Introducción: La Problemática del Riego Doméstico
La problemática central de este proyecto se enfoca en la limitada disponibilidad de tiempo que tienen las personas para mantener hidratados sus cultivos o jardines domésticos, lo que a menudo resulta en el deterioro de las plantas por falta de hidratación. Es sabido que a muchas personas les agrada la idea de cultivar sus propias plantas ornamentales en jardines o crear huertos para la siembra de hortalizas. Esta actividad no solo reduce el nivel de estrés, sino que también contribuye a mejorar la salud.
Sin embargo, el mantenimiento se convierte en un problema cuando se trata del riego. Algunos optan por contratar personal para el cuidado de sus jardines, mientras que otros dedican tiempo a sus cultivos, pero a menudo carecen de la constancia necesaria, lo que lleva a un control y cuidado deficientes. Factores como el tiempo disponible y la cantidad de agua necesaria inciden significativamente en el cuidado de un cultivo.
Impacto del Calentamiento Global y la Eficiencia Hídrica
Otro factor crucial es el calentamiento global, que provoca la disminución de la masa de hielo de los glaciares y, consecuentemente, la escasez de agua. Según el informe sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo, proporcionado por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), aproximadamente el 70% del agua dulce se utiliza para el riego. Basado en estas cifras, se hace esencial un uso eficiente del agua mediante sistemas de riego tecnificados [1].
Propuesta de Riego Automático con Tecnología de Bajo Costo
En este contexto, la presente propuesta se centra en el riego automático de cultivos mediante tecnología de bajo costo, accesible para todos. La idea central es integrar una placa Arduino con sensores de humedad para medir los niveles de hidratación del suelo y sensores de temperatura para monitorear la humedad del aire, lo que permitirá activar o desactivar automáticamente el sistema de riego.
Antecedentes y Evolución de los Sistemas de Riego
Los sistemas de riego han sido fundamentales para la humanidad desde que el hombre comenzó a cultivar semillas, utilizándose desde las antiguas civilizaciones [2]. Es bien sabido que en varias regiones del mundo existen cultivos tradicionales que dependen exclusivamente de la lluvia para su hidratación, como es el caso del arroz. Ante la falta de riego natural, se establecen otros mecanismos para mantener la producción, por ejemplo, el riego por inundación, destinado a cultivos de gran extensión. Frente a esta realidad, la propuesta busca extrapolar esta solución a esquemas reducidos, como los jardines domésticos, donde el terreno y las plantas tienen una limitación considerable.
Aplicación Didáctica y Desarrollo de Habilidades
A nivel didáctico, se busca reducir la brecha entre el uso de la tecnología y la formación teórica en las áreas de sistemas computacionales. Al combinar componentes de la electrónica computacional con el desarrollo de software, se contribuye al desarrollo de destrezas del Ingeniero en Sistemas Computacionales.
Investigaciones Previas y Soluciones Similares
Trabajos anteriores revelan que en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas (Bogotá, Colombia) se implementó un modelo a escala de un sistema de riego automatizado alimentado con energía solar fotovoltaica. Dicho sistema permite el ahorro de energía y fue diseñado para comprobar el funcionamiento de este tipo de soluciones en las condiciones climáticas de Bogotá, midiendo señales analógicas en una finca de aguacates [3]. Esta iniciativa, al igual que otras, busca automatizar sistemas mediante la creación de centros de control y monitoreo que optimicen recursos como el tiempo y la mano de obra, entre otros, con el fin de hacer los procesos más rápidos y eficientes.
La escasez y el mal uso del agua plantean una creciente y seria amenaza para el medio ambiente, la salud y la supervivencia de la especie humana [4]. La electrónica apoya todos los campos del conocimiento, y de manera especial al sector agropecuario. Nuevos avances han permitido optimizar el aprovechamiento de los recursos naturales, logrando aumentar la producción agrícola [5]. Por lo antes expuesto, se confirma que un control incorrecto del agua puede resultar costoso, dañar cultivos e incluso afectar la calidad del suelo. Por ello, es necesario contar con sistemas de riego que integren tecnología moderna [6].
Otros trabajos han demostrado que la medición de la humedad en el suelo permite tomar decisiones informadas sobre cuándo y por cuánto tiempo debe realizarse la hidratación. El sistema propuesto se basa en la necesidad de conservar los cultivos hidratados [7]. Para medir los estados de humedad, se requiere la ayuda de sensores que emiten señales, las cuales son recogidas vía Bluetooth por una aplicación móvil. Esta aplicación procesa la información y determina cuándo establecer el riego de forma automática. El control y la automatización son cada vez más importantes en la industria y la ingeniería. Identificar una necesidad y crear soluciones basadas en sistemas permite generar oportunidades de desarrollo [8].
Este proyecto se enfoca en el control automático de un sistema de riego que asegura la hidratación de los cultivos y contribuye a una mejor calidad de los productos finales. En [9] se implementó un paquete tecnológico para el monitoreo ambiental en invernaderos utilizando hardware y software libre. Esto incluyó la construcción y adaptación de sensores para medir variables climatológicas (tanto dentro como fuera del invernadero), la creación de interfaces electrónicas para capturar los valores de los sensores y el desarrollo de software para procesar y organizar los datos, facilitando su correcta interpretación.
Monitoreo Ambiental en Invernaderos y Riego por Goteo
Como resultado de una revisión bibliográfica, se encontró que existen diferentes métodos de riego, siendo el riego por goteo el más utilizado debido a su bajo costo. Este método consiste en llevar el agua a través de pequeñas tuberías de plástico a lo largo de las hileras de las plantas, proporcionando agua de manera lenta y localizada, gota a gota [10][11]. En el mundo agrario, la jardinería ofrece un servicio más exigente, ya que busca realizar trabajos concretos de manera eficiente, satisfaciendo las necesidades del cliente y aumentando la producción [12].
Ventajas del Sistema Propuesto
El sistema de riego automático propuesto está desarrollado para aplicarse en huertos verticales. Sin embargo, la solución podría adaptarse a cualquier tipo de cultivo con una extensión de terreno limitada, como las áreas verdes de los hogares. Es importante considerar que el sistema de riego permite la recirculación del agua, impulsada por una bomba sumergible que puede incluir una solución hidropónica nutritiva [13].
El costo de automatización es una de las principales motivaciones para desarrollar este proyecto. A esto se suma el uso de la plataforma Arduino, que contribuye a la economía por sus precios accesibles. La implementación de sistemas de control con Arduino brinda la flexibilidad de crear programas a medida para manejar datos, en comparación con otras plataformas.
Es evidente que surgen inconvenientes cuando los cultivos son abandonados por períodos prolongados. En ocasiones, las plantas mueren debido a la incidencia del sol y la falta de humedad en sus raíces. Además, el consumo excesivo de agua durante el riego puede provocar una incorrecta oxigenación de la planta [14]. Estas situaciones exigen la necesidad de automatizar el proceso de riego para asegurar que las plantas reciban la hidratación adecuada, en función de las condiciones de su ecosistema, lo que justifica el uso de sensores de humedad.
Objetivo y Estructura del Documento
El objetivo principal del sistema es mantener las plantas hidratadas, minimizando el trabajo humano. Esto se logra mediante un sistema de riego automático gestionado por una aplicación móvil que recibe las señales de la placa Arduino a través de la tecnología Bluetooth, notificando el estado de humedad del suelo.
Para una mejor comprensión de este trabajo, la estructura se divide de la siguiente manera:
- Sección 2: Metodología y materiales empleados en la implementación del sistema.
- Sección 3: Resultados obtenidos y características del sistema.
- Sección 4: Principales conclusiones.