Sitema de Riego Uptos
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C.I.: 25.414.353
Coord.
Coord. Del Comisión de
Tutor Tutor Representante PNF en proyecto
Académico Técnico Comunitario Electrónica PNF
Electrónica
Nombre y Nombre y Nombre y Nombre y Nombre y
Apellido: Apellido: Apellido: Apellido: Apellido:
ii
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS ix
RESUMEN x
INTRODUCCIÓN 11
CAPÍTULO I 15
1.- EL PROBLEMA 15
1.1.- Planteamiento del Problema 15
1.1.1.- Diagnóstico 15
1.2.- Justificación de la Investigación 22
1.3.- Objetivos 23
1.3.1.- Objetivo General 23
1.3.2.- Objetivos Específicos 23
1.4.- Limitaciones 24
1.5.- Delimitación / Alcance 24
1.6.- Vinculación con el Programa Nacional de Formación En Electrónica /
Plan Nacional Simón Bolívar (2013 – 2019) 27
iii
CAPITULO II 30
CAPÍTULO III 50
CAPÍTULO IV 56
CAPÍTULO V 71
Conclusiones 74
iv
Recomendaciones 75
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 76
ANEXOS 79
Plan de Inversión y/o Presupuesto 88
v
CARTA AVAL DEL TUTOR (A) TÉCNICO
vi
CARTA AVAL DEL TUTOR (A) METODOLÓGICO
vii
ÍNDICE DE TABLAS
viii
ÍNDICE DE DIAGRAMAS
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
x
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL OESTE DE SUCRE
“CLODOSBALDO RUSSIÁN”
11
INTRODUCCIÓN
12
Actualmente, en Venezuela la agricultura tiene una gran importancia a
la hora de producir alimentos debido a la difícil situación económica. El
ejecutivo nacional se ha dado a la tarea de implementar medidas para impulsar
y mejorar la actividad agrícola. Es por eso que el sector agrícola se ha tratado
de extender por todo el territorio nacional, es decir, la agricultura ya no solo se
encuentra presente en los campos o zonas rurales, sino que también se ha ido
expandiendo hacia las ciudades.
13
la disponibilidad de aquellos a pesar de que se encuentren en cantidades
suficientes”.
15
CAPÍTULO I
1.- EL PROBLEMA
1.1.1.- Diagnóstico
A partir del año escolar 2002 - 2003, es designado por la zona educativa
del estado Sucre como Unidad Educativa “Creación San Juan” encargada de
formar bachilleres en ciencias, para esa hermosa comunidad agrícola ubicada
en San Juan de Macarapana, zona turística por excelencia. Para el período
escolar 2006 - 2007, toma por nombre Liceo Bolivariano “San Juan”, dirigido
por el profesor Arquímedes Díaz, contando con veintinueve
(29) secciones, diecinueve (19) de III etapa y diez (10) de media y
diversificada; donde se atendía un total de 970 estudiantes de esta localidad y
sus alrededores.
17
Asimismo, para el año escolar 2011 - 2012 es designado por la zona
educativa el Lcdo. Francisco Patiño como director encargado. En el año 2012,
pasó a ser llamado Liceo Bolivariano “San Juan” y para el año 2013 se
conformó el consejo educativo, anteriormente denominada sociedad de padres
y representantes.
Cabe destacar, que estas acciones fueron dirigidas por la Lcda. Indira
Marín, directora encargada desde finales del año escolar 2011 - 2012
siguiendo los lineamientos del Ministerio del Poder Popular Para la Educación.
Para el inicio y el transcurso del período escolar 2013 - 2014 sucedieron varios
cambios a nivel de la directiva; como consecuencia de haber cumplido con su
vida laboral, la Lcda. Carmen Trinitario solicita su jubilación, por lo que el Lcdo.
José Gil asume transitoriamente la subdirección académica ejerciéndola
satisfactoriamente durante el primer momento.
19
características tecnológicas del sistema representan un buen modelo técnico
de desarrollo para la producción de alimentos en la institución.
20
7.- Baños deteriorados.
Por lo tanto, este sistema busca ofrecer una solución a los problemas
mencionados, mediante la automatización del suministro de agua al huerto por
medio de sensores de humedad, el cual funcionaría cuando los niveles de
humedad del suelo así lo indiquen.
