FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILES CARRERA INGENIERÍA EN SISTEMAS
TESIS DE GRADO
PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERA EN SISTEMAS E INFORMÁTICA
TEMA
SISTEMA AUTOMATIZADO DE RIEGO POR ASPERSIÓN PARA EL JARDÍN UBICADO EN LA PARTE LATERAL DEL BLOQUE DE AULAS #2 DE
UNIANDES QUEVEDO
AUTORA
JEANNETTE ALEXANDRA LAVERDE MENA
TUTOR
ING. DIONISIO VITALIO PONCE RUIZ, PHD
QUEVEDO – LOS RIOS – ECUADOR
II
MISIÓN DE LA CARRERA DE SISTEMAS
Somos una carrera de las Ciencias tecnológicas, que tiene como propósito
formar profesionales competitivos y emprendedores, con sólidos conocimientos
en el área de las ciencias de computación, para resolver problemas relacionados con el tratamiento de la información, con estricta responsabilidad social bajo una visión ética y humanística para contribuir con el desarrollo integral del país.
VISIÓN DE LA CARRERA DE SISTEMAS
III
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTONÓMA DE LOS ANDES
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR
Ing. Dionisio Vitalio Ponce Ruiz, PHD TUTOR DE TESIS
CERTIFICA:
Que la tesis previa a la obtención del título de Ingeniera en Sistemas titulada: SISTEMA AUTOMATIZADO DE RIEGO POR ASPERSIÓN PARA EL JARDÍN UBICADO EN LA PARTE LATERAL DEL BLOQUE DE AULAS #2 DE UNIANDES QUEVEDO, es de autoría de la investigadora.
Jeannette Alexandra Laverde Mena
Ha sido revisada en todos sus componentes, por lo que autorizo su presentación, sustentación y defensa.
IV
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTONÓMA DE LOS ANDES
FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILES
DECLARACIÓN DE AUTORÍA DE TESIS
Yo, Jeannette Alexandra Laverde Mena, portadora de la cédula de ciudadanía No. 050388473-6 Egresada de la Facultad de Sistemas Mercantiles, especialización Sistemas.
Declaro que soy la autora del presente trabajo de investigación, el mismo que es original, auténtico y personal.
Todos los aspectos académicos y legales que se desprendan del presente trabajo son responsabilidad exclusiva de la autora.
V
DEDICATORIA
Esta tesis la dedico:
A DIOS, por haberme dado la vida y permitirme llegar a este momento tan crucial e importante de mí formación como profesional.
A mis PADRES: Guillermo Laverde e Inés Medina, quienes me han dado el amor, cariño y ejemplo para hacer de mí una persona con valores e ideales de superación.
VI
AGRADECIMIENTOS
La autora deja constancia de su agradecimiento a la Facultad de Sistemas Mercantiles de la Universidad Regional Autónoma de los Andes, de la extensión Quevedo.
A los maestros que sin egoísmo impartieron sus conocimientos.
A mi mamá Thalia Mena, y mi papá Iván Laverde que me han dado su apoyo y consejos de perseverar a lo largo de mi preparación universitaria.
Al Ing. Luis Albarracín Msc. más que un docente ha sido un amigo, que me ha brindado toda la colaboración durante la elaboración de este proyecto.
A mi tutor Ing. Dionisio Ponce PHD, por haberme guiado sabiamente y en general a todas aquellas personas que en menor o mayor grado han contribuido a la culminación del presente trabajo.
VII
INDICE DE CONTENIDO
PORTADA ... I MISIÓN DE LA CARRERA DE SISTEMAS ... II VISIÓN DE LA CARRERA DE SISTEMAS ... II CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ... III DECLARACIÓN DE AUTORÍA DE TESIS ... IV DEDICATORIA ... V AGRADECIMIENTOS ... VI RESUMEN EJECUTIVO ... XI EXECUTIVE SUMMARY ... XI
INTRODUCCIÓN ... 12
Antecedentes ... 12
Planteamiento del problema ... 13
Formulación del problema ... 14
Delimitación del problema ... 14
Delimitación geográfica ... 14
Objeto de investigación y campo de acción ... 14
Identificación de la línea de investigación ... 14
Objetivos ... 14
Objetivo general ... 14
Objetivos específicos ... 14
Hipótesis ... 15
Variables de la investigación ... 15
Justificación ... 15
Breve explicación de la metodología a emplear ... 16
Resumen de la estructura de la tesis: breve explicación de los capítulos de la tesis ... 16
Elementos de la novedad, aporte teórico y significación práctica, en dependencia del alcance de la tesis ... 17
CAPITULO I. MARCO TEÓRICO ... 18
1.1. Procesos de automatización ... 18
1.1.1. Origen y evolución de la automatización... 19
1.1.2. Caracterización de los procesos de automatización ... 26
VIII
1.1.4. Técnicas de automatización ... 29
1.1.5. Sistemas de control ... 30
1.1.6. La retroalimentación ... 35
1.1.7. Electrónica aplicada a los procesos de automatización ... 38
1.2. Sistemas de riego ... 39
1.2.1. Origen y evolución de los sistemas de riego ... 40
1.2.2. Tipologías de sistemas de riego para jardines ... 41
1.2.3. Factores a considerar para escoger un adecuado sistema de riego ... 42
1.3. Sistemas de riego automatizados ... 43
1.3.1. Algunos modelos desarrollados en la actualidad sobre sistemas de control y riego. ... 45
1.4. Valoración crítica de los conceptos principales de las distintas posiciones teóricas ... 45
1.5. Conclusiones parciales del capítulo ... 46
CAPITULO II. MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA ... 47
2.1. Caracterización del sector, rama, empresa, contexto institucional o problema seleccionado para la investigación ... 47
2.2. Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la investigación ... 48
2.3. Presentación de los resultados del diagnostico ... 50
2.4. Conclusiones parciales del capítulo ... 56
CAPITULO III. DESARROLLO DE LA PROPUESTA CON SU VALIDACIÓN Y/O EVALUACIÓN DE LA APLICACIÓN ... 57
3.1. Propuesta transformadora ... 57
3.1.1. Código del sistema ... 70
3.2. Implementación de la propuesta ... 72
3.3. Validación de la inserción parcial en la práctica de la propuesta ... 73
3.4. Conclusiones parciales del capítulo ... 74
CONCLUSIONES GENERALES ... 78
RECOMENDACIONES ... 79
BIBLIOGRAFÍA ... 80
IX
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Automatización Fuente Economy Weblog ... 18
Ilustración 2. Inventos de la Segunda revolución industrial. ... 21
Ilustración 3. Bioingeniería ... 24
Ilustración 4. Procesos de automatización ... 27
Ilustración 5. Sistema de control de velocidad... 31
Ilustración 6. Sistema de control de temperatura de un horno eléctrico ... 32
Ilustración 7. Elementos de un sistema de control. ... 32
Ilustración 8. Diagrama de un sistema de control básico del sistema de riego aspersión ... 34
Ilustración 9. Sistema de lazo abierto basado en el sistema de riego manual . 36 Ilustración 10. Sistema de lazo cerrado basado en el sistema de riego automatizado ... 37
Ilustración 11. Tipos de sistemas de riego para jardines ... 41
Ilustración 12. Exterior de UNIANDES Quevedo ... 47
Ilustración 13. Áreas verdes de UNIANDES Quevedo ... 48
Ilustración 14. Modelo Incremental ... 57
Ilustración 15. Tabla de Arduino ... 58
Ilustración 16. Protoboard y sus partes ... 59
Ilustración 17. Potenciómetro ... 59
Ilustración 18. Resistencia ... 60
Ilustración 19. Código de colores de resistencias ... 60
Ilustración 20. Jumpers, cables conectores ... 61
Ilustración 21. Led's rojo, azul, verde ... 61
Ilustración 22. Pantalla LCD 16x02 ... 61
Ilustración 23. Sensor de temeperatura DHT11 ... 62
Ilustración 24. Sensor de humedad de suelos YL38 - YL69 ... 62
Ilustración 25. Módulo relé Fuente la autora ... 63
Ilustración 26. Sensor DHT11 conectado a Arduino ... 63
Ilustración 27. Sensor YL-38 y YL-69 conectados a Arduino ... 64
Ilustración 28. Pantalla LCD conectada a Arduino ... 64
Ilustración 29. Conexión final de todos los componentes ... 65
X
Ilustración 31. Diseño de circuito electrónico sensor YL38 - YL69 con Arduino ... 67 Ilustración 32. Diseño de circuito electrónico pantalla LCD con Arduino ... 68 Ilustración 33. Diseño del circuito electrónico de todos los componentes del sistema ... 69
INDICE DE TABLAS
XI
RESUMEN EJECUTIVO
La investigación que se presenta aborda la actualidad relativa a los empleos de la tecnología y la automatización para ahorrar agua, se fundamenta en el problema científico ¿Cómo contribuir a la automatización de los sistemas de riego de jardines en la universidad UNIANDES-Quevedo? Donde a partir de una investigación de tipo experimental y empleando diversos métodos de carácter teórico, empíricos y estadísticos matemáticos se ha podido determinar la veracidad del problema y plantear una solución, la cual consiste en el diseño de un prototipo de sistema automatizado para el riego de jardines, un paso intermedio para la escalabilidad a nivel de institución de esta experiencia. La investigación arroja resultados positivos contando con el sistema diseñado a nivel de realización práctica, que ha sido implementado con sus respectivas pruebas en el área del jardín de la Universidad.
