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Implementaci�n de un sistema automatizado para la optimizaci�n de recursos h�dricos en semilleros de cacao en el vivero �Cristhel� Naranjal

 

Implementation of an automated system for optimizing water resources in cocoa seedbeds at the "Cristhel" Naranjal nursery

 

Implementa��o de um sistema automatizado para a optimiza��o dos recursos h�dricos nos canteiros de cacaueiro do viveiro "Cristhel" Naranjal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: waviles@uagraria.edu.ec

 

 

Ciencias de la Educaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 26 de julio de 2025 *Aceptado: 24 de agosto de 2025 * Publicado: �10 de septiembre de 2025

 

       I.          Investigador Universidad Agraria, Ecuador.

 

Resumen

El presente trabajo de titulaci�n tiene el objetivo de implementar un sistema automatizado para la optimizaci�n de recurso h�drico en el vivero Cristhel el cual nos permite brindar la cantidad de agua necesaria a los semilleros de cacao. La implementaci�n del sistema se llev� a cabo utilizando varios sensores de humedad ubicados en lugares estrat�gicos alrededor del cultivo, los cuales env�an la informaci�n a una app dise�ada en Mit App inventor mediante esto se realiza el reporte de las observaciones que se almacenan en la base de datos con el fin de mantener un control de todas las actividades realizadas. El software desarrollado, permitir� programar ciclos de riego personalizados en funci�n de las necesidades del semillero de cacao. Los sensores de humedad del suelo proporcionar�n datos en tiempo real para ajustar el riego de manera precisa, optimizando el uso del agua y reduciendo de sequ�a esta informaci�n se presenta de una pantalla oled o en la aplicaci�n instalada en el dispositivo m�vil. La implementaci�n del sistema de riego mejoro la eficiencia del riego del vivero, permitiendo ahorrar un 38% de los recursos h�dricos adem�s de ellos facilitando las tareas a los trabajares de esta forma permitiendo generar m�s ingresos.

Palabras Clave: aplicaci�n m�vil; automatizaci�n; optimizaci�n; riego.

 

Abstract

This titration work aims to implement an automated system for water resource optimization in the Cristhel nursery, allowing us to provide the necessary amount of water to the cocoa seedlings. The system was implemented using several humidity sensors located in strategic locations around the crop, which send information to an app designed by MIT App Inventor. This is used to report observations and store them in a database to maintain control of all activities carried out. The developed software will allow customized irrigation cycles to be scheduled based on the needs of the cocoa nursery. The soil moisture sensors will provide real-time data to precisely adjust irrigation, optimizing water use and reducing drought. This information is presented on an OLED screen or through an app installed on a mobile device. The implementation of the irrigation system improved the nursery's irrigation efficiency, saving 38% of water resources and making tasks easier for workers, thus generating more income.

Keywords: mobile app; automation; optimization; irrigation.

 

 

Resumo

Este trabalho de titula��o visa implementar um sistema automatizado para a otimiza��o dos recursos h�dricos no viveiro Cristhel, permitindo-nos fornecer a quantidade de �gua necess�ria �s pl�ntulas de cacaueiro. O sistema foi implementado com recurso a v�rios sensores de humidade localizados em locais estrat�gicos em redor da planta��o, que enviam informa��o para uma aplica��o desenvolvida pelo MIT App Inventor. Este � utilizado para reportar observa��es e armazen�-las numa base de dados para manter o controlo de todas as atividades realizadas. O software desenvolvido permitir� que sejam programados ciclos de rega personalizados com base nas necessidades do viveiro de cacau. Os sensores de humidade do solo fornecer�o dados em tempo real para ajustar a rega com precis�o, otimizando a utiliza��o da �gua e reduzindo a seca. Estas informa��es s�o apresentadas num ecr� OLED ou atrav�s de um aplicativo instalado num dispositivo m�vel. A implementa��o do sistema de rega melhorou a efici�ncia da rega do viveiro, poupando 38% dos recursos h�dricos e facilitando as tarefas dos trabalhadores, gerando assim mais rendimento.

Palavras-chave: aplica��o m�vel; automa��o; otimiza��o; irriga��o.

 

Introducci�n

1.1 Antecedentes del problema

El cultivo de cacao es una de las principales fuentes de exportaci�n de Ecuador, por lo que este proyecto se implement� un sistema de riego automatizado con el fin de ahorrar agua y aumentar la producci�n de cacao en el vivero �CRISTHEL� ubicado en la provincia del Guayas en el cant�n Naranjal. El sistema utilizo sensores para determinar las necesidades de agua de las plantas, lo que permiti� un riego m�s eficiente y preciso.

