Proyecto: Sistema de Riego Automatizado

El proyecto del "Sistema de riego automatizado" en definitiva fue uno de los proyectos más versátiles en los que participé ya que la idea era aplicable a distintas materias, ejecutando un prototipo a escala para:

Actuadores Eléctricos, materia del 7mo semestre, dictada por la prof. Patricia Borges.
Laboratorio de Control Automatizado, dictada por la prof. Nervelis Díaz

Además de más adelante descubrir que se trataba de una propuesta factible para la implementación de un control difuso, materia dictada por el Prof. Ángel Ramos.

De igual manera se diseñó para ser implementado a escala real (30x15m) cómo un invernadero para satisfacer los requerimientos de riego de diversos tipos de plantas y en distintas fases de crecimiento al mismo tiempo.

Para facilitar su programación mediante la aplicación de lógica difusa se realizaron simulaciones con el software Matlab.

El Proyecto

El sistema de riego automatizado es un proyecto desarrollado por:

• Anibal Perales 
• Chris Urbaez
• Kevin Sarmiento

En su etapa de prototipo a escala, el sistema de riego cuenta con la capacidad de realizar el riego de plantas en etapa de germinación, tomando en cuenta la humedad en tierra mediante un sensor DHT11  y un sensor resistivo para captar la temperatura, los cuales envían una señal digital que permite activación de un motor AC y una bomba de agua para efectuar el riego de las plantas.

Pero...

¿Cómo hace esto?

Gracias a un microcontrolador ATMEGA 328P en una placa Arduino, programado mediante su propio entorno de desarrollo basado en lenguaje C++, cuyo código de programación permite realizar unca comparación entre la humedad y la temperatura leída a través de los distintos sensores y las necesarias para realizar el riego.

(Sensor DHT11)

Estas lecturas pueden ser vistas en la pantalla LCD 16x2.
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Ejemplo: Si la temperatura es superior a 30ºC y la humedad en el ambiente es superior a 40%, el sistema activará el carro de riego (Esto puede variar de acuerdo al tipo de planta).

De otro modo, con una temperatura más baja, o una humedad mayor, el sistema no se activará, o lo hará una cantidad menor de veces. De acuerdo a esta programación resulta viable, e ideal la aplicación de lógica difusa para su programación. 

Ejemplo de la aplicación de lógica difusa:

Una vez la comparación es realizada, para la activación del carro y por acción del mismo codigo en el microcontrolador, este envía un pulso a través de la salida digital preestablecida para esto, sin embargo, dicho pulso es insuficiente para la polarización de un relé de 12v, por lo que se implementó un circuito adicional.

Este circuito cuenta con el uso de un transistor en el cual al recibir el pulso del Arduino en su base, permite el paso del voltaje que recibe en el colector, en este caso, de una fuente de 12v, y lo envía hacia el emisor, de este modo el voltaje es recibido por el relé, polarizándose y permitiendo el paso a través de este de la corriente alterna necesaria para la activación del motor. 

Video del funcionamiento:

Materiales

• Varas roscadas 
• Tuercas 
• Carriles de aluminio (los mismos que usan los ventanales) 
• Madera 
• Clavos 
• Tornillos

El carro fue elaborado con una base de madera, un motor de microondas, dos engranajes conectado uno al motor AC y el otro a unas ruedas diseñadas con dos perillas de puerta y dos ruedas de silla de escritorio conectadas por un tubo de PVC.

El tubo de riego fue hecho con un tubo de PVC de media pulgada, con una manguera de silicón conectada a una bomba de pecera (de baja presión), suficiente para bombear agua a una altura menor de 80 cm.

Implementación

(Abrir la imagen haciendo click sobre esta para una mejor lectura)

Motivados por la Alcaldía del Municipio Plaza a cargo del alcalde Rodolfo Sanz y el interés que este había demostrado en el proyecto, se comenzó a elaborar el diseño a escala real capaz de cubrir un espacio de 30x15m.

Para su diseño se hicieron todos los cálculos pertinentes en cuanto a estructura, capacidades, materiales... Contando  con presupuestos los cuales solo requerirían una actualización a la fecha actual.

Esta propuesta de diseño a escala real consiste en un carro de riego capaz de realizar surtir a plantas en tres fases distintas de crecimiento, permitiendo además la adición de insecticidas o fertilizantes al agua, lo cual hace más sencilla su distribución uniforme sobre toda la plantación.

¿Cómo lo logra?

Este sistema es impulsado por un motor de alto torque y un sistema de cadenas que permiten su movimiento a través dé ríeles.

Para reducir el peso, el sistema es diseñado con el uso de tuberías de PVC, las cuales cumplen la función de estabilizar el carro y transportar el tubo que cuenta con los aspersores (este si de material distinto) conectado a una manguera que realiza el suministro de agua.

El sistema es capaz de decidir qué sector del invernadero va a ser regado mediante su programación, esta decide la electroválvula que se activará de acuerdo al sector que necesite ser regado según los requerimientos de la planta. 

Esta programación podrá ser seleccionada a través de una interfaz gráfica en la cual el usuario puede elegir qué especie de planta se va a sembrar y el sector del invernadero que esta ocupará, permitiendo no tener una sino hasta seis especies distintas y en distintas fases de crecimiento en el invernadero (dividiendo el espacio planteado de 30x15, a dos sectores de 15x15).

A continuación, una presentación realizada en el software Prezi, en la cual se expone parte del diseño y las capacidades de producción del sistema de riego para un área de 30x15m.

El control automático se basa en el promedio de detección de la humedad del suelo y la temperatura del ambiente (ya que poseerá varios sensores a lo largo del invernadero), de este modo se podrá configurar el riego que realizará de acuerdo a la temporada del año y la planta que se coseche en el semillero, ya que, en la programación de cada especie, poseerá una temperatura o un nivel de humedad mínimo para realizar el regado de las plantas. 

De este modo, si el sensor de humedad en la tierra no detecta una humedad lo suficientemente baja o alta (de acuerdo a los requerimientos de la planta), el sistema de riego se activará, de esta forma se logrará que las plantas siempre se encuentren en un estado óptimo para su rápido desarrollo.

Toda la estructura es diseñada mediante vigas cuadradas de más de dos metros de altura, (idealmente deberían ser de aluminio para evitar su oxidación) ya que fueron los requerimientos por parte de los interesados (La alcaldía del Municipio Plaza) entre estos requerimientos se encontraban: un bajo coste, materiales resistentes, alta funcionalidad, capacidad de riego para distintas etapas del crecimiento de la planta, capacidad para colocar distintos tipos de plantas, entre otras cosas. Sin embargo, lastimosamente, el proyecto no llego a llevarse a cabo y todo con la alcaldía del Municipio Plaza quedó en... nada... ya que siquiera hubo un rechazo o una respuesta al respecto.

Toda la documentación se encuentra guardada por si llegara a resultar algún interesado en implementarlo... O en caso de poder realizarlo con nuestros propios medios. La esperanza es lo último que se pierde...

Para cualquier información pueden consultar con cualquiera de los integrantes del proyecto, mencionados al inicio de esta publicación. 

Nos leémos!