EXECUTIVE SUMMARY
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INTRODUCCIÓN
Antecedentes
Los riegos agrícolas, desde la antigüedad se los ha realizado manualmente, pero el hombre debido al avance de la tecnología siempre quiere llevar todo a otro nivel, por este motivo se ha intentado integrar la automatización dentro de la agricultura creando gran variedad de sistemas de riego, pero ¿qué conocimiento tenemos de automatizar o sistemas de riego?, por eso es necesaria las investigaciones de los siguientes autores:
El riego por aspersión, a pesar de su amplia tradición a nivel nacional, necesita mejorar el proceso de aplicación del agua y su manejo por lo que supone de ahorro tanto de agua como de energía. (Tarjuelo, 1992, pág. 61)
El riego es una práctica cultural que requiere optimizar en lo posible la eficiencia en la aplicación de agua, entendiendo como tal la fracción del agua aplicada que es utilizada para satisfacer las necesidades del cultivo y las de lavado para ello es necesario minimizar las perdidas por evaporación, escorrentía, precolación profunda y otras perdidas menores, para lo cual se requiere que el sistema esté bien diseñado, manejado y conservado. (Montero, 2000, Tesis doctoral pág. 10)
El riego es una de las labores agronómicas de gran importancia que permite conseguir potencialmente el desarrollo agrícola de los cultivos incrementando sus rendimientos. El recurso hídrico es cada día más escaso, sin embargo se malgasta, por lo que es necesario implementar sistemas de riego que optimicen el uso de agua para el riego para obtener una mayor productividad. (Macías, Vergara, Macías, & Bazurto, 2011, Tesis pág. 4)
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La automatización del servicio es la capacidad para automatizar los procesos, tareas o actividades con la selección, configuración y operación de la automatización que queda totalmente bajo el control del personal de IT. (Rasmussen, 2009)
Desde el punto de vista de los autores mencionados el riego es una de las labores más importantes para el cuidado de las plantas pero no se tiene el debido control del uso del agua haciendo un gasto excesivo del mismo, en cambio la automatización con el avance de la tecnología se han ido desarrollando gran cantidad de sistemas que han ido favoreciendo al hombre en sus labores del día a día.
Planteamiento del problema
A medida que el tiempo avanza todas las empresas tratan de automatizarse con la mejor tecnología para tener un mejor desempeño en sus diferentes áreas, UNIANDES Quevedo no debe ser la excepción, por ejemplo para regar sus jardines todavía lo realiza de manera manual con el uso de mangueras ocasionando un uso innecesario de agua debido a que la aplicación de este recurso es excesiva.
Pero, ¿dónde radica el conflicto? ¿Por qué suele volverse complicado controlar el uso adecuado del agua?, esta situación desencadena otros factores que se dieron para conocer mediante un estudio previo:
La aplicación de agua para los jardines puede ser excesiva o escasa.
No hay un riego uniforme para cada área.
El personal no lleva un control o no tiene conocimiento de cuando se necesita regar los jardines.
La apariencia del jardín se ha ido deteriorando.
Pérdida de tiempo por parte del personal encargado.
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que facilite una de las primordiales actividades del cuidado de sus jardines. Quizás no hay respuesta satisfactoria para esta situación, lo que si puede decir es que es necesario automatizar este proceso que es el riego de los jardines.
Formulación del problema
¿Cómo favorecer a un eficiente sistema de riego para los jardines de la Universidad Regional Autónoma de los Andes, UNIANDES Quevedo?
Delimitación del problema
Delimitación geográfica
Esta investigación se delimitará a dar un mejor cuidado en el riego del jardín ubicado en el bloque #2 de aulas de la Universidad Regional Autónoma de los Andes, UNIANDES Quevedo.
Objeto de investigación y campo de acción
Objeto: Automatización electrónica.
Campo: Procesos del sistema de riego para uno de los jardines de UNIANDES Quevedo.
Identificación de la línea de investigación
Automatización y control
Objetivos
Objetivo general
Implementar un sistema automatizado de riego por aspersión para el jardín ubicado en la parte lateral del bloque de aulas #2 de la Universidad Regional Autónoma de los Andes, UNIANDES Quevedo.
Objetivos específicos
Argumentar bibliográficamente las bases conceptuales sobre
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Diagnosticar la situación actual del manejo de mantenimiento y riego del
jardín ubicado en la parte lateral del bloque de aulas #2 de UNIANDES Quevedo.
Diseñar un sistema electrónico de automatización de riego automatizado por aspersión.
Desarrollar un sistema de riego automatizado por aspersión para el jardín ubicado en la parte lateral del bloque de aulas #2 de UNIANDES Quevedo.
Validar las pruebas del sistema electrónico para descartar errores en el
mismo.
Hipótesis
Con la automatización del sistema de riego se mejorará el manejo y cuidado del jardín ubicado en la parte lateral del bloque de aulas #2 de UNIANDES Quevedo.
Variables de la investigación
Variable independiente: Automatización del sistema de riego.
Variable dependiente: Manejo y cuidado de los jardines.