Los sistemas de riego automatizado facilitan la labor de los agricultores, mejorando la econom�a y el estilo de vida de las personas seg�n Carrasco (2022) afirma que:

La agricultura es una actividad fundamental para la econom�a de muchos pa�ses, por lo que es importante invertir en tecnolog�a y factores que faciliten su desarrollo. Los sistemas de riego automatizado son una herramienta que puede ayudar a los agricultores a mejorar su productividad y eficiencia, lo que se traduce en beneficios econ�micos y sociales. (p. 1)

 

Con la automatizaci�n de los sensores permite recopilar datos sobre el clima, la humedad del suelo y la condici�n de los cultivos. Estos datos pueden utilizarse para controlar el funcionamiento del sistema de riego de manera que se garantice que los cultivos reciban la cantidad adecuada de agua en el momento adecuado. Los sistemas de riego automatizado han tomado un lugar importante en la agricultura, ya que son cada vez m�s avanzados y ofrecen beneficios a los cultivos Rivera, (2023). afirma que:

Un equipo de investigadores dise�� un sistema de riego automatizado para mejorar la eficiencia y sostenibilidad del riego de cultivos. El sistema utiliza microcontroladores para recopilar datos de sensores de humedad y temperatura, y para controlar el flujo de agua a los cultivos. El sistema fue dise�ado utilizando una metodolog�a cuantitativa que permiti� especificar las caracter�sticas y articulaci�n de cada uno de los elementos. (p. 2)

Los microcontroladores son circuitos integrados programables que se utilizan para controlar dispositivos y sistemas. Los sensores de humedad y temperatura son dispositivos que miden la humedad y la temperatura de un entorno.

La tecnolog�a en el sector agr�cola est� permitiendo un r�pido aumento de la productividad. Actualmente, se utilizan sensores para proporcionar diagn�sticos en tiempo real. Se est� estudiando el uso de Arduino Uno para automatizar el riego de los cultivos. Esto permitir�a utilizar el agua de manera m�s eficiente y ayudar a resolver el problema de la escasez h�drica (Castillo, 2021). La tecnolog�a agr�cola est� permitiendo a los agricultores aumentar la productividad y ahorrar agua. Los sensores y la automatizaci�n est�n permitiendo a los agricultores recopilar datos en tiempo real sobre el estado de sus cultivos. Esto les ayuda a tomar decisiones informadas sobre el riego y otros factores que afectan el rendimiento. La automatizaci�n agr�cola tiene el potencial de mejorar la productividad y la eficiencia, pero tambi�n puede provocar la p�rdida de puestos de trabajo. Es importante considerar las consecuencias sociales y econ�micas de la automatizaci�n agr�cola.

Guti�rrez (2023) menciona en su proyecto un riego automatizado siendo su objetivo integrar la tecnolog�a y la agricultura para mejorar la eficiencia del riego. Para el desarroll� un prototipo de sistema de riego autom�tico para huertos que utiliza un microcontrolador Arduino para controlar los sensores y actuadores del sistema. El sistema se basa en principios agroecol�gicos y utiliza materiales econ�micos y f�ciles de encontrar.

Una posible problem�tica de esta informaci�n es que el prototipo de sistema de riego autom�tico para huertos a�n se encuentra en desarrollo. Esto significa que a�n no se ha probado a escala comercial y que es posible que existan problemas que no se hayan identificado.

En un estudio, se compararon dos m�todos de riego para semillas de pepino: riego no automatizado y riego automatizado. El riego no automatizado se realiz� regando 1 litro de agua en la bandeja diariamente. El riego automatizado se realiz� utilizando un sensor de humedad del suelo para controlar una v�lvula solenoide que habilitaba el paso del agua a un sistema de riego por inmersi�n en las bandejas. Los resultados mostraron que el riego automatizado tuvo un porcentaje de germinaci�n significativamente mayor que el riego no automatizado (S�nchez, 2021). �

 

1.2 Planteamiento y formulaci�n del problema

1.2.1 Planteamiento del problema

Este proyecto surge de la necesidad de superar las anomal�as agron�micas y la falta de un buen control de riego en el vivero �Cristhel�, ubicado en el Cant�n Naranjal, que se requiri� la implementaci�n de un sistema de riego autom�tico.

El vivero "Cristhel" ubicado en el cant�n Naranjal, tiene un semillero de cacao. Sin embargo, la productividad del vivero se ha reducido en los �ltimos a�os. La causa principal de esta reducci�n es la falta de agua, lo que provoca que las semillas no se desarrollen ni germinen de manera adecuada.

