Prototipo inteligente de control de riego tecnificado en cultivos de papa

Abstract

En Colombia se cultiva papa en latitudes que van desde los 2.000 hasta los 3.500 m.s.n.m. La altura del cultivo es determinante en la temperatura ambiente que puede afectar en el desarrollo de la planta y su rendimiento. Para el año 2013 en Colombia se produjeron 2.788.050 toneladas, siendo Cundinamarca el principal departamento productor con 1.001.376 ton, Boyacá con 709.000 ton, Nariño con 509.400 ton y Antioquia con 168.172 ton. Globalmente la automatización en procesos agrícolas está siendo más requerida por parte de pequeños, medianos y grandes agricultores, una de las principales razones es que el agricultor se enfrenta a varios inconvenientes que se presentan en su localidad, tales como el suministro irregular de agua. En Colombia la agricultura ha experimentado una baja tecnificación en comparación con otros países y en gran parte de la agricultura colombiana, el conocimiento sobre el tema es empírico; la falta de información por parte de los agricultores, ocasionan pérdidas tanto económicas como ecológicas durante el proceso del cultivo. Por consiguiente, resulta esencial el empleo de herramientas tecnológicas precisas que aborden los inconvenientes derivados de la ineficiencia de los sistemas manuales de riego que se utilizan de manera frecuente.

En el departamento de Nariño, se dispondrá de una finca ubicada en el municipio de Cumbal, teniendo esta zona como área de prueba para la validación del prototipo. Se buscará una solución al uso indiscriminado del agua que se presenta en el cultivo, para ello se implementará el uso de mecanismos electrónicos, mecánicos y de comunicación mediante la IoT, que cumplirán distintas funciones, entre las que se incluye la medición del nivel del tanque destinado al riego, la evaluación de la humedad presente en el cultivo y la monitorización de la temperatura ambiental. Un componente fundamental de su operatividad radica en la implementación de un controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo). Este controlador opera de manera dinámica, ajustando la cantidad de riego en respuesta a las lecturas de humedad del suelo, asegurando así un riego preciso y adaptable a las condiciones cambiantes. Además, se integra un sensor ultrasónico para supervisar el nivel de agua en el tanque, facilitando decisiones informadas en torno al riego. Este enfoque inteligente no solo garantiza un suministro de agua adecuado, sino que también previene desbordamientos y fomenta un uso eficiente de este recurso vital. El objetivo de este proyecto es mejorar la eficiencia y la gestión del riego en el cultivo apoyándose en la implementación un sistema IOT, que recopilara de una manera rápida la transmisión de los valores de humedad en el cultivo, temperatura ambiente y el nivel de agua almacenados en un tanque, en tiempo real permitiendo un monitoreo continuo y una toma de decisiones basada en información actualizada. Así mismo se implementó un algoritmo de control PID que será utilizado por el sensor de humedad YL-69, para medir la variable a controlar, de modo que se actúe sobre el sistema de riego, y así mantener esta variable en los niveles deseados. Además, un PID adicional utilizado para controlar el llenado de agua del tanque de consumo para el riego, que controlará una mini bomba, la cual tendrá la función de mantener el tanque en valores óptimos. La implementación exitosa de este sistema ha demostrado una reducción efectiva en el consumo de agua antes de utilizar el prototipo se consumía 7875 Litros de agua ahora se consume 496 litros, alcanzando un equilibrio óptimo sin comprometer la humedad del suelo los cuales antes de hacer el riego eran del 28 % al 32% y al terminar el riego fueron de 55% al 63%. Estos resultados prometedores resaltan la capacidad de la tecnología propuesta para potenciar la eficiencia hídrica en el cultivo de papa, consolidando su viabilidad como una solución práctica y sostenible para la gestión del agua en la agricultura