Justificación
En la actualidad hemos visto publicidades, eventos o anuncios sobre ahorrar agua, sin embargo hacemos despilfarro de este recurso en diferentes actividades, por ejemplo al regar un jardín no consideramos si el agua que usamos es la necesaria, esto se debe a que lo realizamos manualmente o contamos con sistemas de fácil adquisición por su bajo costo ocasionando que no se calcule el uso adecuado del agua.
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implementación de una aplicación automatizada que controle el riego del agua hacia las plantas y lo realice solo cuando sea necesario.
Debido a que en la actualidad todavía existen sistemas de riego que no son aptos para ahorrar agua, se desarrolló e implementó este sistema inteligente con el objetivo de mejorar el uso de este recurso.
Breve explicación de la metodología a emplear
En el presente proyecto dentro del campo de investigación se aplicará el método de la observación, se utilizaran las técnicas de entrevista y encuestas dirigidas al director de carrera así como también al personal que labora dentro de la misma en el área determinada a trabajar. De esta manera se obtendrá información útil la cual será utilizada para llegar a la solución del problema planteado.
Resumen de la estructura de la tesis: breve explicación de los capítulos de la tesis
Esta investigación plantea que es un sistema automatizado y cuáles son los beneficios que se obtiene al usarlo.
Para la realización de este proyecto se ha propuesto desarrollar la introducción en la que se hablan de conceptos desde varios puntos de vista de diferentes autores y tres capítulos los cuales se detalla a continuación.
En el primer capítulo, se evidencian la recopilación de contenidos científicos lo cuales me ayudarán a entender la problemática existente y las medidas que son necesarias para dar solución a la situación actual.
En el segundo capítulo, se detalla la metodología, es decir la modalidad el tipo de investigación, muestra y las técnicas de recolección de la información.
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En el cuarto capítulo se encuentran las conclusiones, recomendaciones que se llevan a cabo después de la finalización de esta investigación. La bibliografía que respalda el contenido científico utilizado y anexo que muestra el estado actual de la problemática.
Elementos de la novedad, aporte teórico y significación práctica, en dependencia del alcance de la tesis
Aporte teórico: Estudio sobre sistemas de riegos automatizados por aspersión.
Significación práctico: Aplicación automatizada para el sistema de riego para el jardín ubicado en la parte lateral del bloque de aulas #2 de UNIANDES Quevedo.
18 CAPITULO I. MARCO TEÓRICO
En el presente capitulo se pretende situar fundamentos teóricos sobre automatización y sus respectivos contenidos, así como su aplicación dentro de los sistemas de riego.
1.1. Procesos de automatización
En este primer punto se hace una consideración histórica de la evolución de la automatización, iniciando por sus antecedentes con la opinión de distintos autores:
“La automatización hace muchos años dejó de ser una moda y se convirtió en una necesidad indispensable para el buen desempeño de los procesos y servicios” Arriola Navarrete & Butrón Yáñez, 2008.
A través de los años el hombre ha realizado descubrimientos con la finalidad de crear maquinas que imiten o reproduzcan movimientos del cuerpo humano, y las tareas que se realizan manualmente se transfieran a un conjunto de elementos mecanizados, para que operen o trabajen sin la necesidad de que alguien intervenga, esto se conoce como automatización.
Según el Diccionario Merriam Webster la automatización: Es la técnica de hacer que un sistema opere automáticamente. Es el estado de ser operado automáticamente. Es la operación automáticamente controlada de un sistema mediante dispositivos mecánicos o electrónicos para observación esfuerzo y decisión.
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De acuerdo con la opinión del autor Ruiz Vadillo la automatización, es la aplicación de un conjunto de métodos y procedimientos que permiten la sustitución del operario en aquellas frases tareas físicas y mentales que han sido previamente programadas.
Se puede decir que la automatización es la combinación de tecnologías mecánica, eléctrica y electrónica que nos permite o ayuda controlar los sistemas de producción.
En la actualidad la automatización es de gran ayuda en las pequeñas o grandes industrias ocasionado grandes avances en el campo de la industria dándole las facilidades a empresas u organizaciones en el cumplimento de diversas tareas permitiendo que sus producciones sean más eficientes y competitivas dentro del mercado.
1.1.1. Origen y evolución de la automatización
Desde la antigüedad, en el Antiguo Egipto, el automatizar procesos mediante máquinas ha sido una fascinación del hombre, comenzando por estatuas de dioses como la estatua de Osiris la cual arrojaba fuego por los ojos, y otras las cuales poseían brazos mecánicos los cuales eran operados por humanos.
En las antiguas Civilizaciones Egipcias una de las valiosas reliquias fue la “Eolípila” que era una máquina de vapor, diseñada por Herón de Alejandría, la
cual se elaboró tras recopilar información de máquinas autómatas ya existentes en aquel entonces, este aparato fue construido con una cámara de aire junto a un calderín metálico, el cual estaba lleno de agua que al momento de colocarlo sobre el fuego producía la rotación de la máquina. Este mismo tipo de mecanismo fue utilizado en las llamadas “Puertas de Alejandría” las cuales
mediante la temperatura que producía el fuego ocasionaba que el agua encontrada en un depósito fluya hacia un cubo, causando el gire de los ejes para que así las puertas se abrieran.
En Etiopía dos grandes estatuas conocidas como “Los Colosos De Memnón”
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sonidos al hacer contacto con los rayos del sol lo que causaba temor y respeto de aquellos que los contemplaban.
En el siglo XVIII con los avances en relación a relojería considerando esta época donde nacieron los mejores autómatas, Jacques de Vaucanson un relojero con extensos conocimientos manifestó la realización de los principios biológicos mediante un pato mecánico que hacía digestión, este autómata comía de manera realista moviendo su cuello para deslizar de mejor manera la comida y por ultimo su capacidad de poder descompensar. Pero el secreto de este fue que en uno de sus compartimientos poseía una sustancia verde que simulaba el alimento que el pato digería, y la comida de ese momento se acumulaba en otro depósito.
La automatización y la revolución industrial
A mediados del siglo XVIII hasta mediados del siglo XIX (1760-1860), se originó la Primera Revolución Industrial ocasionando un cambio en el aspecto socioeconómico, tecnológico y cultural de la historia, donde se buscaba la mecanización e implementación de máquinas que sustituyeran las tareas que en ese entonces el hombre realizaba manualmente. Durante este momento aparecen diferentes mecanismos que eran controlados por máquinas a vapor que ayudaban con la transportación, y es aquí donde en la industria textil se automatizaron todos los procesos con el uso de equipos. Es aquí donde existió el molino, ferrocarriles, el telar de Jacquard que estaba basado en tarjetas perforadas permitiendo a personas sin experiencia tejer diferentes diseños complejos.
Después de todos estos acontecimientos surge la segunda revolución industrial a finales del XIX y principios del siglo XX (1870-1914), durante este periodo aparece el petróleo y la electricidad generada en base a energía hidráulica siendo estos considerados como las fuentes más importantes de energía en ese tiempo, dejando de lado a las máquinas de vapor que eran utilizadas en base al carbón.
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Dinamo
Generador eléctrico, que se encargaba de transformar la energía mecánica en eléctrica
El motor de explosión
Utilizando la
explosión de
combustible mediante una chispa, extraía la energía del petroléo
El cinematógrafo y el teléfono
La primera era una máquina capaz de proyectar imágenes, y la segunda un dispositivo de comunicación
Ilustración 2. Inventos de la Segunda revolución industrial. Fuente : Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Elaborado por autora.