23
desarrollando el conocimiento en el área, con el objetivo de ser profesionales
que contribuyan al mejoramiento de la sociedad.
1.3.- Objetivos
1.4.- Limitaciones
Delimitación
24
consideran posibles alcanzar en concordancia con los recursos teóricos y
materiales”. (El proceso de investigación, 1992, pág. 28).
25
Tabla 1. Nivel de Humedad de las Plantas.
Nivel Óptimo
Tipo de Planta Tipo de riego
de Humedad
Perejil y hierba
Aspersión 75%
buena
Cebollín, cilantro y ajo
Aspersión 50% - 75%
chino
Tomate Goteo 60% - 80%
Pimentón y ají Goteo 50% - 70%
Alcance
El objetivo histórico 1
soberanía comunicacional.
El motor agroalimentario
28
El Gobierno Bolivariano promueve el Plan de Siembra por la Patria, para
avanzar en la construcción de ciudades productivas, sistemas alternativos y
desconcentrados de producción de alimentos, y aproximar al productor y al
consumidor.
CAPÍTULO II
2.1.- Antecedentes
29
2.1.1.- Internacionales
2.1.2.- Nacional
30
por aspersión puede ser utilizado en una gran variedad de suelos, incluso
aquellos muy ligeros o de textura arenosa que exigen riegos cortos y
frecuentes.
Humedad
Fuente: https://www.agromatica.es/humedad-del-suelo/.
1. Sensores
Fuente:https://profesormolina1.webcindario.com/tecnologia/sens_transduct/qu
e_es.htm.
4.- Modo de salida dual del módulo, salida digital, salida analógica
más precisa.
Fuente: https://yorobotics.co/sensores/510-sensor-humedad-del-suelo-
yl100.html.
2. Variables de Control
34
3. Actuador
Fuente: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3330/34059-
5.pdf?sequence=5&isAllowed=y.
Lazo Abierto
La capacidad que tales sistemas tienen para ejecutar una acción con
exactitud depende de su calibración. En general, los sistemas de lazo abierto
están regulados por base de tiempo. Como ejemplo de dichos sistemas se
citan los tostadores de pan, las lavadoras, los hornos de microondas y los
semáforos convencionales.
Lazo Cerrado
35
La señal de salida, además ser la propia salida, es utilizada como una
de las entradas del sistema, ya que le aporta información útil.
36
Actuador
Fuente: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf.
Aspersor de Riego
37
Los principales tipos de aspersores son: Aspersor de impacto y
aspersor de turbina. Según la presión de funcionamiento, los aspersores
pueden catalogarse en: Baja presión, con presiones de hasta 1.5 kg/cm2 y
radios de alcance hasta 12 metros; media presión, presiones entre 1,5 y 4,5
kg/cm2 y radios de alcance de entre 12 y 25 metros; y alta presión, presiones
superiores a 4,5 kg/cm2 y radios de alcance de hasta 60 metros. Desde el
punto de vista técnico existen otros aspectos que afectan de diversa forma a
la idoneidad de un aspersor. Entre estos destacan la uniformidad en la
velocidad de rotación, el ángulo y disposición de la tobera o toberas, la altura
de la trayectoria, la uniformidad de distribución, el tamaño de las gotas, etc.
Respecto al área que los aspersores humedecen se pueden catalogar en:
Circulares y sectoriales. Por último, los aspersores se catalogan según sus
posiciones de instalación: Aéreos, los que se sitúan sobre la superficie del
suelo, y emergentes: los que se instalan enterrados y protegidos por una
carcasa.
Fuente:https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/sis
temas_de_riego.asp.
Gotero de Riego
38
y controla la cantidad de agua para surtir particularmente a cada planta por
separado. Este instrumento se utiliza para realizar un riego de forma individual.
Tipos de Riego
39
El riego por aspersión es apropiado para la mayoría de los cultivos y se
adapta a casi todos los suelos regables porque los aspersores tienen una gama
amplia de características y de capacidades.
41
Figura N 5°. Riego por goteo.
Fuente: http://www.leroymerlin.es/ideas-y-consejos/comoHacerlo/el-
jardin-sostenible.html
Fuente de Alimentación
Fuente: https://qloudea.com/blog/tipos-de-fuente-de-alimentacion/.
