Sistema de Control de riego en huerto comunitario (Parte 1)

Autora: Celis Cedeño / Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CIES). 

 

Resumen:

En el siguiente proyecto que estará estructurado en dos partes se estará desarrollando un sistema de control de riego para un huerto comunal. Este consiste en la detección de la humedad del terreno, mediante un elemento primario, para ejecutar el riego cuando las condiciones sean las indicadas. La automatización de esta actividad reduce el tiempo que invierten las familias y asegura su correcta ejecución, lo que es beneficioso dada su importancia fundamental en el desarrollo de la planta. Otro objetivo es introducir el concepto de un tipo de agricultura inteligente que permita una mejor administración de los recursos, específicamente el agua.

En esta primera parte se hará referencia a los huertos comunales, sus beneficios a la sociedad, aspectos de importancia para la elaboración de uno, elementos de control (válvulas), explicación para la instalación paso a paso de un sensor de suelo, tipos de sistemas de riego y las condiciones del proceso que harán que el sistema funcione bajo las condiciones de diseño requeridas.

Introducción:

La agricultura familiar y comunal se ha convertido en un nuevo concepto utilizado para lograr el autoabastecimiento, además ha sido reconocida por sus importantes aportes como fuente de provisión de alimentos y garante de ingresos a millones de campesinos en el mundo.

Su implementación ha contribuido al mantenimiento de la biodiversidad, así como en la restauración de espacios baldíos, convirtiéndose en una herramienta a favor de la lucha contra la pobreza y el hambre, especialmente en zonas rurales donde contribuye a la seguridad alimentaria.

El 2014 fue declarado año internacional de la agricultura familiar y comunal por parte de la ONU en la 66° sesión de la asamblea general de las Naciones Unidas, que tiene como objetivo promover políticas que permitan incluir este tipo de agricultura como alternativas para la reducción del hambre y la pobreza. Dicha organización da un voto a favor del labrado de la tierra como estrategia de producción a baja escala basada en la unidad comunal y familiar (AIAF, 2014).

El Gobierno Venezolano ha promovido políticas para el auge de este tipo de economía, siendo garante de las provisiones y recursos necesarios para su desarrollo, permitiendo que muchas familias en comunidades se unan con el fin de acondicionar terrenos para la cosecha de alimentos y empoderando a estos sectores.

Huertos comunitarios

Estos huertos son sembradíos que tienen lugar en porciones pequeñas de terreno dentro de una comunidad, con el fin de generar autoabastecimiento a las familias, por medio de la cosecha de alimentos como frutas, verduras y hortalizas en donde los recursos son compartidos.

 Algunos beneficios de un huerto comunitario

  • Ayuda al acceso de alimentos de calidad y fresco para los participantes.
  • Reduce desechos orgánicos como lo son conchas y otros desperdicios que pueden ser usados como abono para los cultivos.
  • Promueve al autoabastecimiento de alimentos.
  • Ayuda a tener un mejor ambiente social por medio de la cooperación.
  • Fortalece el sentido de pertenencia en las comunidades y el amor por la misma.
  • Sirve como núcleo educativo en donde se pueden formar y aprender la labranza de la tierra.
  • Promueve al embellecimiento de la comunidad.
  • Promueve la organización y participación permitiendo la integración y unión. 

 Los huertos comunitarios son ideales ubicarlos en sitio como lugares baldíos con el fin de restaurar el espacio, iglesias, escuelas, entre otros. En la figura 1 se muestra un huerto comunitario.

Figura 1. Huerto Comunal. Por Horticultura A60 (2020)

Aspectos importantes para formación de huerto comunitario

Hay varios aspectos relevantes a la hora de formar un huerto comunitario, uno de ellos es la organización vecinal, la selección del terreno, su limpieza, decidir que se sembrara y el sistema de riego a implementar en este punto nos enfocaremos. En la figura 2 muestra un sistema de riego de huerto comunitario.

Figura 2. Sistema de riego. Por Agrohuerto (2020)

Elemento de control

En el control automático de procesos industriales la válvula de control juega un papel importante en el bucle de regulación, realiza la función de variar el caudal que modifica a su vez la variable medida, comportándose como un orificio de área variable (Creus, 1997). Este elemento es tan relevante como el primario y el controlador.