La automatización y la tercera revolución industrial hasta la actualidad
La tercera revolución industrial también conocida como la revolución de la inteligencia, mediados del siglo XX hasta la actualidad, en esta época se sigue buscando la automatización a más de esta inicia la robotización o inteligencia artificial. Aquí entra el estudio de la energía nuclear, telecomunicaciones, la informática, robótica y la biotecnología.
Las máquinas de esta generación son más precisas y requieren el uso de mayor tecnología en comparación a las anteriores. Aquí se inicia la revolución del conocimiento con el desarrollo de la informática convirtiéndose en el factor más importante, donde se inventó:
Fibra óptica
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Según los autores Fernández García & Barbado Santana en su libro Instalaciones de telefonía prácticas, nos explican que la fibra óptica sustituye muy ventajosamente a los cables de pares, coaxiales, etc. Se basa en enviar luz, la fibra está hecha por materiales conductores de la misma (vidrio), ahí se consigue que la velocidad que alcance sea la de la luz.
Fibra de vidrio
Para Jackson & Day autores de Manual de modelismo, se llama así a un grupo de materiales formado por fibras de vidrio embebidas en una resina plástica.
Normalmente se lo usa en la industrial textil o en construcciones, este tipo de fibra es obtenido mediante el estiramiento del vidrio fundido que al solidificarse tiene la flexibilidad necesaria para ser usado como un material aislante.
Internet
Según Rodríguez Avila nos dice que internet no es una simple red de ordenadores, sino una red de redes, es decir un conjunto de redes interconectadas a escala mundial con la particularidad de que cada una de ellas es independiente y autónoma.
Al revisar el sitio web aulaClic S.L., en el que se encontó que una de las principales características de internet es la enorme cantidad de información que contiene y que en la mayoría de los casos es accesible de forma libre y gratuita.
Por lo tanto internet es una gran red de comunicaciones que permite que la información de todo el mundo llegue a nuestras computadoras o dispositivos móviles intercambiando información entre ellos sin importar el lugar en el que se encuentren, la principal característica de esta red de redes es el intercambio de información entre usuarios, la gran cantidad de información que tiene a la que se puede acceder de manera fácil y libre.
De acuerdo con Silva Salinas es la red de redes. Se conoce popularmente “la superautopista de la información”, porque un usuario, desde su PC, tiene
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Para Romero Laguillo quien define que internet es una enorme red de comunicaciones que permite la interconexión de sistemas informáticos, independientemente de su tipo y situación. Sobre estos ordenadores, y aprovechando los servicios de comunicaciones de la red, se ejecutan diversos tipos de aplicaciones, que permiten realizar intercambios muy sofisticados de información.
Nanotecnología
Esta ciencia se encarga del estudio, diseño, creación, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a nivel de átomos o moléculas, para la construcción de estructuras, herramientas o máquinas en dimensiones incapaces de ser vistas al ojo humano.
Según Takeuchi, es el área de investigación que estudia, diseña y fabrica materiales o sistemas a escalas nanoscópicas. Sin embargo, en muchas ocasiones se denomina nanotecnología a la habilidad de controlar la materia átomo por átomo.
Bioingeniería
Esta ciencia se encarga de estudiar los aspectos tecnológicos relacionados con la medicina y la biología, también se ocupa de analizar a todos los organismos vivos a nivel molecular, celular y de los sistemas del cuerpo humano o de cualquier ser vivo.
24 Telecomunicaciones
Según se establece en el anexo de la ley 32/2003 (Ley General de Telecomunicaciones): “una red de telecomunicaciones está formada por los
sistemas de transmisión y, cuando proceda, los equipos de conmutación y demás recursos que permitan la transmisión de señales entre puntos de terminación definidos mediante cable, medios ópticos o de otra índole”.
Para Huidobro Moya, las redes de telecomunicaciones, como es obvio se construyen con el objetivo de prestar servicios de comunicaciones, de muy diversa naturaleza, a los usuarios que se conectan a ellas y, así, muchas de las redes que hoy existen pueden ofrecer voz, datos e imágenes con la calidad de servicio deseada, en base a incorporar en la misma una combinación de tecnologías que hacen posible disponer de un gran ancho de banda y una alta capacidad de conmutación.
De acuerdo con las definiciones anteriores, al referirse a telecomunicaciones se habla de comunicaciones a distancia a través de televisión, radio, internet, teléfono, que consiste en transmitir un mensaje o intercambiar información entre personas desde un punto a otro.
Ingeniería
Ciencia
Nuevas Tecnologías
Bioingeniería
25 Robótica
Según diccionario Merriam-Webster define a un robot como un dispositivo automático que efectúa funciones ordinariamente asignadas a los seres humanos.
Otra definición utilizada por Robot Institute of America sobre robots industriales, “un robot es un manipulador reprogramable multifuncional diseñado para mover
materiales, piezas o dispositivos especializados, a través de movimientos programados variables para la realización de una diversidad de tareas”.
La robótica para John J. Craig se relaciona en sí con el deseo de sintetizar algunos aspectos de la función humana mediante el uso de mecanismos, sensores, actuadores y computadoras.
De acuerdo con el autor antes mencionado la robótica consiste en la creación de robots estáticos que cumplen una acción determinada de la cual han sido programadas o robots autómatas que sean capaces de analizar, percibir su entorno para actuar de forma apropiada para realizar tareas sin la intervención del hombre.
Con el surgimiento de estas nuevas tecnologías mencionadas, la automatización ha favorecido a gran escala la eficiencia en la productividad, aceleración de procesos y tareas que son difíciles de realizar manualmente, como él envió de datos e información a largas distancias, estudios avanzados en diferentes campos de la ciencia y tecnología. No hay que dejar de lado a la robótica, que gracias a los autómatas está llegando a un nivel alto de rapidez y flexibilidad para realizar diversas actividades que en algunos casos es imposible o peligroso para los humanos.
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Todo esto no sería posible sin el empleo de los medios productivos y de trabajo que ofrece esta era que es la revolución tecnológica conocida como la tercera revolución industrial, la cual nos lleva a una nueva etapa de la evolución humana, que es la Era del Conocimiento.
1.1.2. Caracterización de los procesos de automatización
Procesos de automatización
Los autores Ponsa Asensio & Vilanova explican en su libro Automatización de procesos mediante la guía GEMMA que por proceso se entiende aquella parte del sistema en que, a partir de la entrada de material, energía e información, se genera una transformación sujeta a perturbaciones del entorno, que da lugar a la salida de material en forma de producto.
Según el sitio web IPCOMM que habla sobre servicios técnicos especializados en Diseño, Construcción y Fiscalización de Obras Civiles, Eléctricas, Automatización & Procesos industriales, nos dice que la automatización, es un sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana.
Para Santiago Iñiguez (2011) la automatización de los procesos es la sustitución de tareas tradicionalmente manuales por las mismas realizadas de manera automática por máquinas, robots o cualquier otro tipo de automatismo.
Es decir que mediante los procesos de automatización cualquier trabajo o actividad es posible realizarse en menos tiempo, y ya no es necesaria en su totalidad la intervención de algún operario, dando las facilidades a pequeñas o grandes empresas de un aumento en su producción debido a que en la actualidad se encuentran automatizadas mediante sistemas computarizados los cuales permiten gobernar cualquier proceso.