En el sector donde se encuentra el vivero �Cristhel�, hay otros viveros que tambi�n se dedican a la venta de semilleros de cacao. Esta competencia directa ha provocado que el vivero �Cristhel� pierda clientes y, por lo tanto, la perdida de capital.

El due�o del vivero manifest� que su principal problema es la falta de agua para el cultivo. Esta situaci�n ha provocado una disminuci�n de la producci�n y una baja calidad de los productos, lo que ha generado p�rdidas econ�micas para el vivero.

Una vez que se identific� el problema, se desarroll� un sistema autom�tico con esp 32 para el control de riego en el semillero de cacao del vivero �Cristhel�, ubicado en el cant�n Naranjal. Este sistema permiti� mejorar la producci�n de cacao, al mismo tiempo que reduce y optimiza el uso del agua.

 

 

1.2.2 Formulaci�n del problema

Al haber planteado los inconvenientes que se perciben dentro del vivero �Cristhel� se da paso a la elaboraci�n de la siguiente pregunta.

�Cu�les ser�n los beneficios de implementar un sistema de riego autom�tico con esp 32 y Arduino IDE en el vivero �Cristhel� ubicada en el cant�n Naranjal, Provincia del Guayas?�����

 

1.3 Justificaci�n de la investigaci�n

Los cultivos de invernadero utilizan una gran cantidad de agua de forma continua, pero la tasa de uso depende de la especie de planta, el tama�o, la temperatura y las condiciones atmosf�ricas. Las plantas tienen enormes necesidades de agua, ya que resulta que una libra de materia org�nica seca requiere de 300 a 500 libras de agua. Aunque el agua desempe�a muchas funciones en las plantas, m�s del 99% del agua absorbida se pierde a la atm�sfera (Perez, 2021).

El riego es una medida importante para garantizar el crecimiento saludable de las plantas en los viveros. Sin embargo, el agua a menudo se desperdicia o no se utiliza de manera eficiente, lo que puede provocar problemas como la erosi�n del suelo, la transmisi�n de enfermedades y un mayor consumo de recursos. Por lo tanto, se deben utilizar m�todos para mejorar la eficiencia del riego para lograr resultados �ptimos con un consumo m�nimo de agua y energ�a.

Los sistemas de riego por aspersi�n son uno de los muchos m�todos de riego de cultivos disponibles en la actualidad. Incluye un flujo de agua que imita la lluvia, es decir, un flujo de agua que se roc�a con gotas de agua. Este mecanismo suministra agua a trav�s de una red de tuber�as a los aspersores que utilizan presi�n para rociar agua.

El riego automatizado es un sistema que distribuye agua a las plantas de forma controlada mediante aspersores o sistemas de riego por goteo. El sistema permite distribuir agua donde se necesita en t�rminos de cantidad, frecuencia y tiempo. Los sistemas de riego autom�tico son una de las opciones de riego m�s convenientes y eficientes que ahorran tiempo y garantizan que las plantas se mantengan verdes y saludables. La implementaci�n de este m�dulo esp32 se realizar� de forma manual, controlando el riego mediante las mediciones tomadas de los sensores.

1.4 Delimitaci�n de la investigaci�n

�       Espacio: Se llev� a cabo en el vivero �CRISTHEL� ubicado en el Cant�n Naranjal de la Provincia del Guayas. Se selecciono un �rea de 100 m�, la implementaci�n de un sistema de riego automatizado, por lo cual se utiliz� diversos dispositivos electr�nicos.

�       Poblaci�n: La poblaci�n para la presente investigaci�n son 6 es decir 1 propietario y 5 empleados.

1.5 Objetivo general

Implementar un sistema de riego automatizado utilizando Esp32 para la optimizaci�n de recursos h�dricos en semilleros de cacao en el vivero �CRISTHEL� en el cant�n Naranjal provincia del Guayas.

1.6 Objetivos espec�ficos

• Analizar el proceso de riego en el cultivo de cacao mediante los requerimientos operacionales y de informaci�n, logrando tener a detalle los procesos que se realizan dentro del vivero �CRISTHEL�.
• Dise�ar el sistema de riego automatizado mediante la determinaci�n y la distribuci�n de los componentes, para garantizar el correcto desarrollo del sistema de riego.
• Elaborar un sistema de riego automatizado que controle la humedad del suelo en el vivero de cacao, esto mediante la aplicaci�n del dise�o y la realizaci�n de pruebas de campo, para mantener los valores adecuados de humedad y garantizar la calidad de la pl�ntula.