Microcontrolador
43
destina a gobernar una sola tarea. Para que el microcontrolador realice las
operaciones que deseamos es necesario grabar en su memoria de programa
un conjunto de instrucciones que constituyen el programa de aplicación. En
primer lugar debemos conocer perfectamente las especificaciones de la tarea
que debe ejecutar. Hay que tener en cuenta que podemos llegar al mismo
resultado con distintos programas, siendo óptimo aquél que esté mejor
estructurado y no realice operaciones innecesarias, ahorrando de esta forma
espacio en la memoria de programa y tiempo.
Los PIC
Fuente: http://gigatecno.blogspot.com/2013/02/ventajas-y-desventajas-de-
los.html.
8.- Timers: 3.
46
12.- Líneas de entrada de CAD de 10 bits: 8
Puerto A
Puerto B
47
3.- RB0 y Interrupción externa.
Puerto C
Puerto D
Puerto E
Dispositivos Periféricos
49
Pantalla LCD
En este caso se hará uso de una pantalla LCD 16x2, la cual dispone de
2 filas de 16 caracteres cada una y cada carácter dispone de una matriz de
5x7 puntos (pixeles), aunque los hay de otro número de filas y caracteres. Este
dispositivo está gobernado internamente por un microcontrolador y regula
todos los parámetros de presentación, este modelo es el más comúnmente
usado.
Características
50
Figura N° 9. Pantalla LCD.
Fuente: http://jorgesanz.es/conectar-pantalla-lcd-a-arduino-uno/.
Teclado Matricial
Fuente: http://programarpicenc.com/articulos/teclado-matricial-4x4-con-los-
microcontroladores-pic/.
51
Figura N° 10. Teclado Matricial.
Fuente: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=473643.0
Transistor
52
Figura N° 11. Transistor.
Fuente: https://es.farnell.com/multicomp/bc337/transistor-npn-45v-500ma-
to-92/dp/1574379
Ecuación 1
Relé
53
Fuente: HELLA (2015). Relés y componentes con relé. Alemania. HELLA
KGaA Hueck & Co.
Proteus
Este programa ISIS permite dibujar sobre un área de trabajo, un circuito que
posteriormente podemos simular, y verificar para encontrar sus posibles
errores.
Fuente: http://blutintegrado.blogspot.com/2012/02/proteus-simulador-
electronico.html.
PIC C Compiler
54
Es un inteligente y muy optimizado compilador C que contienen operadores
estándar del lenguaje C y funciones incorporados en bibliotecas que son
específicas a los registros de PIC, proporcionando a los desarrolladores una
herramienta poderosa para el acceso al hardware las funciones del
dispositivo desde el nivel de lenguaje C.
* Convertidores A / D
* LCD controladores
* Entre otras...
Fuente: http://aprendiendoelectronicafacil.blogspot.com/p/ccs-compiler-
v.html.
Livewire
55
Otra característica interesante es que se puede configurar la simulación
para que en el caso en que se superen los parámetros máximos de
funcionamiento de cada componente estos exploten, literalmente,
demostrando un mal funcionamiento o error en el diseño. También se le
pueden añadir fallas intencionales para ver la reacción en el circuito.
Fuente: http://www.automatismos-mdq.com.ar/blog/2009/08/livewire-
simulador-electronico.html.
PCB Wizard
Fuente: http://www.automatismos-mdq.com.ar/blog/2009/07/pcb-
wizard.html.
56
CAPÍTULO III
Los autores Palella y Martins (2010: 90), definen que: “La investigación
documental en la cual se concreta exclusivamente en la recopilación de
información en diversas fuentes. Indaga sobre un tema en documentos-
escritos u orales”.
57
hechos reales es necesario llevar a cabo una estrategia que permita analizar
la situación directamente en el lugar donde acontecen. Por lo tanto, la
investigación se realizó en el lugar donde se encuentra el objeto de estudio;
es decir, en el “Liceo Bolivariano “San Juan”, parroquia San Juan de
Macarapana, municipio Sucre - estado Sucre, específicamente en el huerto de
la institución, donde se recopilaron los datos y la información correspondiente.
