRAFIA

 

•  https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/el-consumo-de-agua-en-porcentajes.asp

•   http://www.ana.gob.pe/contenido/el-agua-en-cifras •   MINEDU. Texto de CTA 5 sec. 2016

•   http://panamahitek.com/medidor-de-condiciones-ambientales-con-arduino/

•   http://www.kitelectronica.com/2016/02/tutorial-sensor-cny70.html •  https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/el-consumo-de-agua-en-porcentajes.asp

•   http://www.ana.gob.pe/contenido/el-agua-en-cifras

•   http://www.fao.org/nr/water/aquastat/countries_regions/PER/indexesp.stm

•   https://www.lampadia.com/analisis/recursos-naturales/el-agua-es-abundante-en-el-peru/

 

DESCARGAR

 

 

Tríptico

 

 

 

 

 

Imágenes

Materiales

 

 

Diseño en PCB Wizard

 

 

Revelado y quemado del circuito impreso

 

Componentes electrónicos

Modulo de estación meteorológica

 

Modulo de riego automático

 

Pruebas en laboratorio

 

 

Módulo de riego automático

 

 

Prueba en jardin real

 

 

 

Prototipo