 

Materiales y m�todos

2 

2.1 Enfoque de la investigaci�n

El enfoque de esta investigaci�n es mixto debido a que no solo se basa en aspectos investigativos, sino tambi�n es aspectos pr�cticos y descriptivos.

2.1.1       Tipo de investigaci�n

El presente estudio tiene los siguientes tipos de investigaci�n:

�       Investigaci�n no experimental: Este tipo de investigaci�n se considera no experimental porque no se manipulan las variables de estudio. En su lugar, se recopilan datos de la humedad del suelo en los semilleros de cacao mediante un sistema de riego automatizado. Adem�s, se utilizan encuestas y entrevistas para obtener informaci�n de los trabajadores y la propietaria de la finca �Cristhel�.

�       Descriptiva: Para el desarrollo de la propuesta tecnol�gica, se utiliz� un m�todo que describe los requerimientos del vivero �Cristhel�. Estos requerimientos incluyen un sistema de riego manual y una baja productividad.

 

 

2.2    ��Metodolog�a

�       Metodolog�a de prototipado: La metodolog�a de prototipado es un marco general que se puede aplicar a cualquier tipo de proyecto, incluyendo proyectos de prototipado. El prototipado, es una estrategia utilizada en el desarrollo de productos que consiste en crear un prototipo o modelo preliminar del producto de forma r�pida y econ�mica. Este m�todo ofrece una serie de ventajas que lo convierten en una herramienta clave para el desarrollo de soluciones din�micas e impactantes. El prototipado permite comprender mejor la viabilidad del sistema. Al construir un prototipo, los dise�adores y desarrolladores pueden evaluar el funcionamiento del producto en el mundo real y detectar posibles problemas o deficiencias.

Esta metodolog�a consta de varias fases las cuales son: fase de la definici�n del problema donde se define el problema que se quiere solucionar, fase del dise�o del prototipado en el cual se debe tener en cuenta los requerimientos del problema, fase de la implementaci�n del prototipado� se utilizan las t�cnicas y herramientas adecuadas, fase de pruebas del prototipado mediante el cual se identifican los posibles problemas, fase de presentaci�n del prototipado se presenta el prototipado a los usuarios para obtener feedback.

Teniendo en cuenta lo presente, tambi�n se debe incluir la metodolog�a de implementaci�n, la cual es el conjunto de procedimientos y pasos que se deben seguir para llevar a cabo la implementaci�n de un proyecto o sistema. Esta metodolog�a debe definir los objetivos del proyecto, las actividades que se deben realizar, los recursos que se necesitan y el cronograma de trabajo.

Es importante determinar la metodolog�a aplicada en el sistema de riego para que est� correctamente enfocado al �rea en el cual est� enfocado y as� se tengan presentes todos los aspectos importantes para el correcto desarrollo e implementaci�n.

2.2.1       Variables

� 

.1. 

.2. 

.2.1. 

2.2.1.1. Variable independiente

Dise�o de un dispositivo tecnol�gico para mantener la humedad de la tierra para la pl�ntula de cacao.

2.2.1.2 Variables dependientes

Humedad adecuada para las pl�ntulas de cacao

2.2.2 Matriz de operacionalizaci�n de variables

Tabla 1. Operacionalizaci�n de las variables independientes

Variables independientes
Variable	Tipo	Nivel de Medida	Descripci�n
Cantidad de sensores instalados	No experimental	Contador	N�mero total de sensores� instalados en el vivero.
Cobertura del �rea del sensor	No experimental	Ratio	�rea del cultivo cubierta por el sensor cubrira una area determinada para el control y monitoreo.
Estado de funcionamiento	No experimental	On/Of	El sistema tiene dos estados de operaci�n apagado y encendido.

Elaborado por: El Autor, 2025

 

Tabla 2. Operacionalizaci�n de las variables dependientesperacionalizaci�n de las variabientes

Variable Dependiente
Variable	Tipo	Nivel de Medida	Descripci�n
Humedad	No experimental	Intervalo	Porcentaje de agua presente en la tierra dentro del vivero

Elaborado por: El Autor, 2025

2.2.2       Recolecci�n de datos

2.2.2.1 Recursos

�       Recursos humanos: Eco. Wilmen Avil�s Montalv�n MSc., Agricultores del vivero �Cristhel�.

�       Recursos econ�micos: Para la implementaci�n del sistema de riego automatizado requiri� tener en cuenta varios aspectos fundamentales, como la conexi�n a internet, la electr�nica y las configuraciones. Por ello, el proyecto se llev� a cabo utilizando diversos materiales electr�nicos.