Población
Unidad Muestral
La muestra Carlos Sabino (1992: 91), la define como: “Una parte del
todo que llamamos universo y que sirve para representarlo”. Por lo tanto, la
muestra la conforma el diseño del sistema de riego, el cual contribuiría de
forma tecnológica con el desarrollo y mejoramiento del huerto escolar.
59
3.4.- Fuentes de Información
Fuentes Primarias
Fuentes Secundarias
60
Según Rodríguez Peñuelas, (2008: 10), las técnicas son: “Los medios
empleados para recolectar información, entre las que destacan la observación,
cuestionario, entrevistas, encuestas”.
61
Según Arias (1999: 111), las técnicas y procesamiento de análisis de
datos son: “Las distintas operaciones a las que serán sometidos los datos que
se obtengan: clasificación, registro, tabulación, y codificación si fuera el caso”.
CAPÍTULO IV
63
4.2.- Factibilidad del Estudio
64
alimentación externa de 5V, la cual es una sola fuente simple que proporciona
al equipo la energía necesaria. Será la encargada de mantener en constante
funcionamiento el circuito para que realice sus funciones, durante el tiempo
que permanezca conectada.
66
Ahora se puede calcular el valor adecuado para el condensador de filtro
del cual se obtendrá una salida en continua con un rizado, cuyo Vppr sea el
10% del Vmáx del voltaje rectificado; para ello se usará la ecuación vista
anteriormente:
En la fórmula se pide la frecuencia de la tensión rectificada, la cual es
el doble de la frecuencia que llega de la compañía eléctrica, por ejemplo si
esta frecuencia es de 50Hz, el valor a utilizar en la fórmula será f=100Hz; si la
frecuencia de la compañía es de 60Hz entonces f=120Hz, el voltaje pico para
los cálculos que se han hecho es Vp=12,7V y la corriente que se obtebdrá
como máximo será 1A, si se reemplazan estos valores se obtendrá que
C=8800uF, lo cual es un valor muy elevado, aunque colocando condensadores
en paralelo se puede conseguir, esto es si se quiere un valor de 10% del Vp
para el Vppr; se hará que Vppr sea mayor que el 10% del Vmáx, para la fuente
de 5V se necesita que Vmín en la entrada del regulador sea de 7V y se tiene
Vmáx=11,3V entonces Vmín=Vmáx-Vppr de aquí Vppr=Vmáx-Vmín=(11,3-
7)V; se obtiene que el Vppr con el cual se puede trabajar sin hacer que la Vmín
sea menor de 7V será Vppr=4,3V lo podemos dejar en 4V, entonces Vppr=4V
luego a partir de la fórmula vista anteriormente:
Vppr=I/(f*C)
Se despeja el valor de la capacitancia del condensador que permitirá
obtener el Vppr=4V, algo así C=I/(f*Vppr), si se reemplazan los valores
conocidos C=(1A)/(100*4); de donde C=2500uF, capacitancias cuyos valores
sean mayores a 2500uF ya servirán para que el regulador trabaje en forma
adecuada, se utilizará uno de 3300uF (el cual dará una Vppr=3V) a 35V porque
la máxima tensión a la que puede trabajar el condensador se recomienda que
sea al menos el doble de la tensión máxima rectificada, por eso de los picos o
sobretensiones que pueden aparecer, en este caso será 2*(11,3)=22,6 por lo
tanto un condensador a 35V ya irá bien.
De la ecuación Vppr=I/(f*C) se ve que Vppr disminuye si la corriente
disminuye, la corriente dependerá de la carga que se encuentre en la salida
de la fuente, ya que f y C serán constantes, esto es una ventaja pues al
67
disminuir la Vppr la Vmín de la tensión rectificada aumenta y esto provoca que
el regulador trabaje mejor.
En cuanto a los diodos rectificadores se utilizarán los 1N4004 los cuales
pueden trabajar a 1A y tienen un alto valor en cuanto al voltaje de pico inverso
280V según la hoja de datos.
68
Figura N° 14. Simulación de Sensores.
Fuente: Los autores, 2019.