27 Parte operativa
Son los elementos (motores eléctricos, hidráulicos, neumáticos, válvulas, sensores, entre otros) que actúan de manera directa sobre la máquina haciendo que se mueva o realice una acción determinada.
Parte de mando
Es un autómata programable que ordena o controla las tareas de la parte operativa, siendo capaz de comunicarse con todos los elementos de los que está formado el sistema automatizado.
1.1.3. Tipos de automatización
Automatización fija
Para Ruiz Vadillo (2012) la automatizacion fija está asociada a la utilización de sistemas lógicos, como son las compuertas lógicas. Se trata de un sistema de operación con secuencias fijas en torno a una configuración de los equipos que lo forman.
Es adecuada para los procesos que son en línea y continuos, cuando los volúmenes de demanda son altos los diseños del producto son estables y los ciclos de vida del producto son largos. “Las máquinas que en su mayor parte están limitadas a una clase de tarea se considera como automatización fija” (Craig, 2006).
Parte de Mando
Parte Operativa
Procesos automatizados
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Este tipo de automatización, se trata en el que la secuencia de las operaciones que realiza se encuentra fijada, limitada o determinada por los equipos de los cuales se encuentra conformada, las maquinas con una configuración fija, solo pueden cumplir una determinada acción, es decir fabrica un tipo de producto en secuencia.
Automatización programable
Para Ruiz Vadillo, 2012 es un sistema de fabricación que dispone de una serie de equipos diseñados para poder modificar la secuencia en las operaciones con el objetivo de adecuarse a la fabricación de distintos productos.
Mikell P. Groover (Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos Y Sistemas) piensa de la misma manera que la automatización programable es una forma alternativa, en la cual el equipo diseñado tiene la capacidad de cambiarlos pasos de procesamiento y su secuencia con el fin de producir diferentes estilos de productos.
Así mismo opina que dentro de la automatización programable, un programa controla el proceso mediante un conjunto de instrucciones codificadas que el equipo puede leer e interpretar.
Entonces la automatización programable es adaptada para procesos de producción en pequeñas cantidades y volúmenes de manufactura. Los equipos que tienen esta característica son diseñados para poder cambiar la secuencia de operaciones y poder ajustarse a las diferentes exigencias de los procesos a la fabricación de productos.
El factor más importante dentro de la automatización programable son los sistemas de control numérico (computador que controla el proceso) y robots industriales, los cuales tienen características de flexibilidad y adaptabilidad para realizar tareas.
Automatización flexible
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almacenamiento de materiales, que son controladas por una computadora. Permite que los sistemas de fabricación puedan modificar tanto los programas como la relación entre los elementos.
Según Rodríguez Díaz & Berenguel Soria (2004), un sistema de automatización flexible es aquel capaz de producir una variedad de productos (o partes) sin perder el tiempo de producción entre un producto y otro a la hora de reprogramar el sistema y alterar la disposición de las maquinas.
Este tipo de automatización es adaptable, posee características de la automatización fija y programable, permite una adaptación fuerte como para cambiar los programas y relación de los elementos que la constituyen. Su escala de producción es intermedia y puede modificarse fácilmente para manejar diversos productos.
1.1.4. Técnicas de automatización
Automatización neumática
Según (Guillén Salvador, 1993) es la que se realiza usando las propiedades del aire comprimido.
La automatización neumática realiza sus procesos mediante máquinas que usan aire comprimido, es decir usan esta como su materia prima. Este tipo de automatismo es aplicado para trabajos como: desarmadores, taladros neumáticos, así como también en equipos utilizados para pintar.
Automatización hidráulica
30 Automatización mecánica
Es usada en máquinas industriales para sustituir acciones mecánicas que requieren un trabajo iterativo como corte, molde o labores que ponen en peligro la seguridad del trabajador, estas máquinas son complicadas en su manejo debido a su insuficiente flexibilidad.
Automatización electrónica
Sin importar lo grande o pequeña que sea una máquina tiene un sistema electrónico. Las industrias han dado grandes avances con la automatización electrónica debido a los autómatas programables que realizan diversas tareas, como en sistemas de seguridad y en equipos electrodomésticos. Este tipo de automatización junto con la electrónica es la más empleada en comparación a las mencionadas.
Pero el empleo de la automatización electrónica no se define solamente en las producciones industriales, sino que se la usa en cualquier sistema que su funcionamiento sea independiente o semiindependiente de algún dispositivo, por ejemplo sistemas de seguridad, en los sistemas de medios de transporte, en muchos de los casos en equipos electrodomésticos.
1.1.5. Sistemas de control
Para entender en que consiste un sistema de control debemos saber que es sistema y control, el primero se refiere a elementos que trabajan en conjunto de manera sistemática, funcionando entre sí para alcanzar un objetivo. Mientras que el segundo es el dispositivo o mecanismo que nos garantiza alcanzar el cumplimiento del objetivo.
Para Angulo Bahón & Raya Giner, 2004 un sistema de control es aquel sistema constituido por un conjunto de elementos conectados de forma que permiten regular o gobernar otro sistema, denominado planta o proceso.
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mismos sin la necesidad de la intervención de factores externos, se conoce como sistema de control. El profesor de ingeniería eléctrica e informática Kuo Benjamin de la Universidad de Illinois y autor del libro Sistemas de control automatico nos dice que un sistema de control insensible a la variación de parámetros pero sensible a los comandos de entrada.
Este tipo de sistemas se los puede encontrar en diferentes zonas desde las industrias hasta en la civilización moderna.
Sistema de control de velocidad
El autor Ogata Katsuhiko dice que el principio básico del regulador de velocidad para una máquina se ilustra en el diagrama esquemático de la figura. La cantidad de combustible que se admite en la maquina se ajusta de acuerdo con la diferencia entre la velocidad de la máquina que se pretende y la velocidad real.
Sistema de control de temperatura
De la misma manera Ogata Katsuhiko dice que los controladores de temperatura, se usan en una variedad de industrias, son el inicio y herramientas importantes para el control de temperatura para obtener los resultados deseados en las industrias. Los controladores de temperatura
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Ilustración 7. Elementos de un sistema de control. Fuente: Apuntes de sistemas de control. Elaborado por autora Elementos de un
sistema de control
•Variable del sistema •Entrada
•Perturbación •Planta •Sistema
•Entrada de mando •Señal de referencia •Señal de error •Señal activa •Señal de control
•Unidad de retroalimentación •Transductor
Analógico/Digital, ofrecen un rápido ajuste y proporcionan una gestión de temperatura precisa.
Elementos de un sistema de control
Variable a controlar o salida
Es la señal de salida o el proceso que debe deseamos que se realice mediante valores que son determinados por los datos de entrada. En la ilustración 7 se describe que la salida o variable a controlar sería el agua para realizar el riego de plantas.
33 Entrada
Se refiere a la condición que se ingresa mediante un controlador, para generar una respuesta de salida.
Perturbación
Son las señales no deseadas que tienden a afectar de manera negativa el funcionamiento del sistema o valor del mismo, estas perturbaciones pueden ser internas (si se genera dentro del sistema) o externas (fuera del sistema, puede ser una entrada).
Planta
Es todo componente que se encuentra dentro del sistema de control, cuyo objetivo es efectuar una operación en particular.