2.2.2.2  M�todos y t�cnicas

• M�todo inductivo: Este m�todo nos permiti� estudiar y comprender a fondo los datos espec�ficos relacionados con la implementaci�n de un sistema de riego automatizado.
• M�todo deductivo: Este m�todo nos permiti� sacar conclusiones sobre el funcionamiento de las funciones espec�ficas de un sistema de riego automatizado.
• M�todo anal�tico: Este m�todo nos permiti� detectar tendencias y conexiones entre los datos obtenidos de la implementaci�n de un sistema de riego automatizado.
• T�cnica: La recopilaci�n de informaci�n bibliogr�fica permiti� sustentar las teor�as que sustentan el estudio de los procesos. Para ello, se formul� un marco te�rico s�lido sobre el tema de investigaci�n. Se utilizaron fuentes b�sicas como libros, revistas, art�culos cient�ficos, informes t�cnicos, repositorios y tesis. Adem�s, se utilizaron fichas bibliogr�ficas para organizar la informaci�n recopilada y garantizar la precisi�n y confiabilidad de las referencias.

2.2.3       An�lisis estad�stico

La informaci�n necesaria para el desarrollo de esta propuesta tecnol�gica se recopilo de dos fuentes: una encuesta a los colaboradores del vivero "Cristhel" y una entrevista al propietario de la finca, adem�s de ello se obtuvieron los datos recopilados de las preguntas en un gr�fico lo cual permiti� analizar de una mejor manera las preguntas realizadas a los trabajadores.

.

Resultados

�       3.1. An�lisis del proceso de riego en el cultivo de cacao mediante los requerimientos operacionales y de informaci�n.

En el an�lisis realizado para determinar los procesos en los cual se rige el vivero para el riego del cultivo, se logr� apreciar los puntos se�alados a continuaci�n:

Requerimientos operacionales: El vivero actualmente cuenta con un riego unitario manual, esto implica que el encargado del cuidado de un �rea de plantaci�n se dispone a regar las plantas manualmente una a una, cabe recalcar que el riego que ejecutan se lo realiza emp�ricamente y sin ning�n fundamento te�rico investigativo, igualmente obtienen muy buenos resultados realizando este riego emp�rico, sin embargo, se puede mejorar este proceso y optimizar el uso h�drico adem�s de ello puede mejorar la productividad tanto de la pl�ntula como del trabajador permiti�ndole realizar otras tareas en su �rea laboral de esta forma mejorando la productividad y los ingresos del cultivo de cacao, de detallan a continuaci�n los requerimientos operacionales:

���������� Disponibilidad del agua para realizar el riego.

���������� Determinaci�n del m�todo de riego m�s efectivo para las plantas de cacao.

���������� Dise�os adecuados para la instalaci�n de las diferentes conexiones de tuber�as para el riego.

���������� Instalaciones adecuadas para el correcto riego de las plantas de cacao.

���������� An�lisis del requerimiento de agua de las plantas de cacao en semillero.

Requerimientos de informaci�n: Fue necesario la recopilaci�n de informaci�n para determinar que se puede y que no se puede emplear en el desarrollo del sistema que se propuso a realizar, se tuvieron en cuenta factores t�cnicos y tecnol�gicos como t�cnicas agr�colas, esto permiti� un an�lisis de la informaci�n requerida de forma satisfactoria, la cual se ve reflejada en el proyecto final realizado.

Con base en los requerimientos operacionales e informaci�n, se lograron obtener la base fundamental para el desarrollo del sistema general y teniendo as� la informaci�n cr�tica en los puntos vitales de su implementaci�n, esto permiti� que el desarrollo sea fluido y ameno a lo que se esperaba principalmente.

3.2 Dise�o del sistema de riego automatizado mediante la determinaci�n y la distribuci�n de los componentes, para garantizar el correcto desarrollo del sistema de riego.

En la fase del dise�o para la creaci�n de sistema general, se dividi� en dos: la primera fue la esquematizaci�n de la circuiter�a general y el otro fue el dise�o del case que albergara todo el circuito final. A continuaci�n, se expande de mejor forma cada uno de los dise�os:

Dise�o del circuito general: Esta fase fue de vital importancia para el proyecto final, permiti� que se tenga una base en la cual regirse y tener una creaci�n m�s fluida en el circuito, para la creaci�n de este dise�o se integr� el uso del software especializado denominado Fritzing, el cual es una iniciativa de hardware de c�digo abierto que hace que la electr�nica sea accesible como material creativo para cualquier persona. Ofrecemos una herramienta de software, un sitio web comunitario y servicios en el esp�ritu de Processing y Arduino, fomentando un ecosistema creativo que permite a los usuarios documentar sus prototipos, compartirlos con otros, ense�ar electr�nica en un aula y dise�ar y fabricar PCB profesionales. Gracias a la integraci�n de este programa se logr� el correcto dise�o de todas las partes del circuito, integrando correctamente los sensores y actuadores correspondientes, conectando eficientemente cada pieza y que se logre la armon�a y eficiencia que se requer�a (Ver Figura 15, 16).

