La problemática que versa en este proyecto, se enfoca en la poca disponibilidad que tienen las personas para mantener hidratados los cultivos o jardines domésticos, es decir, evitar que sufran deterioro por falta de hidratación.
Conscientes de que muchas personas les agrada el hecho de realizar sus propios cultivos, con plantas ornamentales en jardines o crear huertos para la siembra de hortalizas, permite que las personas bajen el nivel de estrés y consigan mejorar la salud. Sin embargo, el mantenimiento se torna un problema cuando de regar las plantas se trata, hay quienes deciden contratar personas para el cuidado de sus jardines, otros, ceden tiempo para cuidar sus cultivos, pero no mantienen constancia y termina fallando el control y cuidado de los mismos.
Sin embargo, se podrían enumerar varios factores como el tiempo, la cantidad de agua que debe suministrarse, que inciden mucho en el cuidado de un cultivo. Otro factor importante es el calentamiento global, que está provocando la disminución de la masa de hielo de los glaciares, lo que tiene como consecuencia 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, se observa que aproximadamente el 70% del agua se utiliza para el riego. Basado en estas cifras, se hace esencial hacer un uso eficiente de agua mediante riegos tecnificados [1].
Por otra parte, esta propuesta se centra en el riego automático de los cultivos, empleando tecnología de bajo costo, al servicio de las personas. La idea central es integrar la placa Arduino con sensores de humedad para medir los niveles de hidratación del suelo y sensores de temperatura para medir la humedad del aire, de modo que se active o no la señal que da paso al riego automático.
Los sistemas de riego siempre han sido importantes para el hombre que comenzó a cultivar todo tipo de semillas. Desde las antiguas civilizaciones se han utilizado [2]. Se ha difundido que en varias regiones del mundo existen cultivos tradicionales que dependen exclusivamente de la lluvia para su hidratación, tal es el caso del arroz, que ante la falta del riego natural, se establecen otros mecanismos para mantener la producción, por ejemplo, el riego por inundación destinado para cultivos grandes. Frente a esto, la propuesta pretende extrapolar la solución y llevarla a esquemas reducidos como los jardines domésticos, donde el terreno y las plantas tienen una limitación considerable.
A nivel didáctico, se desea reducir la brecha entre el uso de la tecnología y la formación teórica que reciben las áreas de sistemas computacionales. Combinando componentes de la electrónica computacional con el desarrollo de software, se logra contribuir con el desarrollo de destrezas del Ingeniero en Sistemas Computacionales. Trabajos anteriores revelan que en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Bogotá, Colombia, se implementó un modelo a escala del sistema de riego automatizado, el cual es alimentado con energía solar fotovoltaica. Dicho sistema permite el ahorro de energía para comprobar el funcionamiento de este tipo de sistemas en condiciones climáticas de Bogotá, donde se miden señales analógicas en una finca de aguacates [3].
Esta iniciativa, al igual que otras, tiende a automatizar sistemas creando centros de control y monitoreo que optimicen recursos como el tiempo, la mano de obra, entre otros. Para mejorar los procesos, haciéndolos cada vez 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 se encuentra apoyando todos los campos del conocimiento, y de una manera especial al agro. Nuevos avances han permitido optimizar el aprovechamiento de los recursos naturales, logrando aumentar la producción agrícola [5]. Por lo antes expuesto, se confirma que de no llevar un control correcto del agua, esto puede resultar costoso, dañar cultivos e incluso dañar la calidad del suelo, por lo cual es necesario contar con sistemas de riego que integren la tecnología moderna [6].
A través de otros trabajos se obtuvo que la medición de la humedad en el suelo permite tomar decisiones sobre cuándo realizar la hidratación del mismo, además permite medir el tiempo que debe durar el riego. El sistema se basa en la necesidad de conservar los cultivos hidratados [7]. Para medir los estados de humedad, se requiere la ayuda de sensores que emitan señales que son recogidas vía Bluetooth con la aplicación móvil, la cual procesa esta información y determina cuándo establecer el riego de forma automática. El control y la automatización resultan cada vez más importantes en el campo de la industria, así como en el campo de la ingeniería. Identificar una necesidad y crear soluciones basadas en sistemas permiten crear oportunidades de desarrollo [8].
Este proyecto está enfocado al control automático de un sistema de riego que permite que los cultivos permanezcan hidratados y obtengan una mejor calidad en los productos finales. En [9] se implementó un paquete tecnológico para el monitoreo ambiental en invernaderos con el uso de hardware y software libre. Considerando la construcción y adaptación de sensores para medir las variables climatológicas dentro y fuera de un invernadero, la construcción y adaptación de interfaces electrónicas permitieron capturar los valores de los sensores y con el desarrollo de software se logró procesar y organizar los datos para su correcta interpretación.
Como fruto de una revisión bibliográfica se encontró que existen diferentes métodos de riego, siendo el riego por goteo el más utilizado por su bajo coste. Consiste en llevar el agua por medio de tuberías de plástico pequeñas a lo largo de las hileras de las plantas para proporcionar agua de manera lenta y localizada gota por gota [10][11]. En el mundo agrario, la jardinería ofrece un servicio más exigente, debido a que trata de realizar trabajos concretos de manera eficiente, satisfaciendo las necesidades del cliente y aumentando la producción [12]. El sistema de riego automático está desarrollado para aplicarse en huertos verticales. Sin embargo, se podría aplicar la solución a cualquier tipo de cultivo, donde la extensión de terreno no sea muy grande, es decir, aplicado a las áreas verdes de los hogares. Hay que considerar que el sistema de riego permite la recirculación del agua, impulsada por una bomba sumergible, la que incluye una solución hidropónica nutritiva [13]. El coste de automatización es una de las principales motivaciones para desarrollar el proyecto. A esto se le añade el uso de la plataforma Arduino, la cual contribuye a la economía por tener precios accesibles. La implementación de los sistemas de control brinda flexibilidad para crear programas a medida y manejar datos en comparación con otras plataformas.
Es claro que se presentan inconvenientes cuando los cultivos son abandonados por periodos prolongados de tiempo. En ocasiones, las plantas mueren por la incidencia del sol y por falta de humedad en sus raíces. Además, el excesivo consumo de agua al momento del riego produce 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 la condición que forma su ecosistema. Esto justifica el uso del sensor de humedad.
El principal objetivo del sistema es mantener las plantas hidratadas minimizando el trabajo de los seres humanos. Mediante un sistema de riego automático que es manejado mediante una aplicación móvil que recibe las señales de la placa Arduino por medio de la tecnología Bluetooth. Dichas señales notifican el estado de humedad del suelo.
Para una mejor comprensión de este trabajo, se divide de la siguiente manera: en la sección 2, se detalla la metodología a emplearse, así como los materiales que se utilizaron en la implementación del sistema. En la sección 3, se presentan los resultados obtenidos y las características del sistema. En la sección 4, se describen las principales conclusiones.