Sistema
Conjunto de dispositivos o componentes que en combinación actúan y realizan un objetivo determinado. Los sistemas de control reciben la información facilitada por los sensores y, tras ser procesada, se utiliza para controlar sus actuadores
Entrada de mando
Señal externa al sistema que condiciona su funcionamiento
Señal de referencia
Señal de entrada que utilizamos para calibrar el sistema
Señal de error
34 Señal activa
Cuando la señal de error resultante del comparador está muy atenuada, necesario amplificarla para convertirla en una señal capaz de activar los distintos componentes del sistema.
Unidad de control
Controla la salida en función de una señal activa
Unidad de realimentación
Conjunto de dispositivos que, en presencia de alguna perturbación captan la variable controlada, la acondicionan y la llevan al comparador, para reducir la diferencia entre la salida de un sistema y una entrada de referencia, y lo realiza tomando en cuenta la diferencia.
Transductor
Elemento que transforma la magnitud física en otra interpretable por el sistema.
Actúa, realiza el riego Sistema de control:
compara datos de entrada
Ilustración 8. Diagrama de un sistema de control básico del sistema de riego aspersión Fuente la autora Elaborado por autora Datos mediante sensor de humedad Datos mediante sensor de temperatura Entradas o referencias Salidas o variables controladas Controladores
Planta (sistema o proceso a controlar) Actuadores
35 1.1.6. La retroalimentación
Una retroalimentación existe cuando dentro de un sistema cualquiera hay una continuidad cerrada de información procesándose, mediante el principio de acción y reacción con las variables que capta dicho sistema.
Para los autores Gonzáles López & Jesús la realimentación es el mecanismo mediante el cual el sistema da información útil al usuario para determinar la siguiente acción a realizar. La información de realimentación que el sistema genera en cada momento depende lógicamente del estado del sistema y de la información previamente entrada por el usuario.
Gonzales López nos explica que, un dispositivo que alcanza su objetivo de forma automática, mediante las variables de entrada (“input”) y salida (“output”),
sin importar las variaciones o perturbaciones en las que se presente, realiza un proceso de retroalimentación.
Por lo tanto la realimentación es un proceso donde una parte de información, datos o señales se mueven a la salida de un sistema, para después volver al principio de este, realizando un bucle infinito de procesos.
Algunos ejemplos:
Un celular: necesita de una batería que necesita ser recargada para su funcionamiento, su energía va al sistema y vuelve a llegar al inicio cuando se recarga.
Televisor: necesita de una fuente de energía para funcionar y cuando esta se encuentra ausente deja de trabajar, entonces la retroalimentación se produce cada vez que es conectado a la fuente.
Tipos de realimentación.
Realimentación Positiva
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anterior. Ejemplo: en una carrera de atletismo de 1 kilómetro se nos pide llegar en 5 minutos, pero somos capaces de llegar a la meta en 4 minutos. Entonces para la siguiente carrera nos pedirán reducir la cantidad de tiempo para llegar a la meta. La retroalimentación ha sido positiva debido a que se está buscando un equilibrio basado en la eficiencia.
Realimentación Negativa
Es la encargada de controlar y regular al sistema manteniendo el equilibrio dentro del mismo, devolviendo al emisor toda la información que necesita para corregir la pauta de entrada. Ejemplo: en la misma carrera de atletismo de 1 kilómetro se nos pide llegar en 5 minutos, pero llegamos en 4 minutos. A continuación nos exigen que para la próxima carrera recorramos 2 kilómetros en 5 minutos, entonces ocurrió un proceso de realimentación negativa para que el sistema regrese a su equilibrio original, basado en la calidad de la ejecución de las tareas.
Tipos de sistemas de control realimentados
Sistemas de control en lazo abierto
Para Angulo Bahón & Raya Giner, 2004 un sistema de control en lazo abierto es aquel esquema de control en el que la salida del proceso a controlar no afecta a la acción de control por lo que el control en lazo abierto es muy sensible a perturbaciones y variaciones.
Este tipo de sistemas son inexactos, debido a que la información ingresada o variables de entrada son realizadas por el hombre. Este control no tiene un
Sistema de control
INPUT OUTPUT
Riego de manera manual
Jardín de riego
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proceso de retroalimentación, es decir los datos de entrada van de manera directa a la salida sin comparar datos con la anterior ejecución. Por ejemplo: Un riego realizado de manera manual (manguera o regadera), el hombre sin saber si la cantidad de agua irrigada en un cultivo o jardín fue la necesaria o excesiva.
Sistemas de control en lazo cerrado
Para (Ñeco García, Reinoso García, Aracil, & Nicolas, 2003, este tipo de sistemas se compara la variable a controlar con la señal de referencia de forma que en función de esta diferencia entre una y otra, el controlador modifica la acción de control sobre los actuadores de la planta o sistema.
La clave de un lazo cerrado está dentro los sensores, se mide la variable de salida y se compara con aquello que deseamos es decir con el valor de entrada. Este sistema de control responde de mejor manera a las perturbaciones que se podrían realizar sobre el sistema.
Este tipo de control tiene un proceso controlado en comparación al anterior debido a que los datos que son ingresados por el hombre, o que recibe mediante sensores son comparados mediante una retroalimentación para hacer referencia a la salida anterior, por ejemplo: un sistema de riego automatizado. Estos procedimientos si son activados por un operario o por sensores expulsan agua en la debida cantidad y tiempo para realizar la irrigación a las plantaciones.
Sistema de control
INPUT OUTPUT
Controladores y
sensores Jardín de riego
FEEDBACK - REALIMENTACION
38 Sistemas de control lineal y no lineal
Un sistema es lineal cuando el comportamiento de su salida depende de la magnitud de la señal de entrada.
Según Ogata Katsuhiko (2003) nos dice que un sistema es no lineal sino se aplica el principio de superposición. Por tanto, para un sistema no lineal la respuesta a dos entradas no puede calcularse tratando dos entradas a la vez y sumando los resultados.
Sistemas de control continuo y discreto
Los sistemas de control continuo se caracterizan porque la materia prima fluye de manera continua a través de los procesos continuos, son procesos de tipo químico, farmacéuticos metales básicos, petróleo, comida bebidas, generación de energía eléctrica. Todos estos fluyen de manera continua a través de los sistemas, las magnitudes a controlar son temperatura, flujo, presiones, alturas de nivel, es decir medidas que se pueden definir de manera analógica.
Según Valdivia Miranda, 2012, un sistema de control de tiempo continuo todas las partes del sistema son variables en función del tiempo continuo y, por tanto son conocidas en todo momento. Sin embargo, en un sistema de control de tiempo discreto, una o más variables son conocidas solo en instantes concretos; es decir, los datos son recibidos de forma intermitente.
Dentro de los sistemas discretos se destacan: automóviles, aviones, computadores, maquinaria y otros componentes con los cuales estos productos son ensamblados. Se llaman discretos porque el proceso de fabricación se lo realiza de forma gradual, hasta que se obtiene desde la materia prima el producto terminado (se construye por partes). Las magnitudes que se manejan dentro de este sistema son digitales es decir binarias.
1.1.7. Electrónica aplicada a los procesos de automatización
39
esto hace que la automatización sea precisa y eficiente. Por ello la electrónica se puede considerar una parte imprescindible dentro de cualquier equipo que sea electrónico.
Tipos de señal electrónicas
Son datos que pueden usarse para transmitir información, los emisores y receptores debe encontrar lenguajes en común para poder entenderse.