Dise�o del case: en esta fase fue necesario la integraci�n de un software web especializado para el desarrollo de esquem�ticos en 3D, permitiendo de esta forma desarrollar el dise�o del case, en este caso se utiliz� Tinkercad, el cual es un programa de dise�o y modelado 3D online que facilita la creaci�n de proyectos de animaci�n digital a una variedad de usuarios (desde principiantes hasta a expertos). Tinkercad probablemente sea una de las herramientas de modelado 3D para imprimir m�s sencillas e intuitivas disponibles a nivel mundial. Por esto se permiti� un desarrollo agradable y �ptimo para el dise�o del esquema, el cual albergar� todo el circuito desarrollado (Ver Figura 17, 18).

Adem�s de los dise�os del circuito y el sistema en general, se realiz� un esquema para la realizaci�n de las conexiones de tuber�as que permiti� el ensamblaje correspondiente para el riego (Ver Figura 19).

3.3. Realizaci�n del an�lisis econ�mico de los tratamientos en estudio

Para la elaboraci�n del sistema fue necesario la integraci�n y uso de los dise�os ya propuestos anteriormente, permitiendo de esta forma tener la base gu�a en el desarrollo �ptimo del proyecto final, como primer aspecto se realiz� la integraci�n correcta de los sensores y actuadores, permitiendo as� una comunicaci�n estable entre las diferentes partes del circuito, luego se procedi� con el desarrollo de case bas�ndose en el dise�o propuesto optimizando los espacios y maximizando el rendimiento, tambi�n se procedi� con la instalaci�n de tuber�as, aspersores, bomba de agua con los par�metros necesarios para el sistema de riego (Ver Figura 20 al 25).

El funcionamiento de este sistema est� basado en el siguiente par�metro:

Par�metro: Si el suelo presenta un valor menor del 70% de humedad, el usuario realizar� el riego hasta completar el porcentaje adecuado para el cultivo de cacao, teniendo presente que todo esto se registrar� en una base de datos local, la cual permitir� un manejo eficiente de los datos de riego.

Con la ayuda del microcontrolador esp32 se podr� controlar el riego del vivero de una forma automatizada mediante el uso de una app con conexi�n wifi donde le permitir� al due�o monitorear, controlar y realizar la acci�n de riego desde cualquier parte del mundo, adem�s de ello se podr� observar la informaci�n de los datos de la humedad del suelo en una pantalla lcd representando los par�metros establecidos del sistema (Ver Figura 26).

Para la calibraci�n de los sensores se utiliz� el m�todo gravim�trico, en el cual se toman muestras de tierra seca y de tierra mojada para obtener el porcentaje de humedad controlador (Ver Figura 27 al 29), mediante esta informaci�n se debieron obtener otros valores importantes tales como el volumen del agua de la muestra, el volumen del caudal (Ver Figura 30 y 32), Permitiendo de esta forma ejecutar el sistema, la realizaci�n de las pruebas de campo y mediante la automatizaci�n del sistema de riego nos permiti� reducir el consumo de agua en un 38%, pasando de 2320 a 1440 litros por riego. Adem�s, el tiempo de riego se redujo en un 34%, optimizando el uso de los recursos h�dricos (Ver Figura 33 a 36). Estos resultados evidencian una notable eficiencia tanto del ahorro del consumo del agua como en la operaci�n del sistema (Ver Tabla 16 al 21).

