Diseño e implementación de un sistema de control basado en Arduino para la automatización de invernaderos orientados a la agricultura familiar
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Date
2024-07-12
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Publisher
Universidad Católica de Santa María
Abstract
Los invernaderos son un método de cultivo en el que se aprovecha al máximo el
espacio y rendimiento de un cultivo. Para las personas que basan su economía en la
agricultura familiar, un invernadero supone una fuente extra de ingresos, pero en la mayoría
de los casos el manejo de estos es enteramente manual, por lo que no se aprovecha al máximo
las ventajas de este tipo de cultivo. Cuando un agricultor familiar quiere automatizar su
cultivo se encuentra que los costos de implementar un sistema de control son muy altos,
debido principalmente por el controlador y la red de sensores.
Este proyecto tuvo como objetivo diseñar e implementar un controlador basado en la
placa Arduino que imite el comportamiento de las entradas y salidas digitales discretas un
PLC industrial para pilotar una red de control con elementos económicos y de fácil acceso
al mercado local.
La implementación de este sistema de control basado en Arduino demostró que,
mediante el refuerzo de la placa con elementos de protección, es posible controlar el cultivo
en un invernadero orientado a la agricultura familiar. Se identifico, además, una reducción
considerable del tiempo que se debe dedicar al cultivo, por otro lado, la inversión económica
para este sistema fue de S/. 1354.10 que comparado con un sistema industrial básico que
tiene un costo base de S/. 4019 supone un ahorro considerable por lo que se concluye que es
viable implementar este sistema de control y es una alternativa a un PLC industrial.
En el Capítulo I, se detalla la problemática de la investigación, la cual consiste en el
planteamiento del problema, objetivos, interrogantes, justificación, alcances, limitaciones,
antecedentes, hipótesis y variables de investigación.
En el Capítulo II, se describe el marco teórico con todos los conocimientos requeridos
para el desarrollo de la investigación como definiciones de agricultura familiar, cultivos en
invernadero, parámetros de control de cultivo, elementos de un sistema de control, etc.
En el Capítulo III, se presenta el desarrollo del diseño e implementación del sistema
de control, el cual consiste en la selección de la estrategia de control, selección del núcleo
del controlador, diseño del controlador con todos los circuitos de protección, selección de
vi
los sensores de humedad ambiental, temperatura ambiental y humedad de suelo; integración
de la red de sensores y actuadores al controlador con sus respectivos diagramas de circuitos
de control y fuerza, implementación de la estrategia de control mediante programación del
controlador y puesta en marcha del sistema en el invernadero.
En el Capítulo IV, se presentan los resultados de la investigación en los que se describe
el funcionamiento del sistema implementado, el comportamiento del cultivo con la
automatización de invernadero, se presenta la medición del tiempo y esfuerzo que se ahorra
con el sistema de control y el costo total de la implementación haciendo una comparativa
con lo que costaría un sistema industrial.
Finalmente se presentan las conclusiones de la investigación en las que comprueba el
cumplimiento de los objetivos de la tesis y por ultimo las recomendaciones para trabajos
futuros en base a esta investigación.
Description
Keywords
Sistema de control, Automatización de invernaderos