Señal Analógica
Para Pablo Alcalde (2009), una señal analógica es aquella que varía de forma continua, toman un valor instantáneo diferente por cada fracción de tiempo.
Asimismo el autor Antonio Hermosa Donate (1995) nos dice que son señales que, dentro de un margen, pueden tomar cualquier valor; entre dos valores cualesquiera siempre pueden tomar otro intermedio.
Señal digital
Para Antonio Hermosa Donate (1995) las señales digitales son cuantificadas; varían a intervalos entre los cuales no toman valores intermedios. Las señales digitales con que operan los sistemas electrónicos digitales son binarias, es decir, solo toman dos estados diferenciados nivel alto lógico alto y nivel lógico bajo, son representados por 1 y 0 respectivamente.
De la misma manera los autores Kenneth & Jane Laudon (2004) opinan que una señal digital es una forma de onda discreta, más que continua. Transmite datos codificados en dos estados discretos: bits 1 y bits 0, los cuales se representan como el encendido y apagado de los pulsos eléctricos.
1.2. Sistemas de riego
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Según Durango (2001) es una de las labores agronómicas de gran importancia que permite conseguir potencialmente el desarrollo agrícola de los cultivos incrementando sus rendimientos. El riego se puede definir como la aplicación artificial de agua al terreno con el fin de suministrar a las especies vegetales la humedad necesaria para su desarrollo.
Un sistema de riego se denomina al conjunto de elementos físicos que hace posible que un área determinada pueda ser cultivada con la aplicación de agua necesaria para las plantas.
En la actualidad existen diferentes métodos para el riego de cultivos, las cuales pueden variar en costo, eficiencia o facilidades en uso, pero todos tienen la misma finalidad.
1.2.1. Origen y evolución de los sistemas de riego
Dentro de las civilizaciones mesoamericanas esta la cultura Maya, cuando inicio la agricultura a pesar de estar ubicados en un ambiente montañoso debían tener un sistema de riego para mantener sus cultivos, para realizar esto construyeron canales de riego que mediante la lluvia el agua corría a través estos para llegar a los cultivos que se encontraban en la parte baja de la montaña.
De la misma manera los Incas, construyeron terrazas a lo largo de las montañas para regar sus cosechas, conquistaron los problemas ambientales que tenían desviando las rutas de los ríos para mediante canales proveer agua a sus cultivos.
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1.2.2. Tipologías de sistemas de riego para jardines
Riego con manguera o manual
Este tipo riego es uno de los antiguos y baratos hasta la actualidad, aunque este sistema genera un gasto descontrolado e innecesario de tiempo y agua porque no existe una igualdad debido a que en algunos sitios puede caer más agua que en otros, pero se lo sigue utilizando en diferentes lugares donde se encuentre cualquier tipo de plantaciones.
Riego por aspersión
Mediante el uso de un sistema de riego por aspersión el agua llega a las plantas o cultivos en forma de lluvia cubriendo más cantidad de área en comparación al de goteo, este sistema lo realiza a través del funcionamiento de una bomba. Sin importar el tipo de terreno en el que se encuentre instalado el aspersor realizará su trabajo con un 80% de eficiencia, siendo el único problema que el viento sería su némesis obstaculizando su uniformidad y área de riego.
Tipos de sistemas de
riego Riego con
manguera o manual
Riego por aspersión
Riego a gran cañon
Riego por goteo
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Los sistemas de riego por aspersión se caracterizan por la aplicación de una lluvia sobre la parcela para que el agua se infiltre donde cae. El riego por aspersión utiliza dispositivos de emisión en los que la presión disponible en las tuberías portaemisoras induce un caudal de salida. (Ruiz Canales & Molina Martinez, 2010, pág. 89)
Riego a gran cañón
Se puede decir que este es una versión mejorada del riego por aspersión, es un aspersor en grandes dimensiones, la aplicación del agua llega de la misma manera en forma de lluvia, pero este es usado en cultivos de áreas grandes y con mayor producción, por ejemplo una plantación de banano.
Riego por goteo
Con este sistema de riego el agua es aplicada mediante gotas de manera uniforme y constante, ocasionando que el suelo se humedezca para que el cultivo lo absorba y obtenga los nutrientes necesarios para su desarrollo. Pero este tipo de método necesita riegos continuos en intervalos de tiempo
1.2.3. Factores a considerar para escoger un adecuado sistema de riego
Comparación entre los sistemas de riego más comunes, en relación a las variables de tipo carácter técnico-agronómico, social y económico.
Adaptación al terreno (llano, arenoso, arcilloso, accidentado) y al tipo de
cultivo que se encuentre en el área.
Menos consumo de agua.
Disponibilidad del agua, garantizar el suministro necesario para el cultivo.
Eficiencia de riego, con relación al uso del agua utilizada en los cultivos.
Utilización de mano de obra, instalación y mantenimiento del sistema.
43 1.3. Sistemas de riego automatizados
Un sistema de riego automatizado está constituido por sensores y equipos programables que ayudan al regadío de plantas ornamentales o de cualquier otro cultivo, mediante órdenes que son asignadas por un computador, como a la hora y el tiempo que debe realizar el riego o la cantidad de agua necesaria para las mismas.
El sistema de riego automatizado permite optimizar el uso del agua en cultivos a través de sensores que miden la humedad y la temperatura en la zona radicular de las plantas. La ventaja de regar cuando se ha excedido una temperatura determinada o bien por la detección o falta de humedad, permite que el cultivo no entre en estrés, con lo que se garantiza el mejor producto agrícola posible. (Gutierrez Jaguey, Porta, Romero, & Villa, 2012, pág. 3)
Dentro de la agricultura en cualquier tipo de cultivo, se consume una cantidad excesiva de agua, por este motivo es necesario optimizar su uso aumentando eficiencia en los riegos agrícolas, de manera que se reduzca la cantidad de uso de este recurso.
Existe una gran cantidad de sistemas de riego automatizados los cuales se basan en horarios de riego, interruptores los cuales se activan dependiendo de las condiciones atmosféricas, y otros con sensores que pueden detectar estado de humedad del suelo y la temperatura ambiente. Con la implementación de este tipo de sistemas mencionados la aplicación de agua será óptima para el suelo y aún más para el cultivo.
Sensores dentro de un sistema de riego
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Tipos de sensores para el uso en sistemas de riego
Sensor de humedad
Son sensores que pueden detectar el nivel de líquido dentro del área de riego de un cultivo, para determinar cuándo se debe o no aplicar agua las plantas.
Sensor de lluvia
Este tipo de sensores al momento de detectar un ambiente de lluvia se encarga de detener el interruptor del sistema de riego para que este se apague en caso de que esté en funcionamiento.
Sensores de temperatura
A pesar de que este tipo de sensores son usados para la detección de incendios o la regulación de sistemas de calefacción, su aplicación también sirve para riego de cultivos mediante la obtención de la temperatura del ambiente, dependiendo de la intensidad de este y de cómo haya sido programado el sistema empieza con el riego de agua.
Estos 3 tipos de sensores son los encargados de proporcionar los datos de entrada para el sistema, para procesarlos y tomar las decisiones de acuerdo a la información obtenida.
Temporizadores de riego
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1.3.1. Algunos modelos desarrollados en la actualidad sobre sistemas de control y riego.