A continuaci�n, se detallar� el funcionamiento del sistema en general:

Hardware

En la secci�n de hardware se tienen las funcionalidades de presentaci�n de la humedad en una pantalla Oled y la disposici�n de los sensores de humedad para la recepci�n de los datos, el hardware del sistema est� compuesto por 4 sensores de humedad los cuales est�n integrados armoniosamente para la presentaci�n del �ndice de h2o en las plantas, esta distribuci�n de sensores permiti� la obtenci�n de la humedad de una forma m�s exacta abarcando el �rea que se determin� emplear, cuando el sistema recopilas los datos de los sensores estos son procesados para su presentaci�n y para el posterior envi� a la base de datos la cual los receptara y los enviara a su vez a la aplicaci�n m�vil, permitiendo de esta forma una mejor visualizaci�n de los mismos, se detalla las partes del hardware del sistema:

• Microcontrolador Esp 32
• M�dulo de visualizaci�n de datos.
• Perif�ricos de los sensores.
• Modulo relay (Ver Figura 37 a 40)

Software

El software del sistema es una aplicaci�n m�vil que cuenta con tecnolog�a IOT (Internet de las cosas) la cual permite visualizar el porcentaje de humedad recopilado de los sensores, permitiendo manejar los datos que se realizado de una manera amigable para el usuario, se detallara las funcionalidades de la app

 

 

• Login:� Modulo de inicio de secci�n seguro.
• Pantatalla principal: Monitorear en tiempo real el porcentaje de humedad de tus pl�ntulas de cacao.
• Indicador de estado: Visualiza en tiempo real el estado de funcionamiento de la bomba de riego.
• Reporte: permite guardar informacion detallada para analizar el crecimiento de las pl�ntulas y tomar decisi�n basado en los datos recopilados.
• Apartado de clima: brinda informacion sobre el estado clim�tico del cultivo (Ver Figura 42, 43, 50 y 54).

 

Discusi�n

La incorporaci�n de tecnolog�as en la agronom�a ha impulsado la modernizaci�n del sector agr�cola, especialmente para los productores de cacao. Las m�quinas automatizadas para la siembra traen consigo grandes beneficios, como el ahorro de agua y mano de obra, lo que se traduce en mayores ganancias para los grandes productores. Sin embargo, esta misma realidad presenta un desaf�o para los peque�os agricultores. Muchos de ellos no tienen acceso a este tipo de tecnolog�a o carecen del conocimiento para implementarla. Esta brecha tecnol�gica puede generar desigualdades y afectar negativamente sus ingresos.

Adem�s, es importante sustentar los semilleros de cacao con el porcentaje de agua adecuado para evitar el desperdicio de recursos h�dricos que afectan el crecimiento de las plantas. Quisi (2021) manifest� que el agua dulce a nivel mundial representa menos del 1% y los agricultores usan un 85% en Ecuador, el uso es alto para la agricultura, por esa raz�n se utiliza la tecnolog�a y la inteligencia artificial para automatizar un sistema de riego con par�metros del medio ambiente del cultivo para obtener un ahorro de agua de hasta un 85%.

Tambien se realiz� un proyecto titulado dise�o de un sistema de riego inteligente por aspersi�n utilizando energ�a fotovoltaica para caf� y cacao en el centro experimental la playita de la universidad t�cnica de Cotopaxi donde los autores Orlando y Wladimir (2020) se basaron en el uso de Arduino, sensores de temperatura y humedad y un actuador que se encarga de efectuar las operaciones de encendido y apagado de la bomba. Los datos necesarios utilizados para este proyecto fueron tomados del INAMHI en tiempo real y de la NASA que son bases de datos confiables. Como ventaja se obtiene un sistema de riego aut�nomo y confiable que tiene un impacto ambiental bajo, as� se reduce las p�rdidas de agua y se aporta el volumen necesario de agua a cada una de las parcelas.

Asimismo, se desarroll� un proyecto titulado utilizaci�n de sensores IoT para la automatizaci�n de sistemas de riego, donde el autor Len�n (2023) argumenta que la creciente escasez de agua est� obligando al sector agr�cola a implementar m�todos m�s eficientes de riego. Los sistemas automatizados basados en IoT que emplean redes de sensores y modelos de requerimientos h�dricos han demostrado reducir el uso de este recurso entre 20% a 40% frente a aproximaciones temporizadas. Sin embargo, los significativos costos de adopci�n y problemas t�cnicos obstaculizan su incorporaci�n masiva, especialmente en pa�ses en v�as de desarrollo.

Por otra parte, se elabor� un proyecto titulado sistema autom�tico de riego con monitoreo IOT para una parcela de pastos del emprendimiento cuyes fesa. Edgar (2024) Explica que el riego autom�tico es una tecnolog�a que riega eficazmente las plantas sin intervenci�n humana, las plantas requieren una cantidad constante de agua para mantenerse saludable. La elaboraci�n de un modelo autom�tico de riego es un tema de investigaci�n relacionado, incluido Los antecedentes sugieren que esta tecnolog�a puede ser efectiva para reducir significativamente el consumo de agua y proporcionando salud a la planta.