Tipos de válvulas de control

El proceso de riego utilizado en este proyecto no requiere la regulación del caudal, para este caso será empleado un control ON-OFF ya que sólo se desea activar si la humedad del suelo sale de un rango de valores aceptables, esta cambio de estado y su transición ocurren paulatinamente. Será utilizada una electroválvula en sus dos estados, abierta o cerrada, similar a la mostrada en la Figura 3.

Figura 3. Electroválvula. Por Grup Carwash Spain (2020)

El sensor a implementar será uno de suelo HL-60 tendrá la función de medir la humedad del terreno. Este sensor es del tipo resistivo, que varía su resistencia conforme a la humedad del suelo. Está compuesto por placas que la recubren un material conductor, en donde dicha conductividad depende del nivel de humedad percibido en el terreno. En la figura 4, y 5 se muestran un sensor de suelo, y dos en un sembradío de maíz, respectivamente.

Figura 4. Sensor de humedad. Por Eodos (2020)

Figura 5. Sensor de humedad instalado en cultivo. Por Traxco (2020)

Instalación de un sensor de suelo (guía comunal)

El proceso de instalación de todo sensor es fundamental para asegurar mediciones dentro de su rango de exactitud y que la data obtenida de la muestra sea representativa del área total. En el caso de los sensores de humedad esto es un proceso relativamente sencillo, a continuación son presentados pasos generales para su instalación que también son ilustrados esquemáticamente en la figura 6.

  1. Realizar un agujero a una profundidad adecuada (algunos sensores traen indicaciones al respecto).
  2. Introducir el sensor en las paredes del agujero creado, es importante que sea en terreno que no ha sido perturbado. La instalación puede ser vertical u horizontal, pero debe quedar dentro del suelo y no sobre él.
  3. Comprobar la lectura de la sonda. Para este paso es conveniente haber hecho pruebas con distintas muestras de suelo y algunas referencias conocidas, de esta forma se establece un marco con el cual comparar la exactitud de las medidas.
  4. Rellenar el agujero con el suelo removido. Se debe intentar compactar logrando las mismas condiciones del suelo original, cualquier discontinuidad podría afectar la medida.
  5. Asegurar y proteger los cables que conectan al sensor y la unidad de control. Éstos deben estar expuestos a las condiciones adversas del terreno, es recomendable colocarlos dentro de tuberías o cualquier otro medio para aislarlo de estos efectos.
  6. Conectar el cableado proveniente del sensor a la unidad de control si no se había hecho previamente durante las pruebas (paso 3).

Figura 6. Esquema de conexión de sensor de humedad en el terreno. Por ftp_sonhumnco (2016).

Electroválvula de riego

Las electroválvulas disponen en su interior de un solenoide que, conforme a su voltaje de alimentación especificado, será energizado o desactivado para habilitar o bloquear el paso del agua respectivamente. Hay sistemas de riego centralizados o autónomos, estos últimos utilizan unos bancos de pilas, lo que en estas aplicaciones no es recomendado por la falta de disponibilidad y alto costo de las mismas, situación que es empeorada por la necesidad de tener el sistema activo todo el día y todos los días. Para el riego del huerto comunitario seleccionamos un sistema centralizado.

Sistema de riego centralizado

Este consta de un programador que, mediante cables, está conectado a la electroválvula y funciona generando 24V cuando sea requerida la apertura de la electroválvula.

Condiciones del proceso

El sistema de control de riego para un huerto comunitario funcionará a través de la activación de una electroválvula, la cual será gobernada por la señal de los sensores de humedad instalados en el terreno. El rango óptimo de humedad para cualquier cultivo se encuentra entre 30 y 80%, cuando el sensor detecte que el valor ha alcanzado 30% ocurrirá la apertura de la electroválvula y ésta será cerrada cuando se detecte 80% de humedad en el suelo.

En la segunda parte de este proyecto se estará explicando la selección del sistema de control, si el más apropiado es de lazo cerrado o abierto conforme a las condiciones del proceso, como interactúan cada una de sus partes tales como la realimentación por medio del sensor de suelo,  el controlador y el actuador que para este caso sería la electroválvula, los componentes electrónicos para el sistema de control, su funcionamiento, y explicación de todo el sistema por completo desglosado por etapas para una mayor comprensión y así notar cómo interactúan cada una de ellas  haciendo posible que el diseño cumpla con las especificaciones necesarias .

Referencias:

 

Contacto: cbcm1992@gmail.com