En el Recinto la Colonia ubicado en el Cantón La Maná se encuentra la Hacienda “La Fortaleza” en donde existen dos sistemas de control:
El primero consiste que en determinada hora de la noche automáticamente se enciende el alumbrado dentro de la hacienda, el segundo es mediante el cual toman los datos del clima para tomar la decisión de si se debe proceder a realizar el riego a la plantación de banano. (Ver en Anexos “Sistema de control y riego en Hacienda La Fortaleza”).
1.4. Valoración crítica de los conceptos principales de las distintas posiciones teóricas
En el estudio teórico preliminar desarrollado, se han evidenciado los elementos conceptuales relativos a como se estructuran, los sistemas de control, su fiabilidad, sus procesos de retroalimentación. Se valoran además los sistemas de riego con sus diferentes tipologías lo cual condiciona todo un conocimiento alrededor de la dinámica de control automatizado de riego por aspersión en jardines.
En la valoración teórica realizada emergieron categorías rectoras del proceso de investigación, las cuales van a condicionar, el estudio empírico y la propuesta transformadora que se presenta. Dentro de las categorías más recurrentes destacan: Procesos de automatización, técnicas de automatización (automatización electrónica), los sistemas de control, la retroalimentación, sistemas de riego y por último el conjunto de todo esto los sistemas de riego automatizados.
46 1.5. Conclusiones parciales del capítulo
Este capítulo sobre las bases conceptuales de automatización y sistemas de riego automatizados, ha permitido entender el papel que cumple un sistema automatizado dentro de los diferentes campos en la industria, poniendo énfasis en la aplicación del mismo a los sistemas de riego.
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CAPITULO II. MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA
2.1. Caracterización del sector, rama, empresa, contexto institucional o problema seleccionado para la investigación
La Universidad Regional Autónoma de los Andes, UNIANDES Quevedo se encuentra ubicada en el Km 4 ½ Vía a Valencia, es un centro de educación superior, que ofrece una formación integral a sus estudiantes sin distinción de sexo, raza, religión o política. Esta prestigiosa institución cuenta con un ambiente agradable para el estudio dedicándose a formar profesionales competitivos y emprendedores en Jurisprudencia, Gastronomía, Administración de empresas y Sistemas.
La mayor parte de la institución tiene áreas verdes las cuales son agradables para los estudiantes porque realizan diferentes actividades que les permiten socializarse y compartir tiempo entre ellos, estas áreas se caracterizan por un buen cuidado por parte del personal, quienes día a día se dan el tiempo de regarlas y mantenerlas en buen estado.
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2.2. Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la investigación
Métodos
La investigación que se desarrolla es de tipo cuantitativa, en la modalidad experimental, con un carácter de Investigación aplicada.
Métodos empleados
En la misma se emplean diversos métodos de las ciencias, situados en el nivel teórico, empírico y estadísticos-matemáticos. Destacando:
Método inductivo: Permitirá realizar las respectivas encuestas, entrevistas a los personales encargados y directiva de UNIANDES Quevedo, permitiendo un análisis de el estado actual de este proyecto.
Método sistemático: Ayudará de manera ordenada llegar a la solución de la problemática con respecto a los jardines de UNIANDES Quevedo, con un análisis respectivo desarrollar el sistema de riego automatizado.
Método analítico: Permitió estudiar y examinar de manera profunda los diferentes temas y problemáticas que intervienen en esta investigación.
Método sintético: Se llevó a cabo la reconstrucción a partir de la recopilación de información obtenida mediante las investigaciones realizadas.
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Método deductivo: Este proceso me permitió presentar conceptos, principios, reglas, definiciones a partir de los cuales se analizó, se sintetizo, comparó, generalizo y demostró los conflictos que hay al momento de realizar un riego de forma manual.
Método de Observación: Nos ayudó a explorar situaciones poco conocidas la misma que nos permitió recolectar información para detectar los apectos de la problemática, y así encontrar la solución adecuada de los problemas en la investigación.
Técnicas de investigación
Encuesta: Es la técnica que a través de un cuestionario permitió recopilar datos de toda la población o de una parte representativa de ella, mediante esta técnica se logró obtener opiniones de los diferentes puntos de vista de quienes serían los “operadores”, debido a que es necesario recopilar cuales eran sus perspectivas sobre el sistema y la calidad del servicio.
Entrevista: Otro elemento importante debido al dialogo mantenido con el Rector de la institución y Director de Carrera de Sistemas, de lo que se obtuvo información como los requerimientos principales y necesidad que se deseaban que el sistema de control cumpliera.
Métodos estadísticos y matemáticos
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2.3. Presentación de los resultados del diagnostico
Para realizar los estudios, se realizó una entrevista semiestructurada a tres actores importantes dentro de esta investigación:
Entrevista realizada a experto en riego
Para realizar esta entrevista se precisó contactar con el Ing. Oswaldo Andrade, el cual se lo solicito debido a su experiencia y conocimiento sobre en riego a plantaciones de gran magnitud. La entrevista conto con los siguientes aspectos.
1. ¿Qué es para usted un sistema de riego?
Es una manera de tratar de hidratar la tierra, regar plantas. Es darle lo único que la planta necesita o le falta ni más ni menos. Si le damos más de lo necesario no estamos regando sino echándole agua.
2. ¿Qué tipos de sistemas de riego que conoce?
Goteo, aspersión y drenaje
3. ¿Qué factores cree usted que intervienen para realizar un riego?
Evapotranspiración, dependiendo de la planta, el suelo, el tipo de aspersor y la presión de la bomba. En base a eso se aplica la cantidad debida de riego
4. ¿Qué sistemas de riego usted recomienda?
Ningún riego es perfecto, el único que se puede decir que es perfecto es el riego por goteo, pero generalmente en este país y en las grandes plantaciones, se recomienda el riego por aspersión y por ende es el más usado
5. ¿Para usted es lo mismo regar en invierno y verano?
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6. ¿Todas las plantas necesitan la misma cantidad de agua?
No, todas las plantas no son iguales por ejemplo el banano es una planta de agua y necesita estar en zonas húmedas para mantenerse en buen estado
7. ¿Cuantas veces al día es necesario regar una planta?
Todo depende de cuanta humedad se le haya asignado a la planta, dependiendo la textura del suelo, dependiendo el clima donde se encuentre, por ese motivo es necesario regar en un clima no muy caluroso debido a que no es adecuado para la plantación y el agua evapotranspira mas rápido.
8. ¿Qué cuidados aparte del agua necesita la planta?
Cualquier plantación que sea, Necesita de un control fitosanitario para evitar cualquier tipo de plagas
9. ¿Variables que son consideradas para realizar un riego?
La humedad del suelo y la temperatura del clima, porque la cantidad de humedad que se evapora o pierde con el sol es necesario que la planta recupere.
Todo depende de cómo se quiere recuperar la lámina de riego, si se la quiere recuperar toda la semana, cada día, cada mes, en nuestro caso la recuperamos a diario. Por ejemplo si hoy perdimos 3 milímetros de agua mañana se le proporciona esos 3 milímetros de agua es decir lo que consumo hoy lo recupero mañana.
Cuando se controla por día hay que tener en cuenta el factor climático en el que se encuentra y del sistema de riego que se tiene.
Recuperamos de acuerdo a la necesidad de la planta.
El riego usted lo aplica no es a la planta sino al suelo, y debe darse cuenta de la cantidad de agua que va perdiendo por consumo de su planta.