Adem�s, Se desarrollo un proyecto titulado aplicaci�n inform�tica para el monitoreo del sistema de riego automatizado en cultivos agr�colas de ciclo corto donde el autor Ponce (2022) menciona que Las aplicaciones inform�ticas para el monitoreo del sistema de riego automatizado, mejoran la gesti�n del recurso h�drico, analizando variables de forma inmediata que influyen directamente en los cultivos y los beneficiarios directos ser�n para los agricultores que sepan prepararse. para crear un historial de datos para proyecciones futuras.

Asimismo, se realiz� un proyecto titulado utilizaci�n de sensores IoT para la automatizaci�n de sistemas de riego donde el autor Guilcaso (2023) menciona que la falta de agua de riego es un problema cada vez m�s grave en la agricultura moderna. Se espera que la demanda de agua aumente un 55% en 2050. Esto nos obliga a ser m�s eficientes en el uso de este preciado recurso. Los sistemas de riego autom�tico basados en sensores IoT sugieren ser una soluci�n muy eficas. Estos sistemas utilizan una red de sensores para monitorear par�metros como la humedad y la temperatura del suelo, as� como las condiciones ambientales. Al utilizar IoT, la informaci�n del sensor se transmite a un sistema de control que activa/desactiva v�lvulas solenoides o bombas seg�n la demanda de agua. Los sistemas automatizados pueden reducir el desperdicio de agua entre un 20% y un 40%. A nivel mundial, se ha demostrado que los sistemas de riego basados en IoT optimizan el uso del agua entre un 20 y un 40 por ciento.

 

Conclusiones

Se reconoce las diferentes exigencias del semillero de cacao para lograrlo, se emplearon diversas t�cnicas de recopilaci�n de datos, entrevistas y encuestas. Estos m�todos permiten detallar los desaf�os que se enfrentan los agricultores en la fase de siembra.� Aprovechando los datos recopilados, se dise�� un sistema para automatizar el proceso de riego, de una forma de afrontar eficazmente las dificultades que afrontan los agricultores.

Mediante la fase del dise�o para la creaci�n del sistema, se opt� por realizar el dise�o del circuito general en el software denominado Fritzing mediante el cual proporciono las herramientas necesarias para el dise�o de todas las partes del circuito, integrando de forma correcta los sensores y actuadores correspondientes, adem�s se realiz� el dise�o del case utilizando el programa Tinkercad, el cual proporciona herramientas para la realizaci�n de modelado 3D facilitando la fabricaci�n del case donde ser� alojado el circuito del proyecto.

Se desarroll� la programaci�n de la aplicaci�n m�vil que controla el sistema de riego mediante MIT App Inventor donde se utiliz� el lenguaje de programaci�n por Blockly (Bloques), la cual nos permite programar sin la necesita de escribir c�digos, se demostr� que el sistema mejoro el uso en un 38% eficiencia h�drica del vivero y reduciendo en un 34% del tiempo al realizar esta tarea a comparaci�n al riego tradicional y permitiendo a los trabajares realizar otras tareas en su �rea de trabajo.

 

Recomendaciones

Se presenta a continuaci�n algunas recomendaciones esenciales para asegurar el �ptimo funcionamiento del sistema de riego automatizado.

Con base a los resultados el presente proyecto, se recomienda profundizar el estudio sobre los semilleros de cacao, considerando las diversas condiciones geogr�ficas que existen en las diferentes regiones.

Para la realizaci�n del dise�o del sistema, se recomienda indagar las diferentes herramientas que proporciona Fritzing las cuales son usadas para diferentes proyectos para Arduino y otros microcontroladores, mediante Tinkercad se podr� realizar un modelo 3D de un case facilitando las conexiones del circuito y su instalaci�n, es recomendable utilizar estos softwares para la realizaci�n de pruebas del proyecto para garantizar un �ptimo funcionamiento del mismo.

Se recomienda al propietario que realice capacitaciones la cual de la informaci�n necesaria y correspondiente para la utilizaci�n de este sistema que permitir� realizar otras tareas a sus trabajadores, adicionalmente optimizando los recursos h�dricos brindando a su vez la cantidad de agua necesaria para la pl�ntula, respecto a la creaci�n de la aplicaci�n m�vil se debe tomar en cuenta que el software utiliza programaci�n mediante Blockly en el cual se realizar� la programaci�n adem�s de utilizar la funci�n de conect mediante la app de Mit App Inventor se podr� visualizar el proyecto que se lleve a cabo juntos los cambios que se est�n realizando.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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