69
Los datos obtenidos por el sensor van desde 0 (100%) sumergido en
agua siendo este 5V, a 1023 (0%). En un suelo muy seco (o en el aire) seria
0V. Un suelo ligeramente húmedo daría valores típicos de 600-700 (41% -
31%), y entre 200-300 (80% - 70%). Un suelo seco tendrá valores de 800-1023
(22% - 0%). En el caso del microcontrolador PIC16F887a el conversor A/D
tiene 10 bits y la señal análoga de entrada puede estar entre 0V y 5V. Con 10
bits el mayor número binario que se puede tener es 1024, por lo tanto la
resolución del conversor A/D está dada por la fórmula:
2V / 0.00488V = 410bit
70
Figura N° 16. Código de Conversión A/D.
Fuente: Los autores, 2019.
71
Figura N° 17. Interfaz del usuario.
Fuente: Los autores, 2019.
72
FASE IV. Salida
73
Figura N° 19. Conexión del circuito con la electroválvula. .
Fuente: Los autores, 2019.
Para controlar un relé basta con saber solamente que la base del
transistor debe superar los 0,7V para que este entre en conducción y que la
corriente que el transistor dejará pasar entre emisor y colector puede depender
de la corriente que entra por la base multiplicado por la ganancia característica
del transistor β.
Donde:
74
Donde también se pueden obtener las corrientes que se mueven por
la base emisor y colector del transistor, por medio de las siguientes fórmulas:
Ecuación N°2
Ecuación N°3
Ecuación 4
75
4.3.- Diagrama de Bloques
76
4.4.- Circuito Electrónico
79
A B C
Etapa de salida:
En esta fase, se les asignó a los sensores ciertos valores para cada
zona, con el fin de representar la medición de los mismos, estos fueron
comparados con los parámetros introducidos por el usuario mediante la
interfaz, los cuales se muestran en la siguiente tabla:
80
Tabla N°3. Tabla de activación/desactivación.
ZONA A ZONA B
DATOS REPRESENTATIVOS
DE LA MEDICION DE LOS
75% 70%
SENSORES
DATOS INGRESADOS POR
EL USUARIO (NIVEL ÓPTIMO
64% 81%
DE HUMEDAD DE LAS
PLANTAS)
SALIDA DESACTIVADA ACTIVADA
81
Es importante aclarar que los sensores no actúan en tiempo real, debido
a que es una simulación, por lo tanto, se buscó representar la actuación de los
mismos dándole valores de forma manual, que podrían ser muestreados al
implementarse el dispositivo en el área de trabajo.
Conclusiones
82
Recomendaciones
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros:
83
electrónicos. México: Editorial PEARSON EDUCACIÓN.
Normativas
Fuentes Legales
Sitios de Información
www.novagric.com/es/riego/sistemas-de-riego/riego-por-goteo.
https://www.ecoagricultor.com/riego-por-goteo/.
85
Fecha de consulta: 21 de agosto de 2019.
www.tecnologia-
tecnica.com.ar/sistemadecontrol/index%20sistemasdecontrol.htm
http://www.novagric.com/es/riego/sistemas-de-riego/riego-por-aspersion
https://www.microchip.com/datasheet/PIC16F877A
www.uconnectme.com/producto/sensor-de-humedad-del-
suelo/?wpp_export=pdf
86
Datasheet sensor de humedad fc-28: Disponible en:
https://cdn.hackaday.io/files/273481170056832/Datasheet%20Soil%20Moistu
re%20Sensor.pdf
http://www.electronicoscaldas.com/datasheet/Teclado-membrana-matricial-
4x4.pdf
ANEXOS
Cronograma de actividades
87
Fuente: Los autores, 2019.
88
Fuente: Los autores, 2019.
89
Inferior 9cm x 9cm Superior 9cm x 9cm
Fuente: Los autores, 2019.
90
Fuente: https://naylampmechatronics.com/interfaz-de-usuario/19-teclado-
matricial-4x4.html
91
Sensor de humedad fc-28
Fuente: http://robotica.ep-electropc.com/2016/07/medir-la-humedad-del-suelo-con.html
92
Transistor 2n3904
Fuente: https://www.alldatasheet.es/datasheet-
pdf/pdf/155897/STMICROELECTRONICS/2N3904.html
93
Plan de Inversión y/o Presupuesto
367.500,00 Bs. S
94