Automatización de la Agricultura por Medio de la Mecatrónica con Energía Solar

RESUMEN

El agua en un recurso fundamental y de suma utilidad para las actividades agropecuarias, desde la antigüedad los seres humanos han buscado diversas alternativas para satisfacer sus necesidades básicas, una necesidad primordial es producir sus alimentos, para ello generaron los sistemas de riego con la finalidad de suministrar el agua necesaria a los caudales o plantas.

Actualmente, gracias a la introducción de nuevas tecnologías los sistemas de riego posibilitan el uso efectivo del vital líquido para asegurar la producción de calidad de los cultivos. Sin embargo, existe una gran variedad de sistemas de riego, los cuales se adaptan de manera eficaz a los usos que se les da.

En el presente ensayo analizaremos los sistemas de riego, sus componentes, alimentación para su funcionamiento y el cultivo al que se le administra.

Palabras clave: riego, automatización, paneles solares.

ABSTRACT

Water is a fundamental resource and very useful for agricultura activities, since ancient times humans have sought various alternatives to meet their basic needs , a primary need is to produce their food , for this generated irrigation systems in order to supply the necessary water for the flows or plants.

Currently , thanks to the introduction of new technologies , irrigation systems enable the effective use of the vital liquid to ensure the production of quality crops.however, there is a wide variety of irrigation systems , which adapt effectively to the uses that are given.

In the present essay we will analyze the types of irrigaion systems, their components, feed for their operation and the crop to which they are administered.

Keyworods: irrigation, automation, solar panels.

LOS SISTEMAS DE RIEGO

La agricultura en México ha sido muy importante para el desarrollo de la economía del país, por otra parte, en éstos últimos años se han perdido en su gran mayoría a los agricultores, aproximadamente uno de cada dos ejidatarios tiene alrededor de más de 50 años; por tanto, se puede decir que el campo se está volviendo viejo, como lo menciona el siguiente autor:

“La agricultura ha sido uno de los pilares principales en la economía de los países en vías de desarrollo y México no es la excepción, sin embargo, en los últimos años esta ha perdido gran parte de sus integrantes. La Secretaría de la Reforma Agraria identificó que uno de cada dos ejidatarios y comuneros supera los 50 años, y el 29% de ellos supera los 65 años. Podríamos decir que el campo se está “volviendo viejo” y esto aunado al poco interés de los jóvenes en continuar con esta labor, se ha calculado que en aproximadamente 50 años lo producido por el campo no bastara para sostener a toda la población mexicana”. (Vázquez, 2012, p.5.).

El agua es el elemento fundamental en las plantas, esta puede tener acto de presencia por lo general entre un 60% y un 90% del peso neto, dependiendo del tejido. Cumple con las cualidades de sostén de estas, así mismo con el crecimiento de sus células, facilitando el crecimiento de esta, cumpliendo así con cada uno de los procesos químicos que conlleva. Como lo dicen los autores:

“El agua es el componente mayoritario de las plantas, puede representar entre un 60 y 90% del peso fresco, según el tejido que se considere. En las plantas el agua cumple funciones de sostén, permite el crecimiento de las células, facilita el enfriamiento de las hojas, es el vehículo para el traslado de nutrientes por el xilema y de fotoasimilados por el floema y principalmente es el medio en el que se desarrollan todas las reacciones químicas”.(Beltrano y Giménez, 2015, p.34.).

Entonces, el sistema de riego simplemente es proporcionar agua a nuestro cultivo o también en jardines, para que estos tengan la suficiente cantidad de agua. Existen diversos sistemas de riego, lo más importante para saber cuál usar debe ser la eficiencia que éste nos va a generar, como lo menciona el siguiente autor:

“Se debe regar en forma eficiente los diferentes terrenos o cultivos que tiene el agricultor, aprovechando la mayor cantidad de agua posible. Por ejemplo, al regar con riego superficial generalmente se usa mucha agua, que es difícil controlar y gran parte va a caer a los desagües, comparado con el riego por aspersión, donde normalmente toda el agua que se aplica la absorbe el suelo, lográndose una gran eficiencia”. (Cisneros, R. 2009, p.83).

Entonces, el sistema de riego simplemente es proporcionar agua a nuestro cultivo o también en jardines, para que estos tengan la suficiente cantidad de agua. Existen diversos sistemas de riego, lo más importante para saber cuál usar debe ser la eficiencia que éste nos va a generar, como lo menciona el siguiente autor:

¨La selección de un sistema de riego y la decisión de cómo se proveerá de agua al cultivo implica el conocimiento, lo más profundo posible, del suelo sobre el cual se ha de implantar el monte. Esto significa que deben conocerse parámetros mínimos como textura, permeabilidad, retención de humedad, pendiente, etc. Esto sumado al porta injerto seleccionado, dará una pauta clara de cómo puede seleccionarse el o los modelos más adecuados a utilizarse. ¨ (Lannamico, 2017, p. 4.)

En la actualidad un sistema de riego debería de ser un aspecto primordial para dar soluciones a la demanda creciente del sector agrícola. Para que este tipo de sistemas logren ser eficientes se deben de tomar en cuenta cada uno de los aspectos tanto mecánicos como productivos, analizando a fondo cada uno de los criterios y procesos que debemos llevar acabo para desarrollar un sistema muy eficiente y sustentable. Como lo cita el autor:

“Los sistemas de riego deberían ser un agente relevante para dar soluciones a la demanda creciente de alimentos, y el desarrollo, sustentabilidad y productividad del sector agrícola. El diseño, manejo, y operación de los sistemas de riego son factores cruciales para lograr un uso eficiente de los recursos hídricos y el éxito en la producción de cultivos y frutales”.(Holzapfel, 2015, p.6).

Por ello sistema de riego es muy importante para la siembra, pues sin un buen sistema simplemente[v3] no se obtiene un buen producto, entonces en muy importante definir la importancia de los sistemas de riego, pues éste sirve para que la planta pueda obtener los minerales necesarios para su desarrollo, como lo dice el siguiente autor:

“El manejo del agua es vital, no solo para que la planta pueda aprovechar en forma óptima la absorción de la misma en las diferentes etapas del ciclo anual, sino también para facilitar la absorción de minerales. También para minimizar los riesgos de aparición de desórdenes fisiogénicos o enfermedades vinculadas al exceso de humedad”. (Ruscitti, 2015, p.34).

Dentro de la eficiencia de los sistemas de riego, podemos encontrar los sistemas automáticos del sistema antes mencionado, éstos nos pueden generar diversas ventajas y también ahorros tanto económicos como ecológicos, las ventajas de los sistemas de riego automático son, como lo menciona el autor:

“Una de las mayores ventajas de un sistema de riego automático es la capacidad para aportar distintas cantidades de agua a diferentes plantas a una velocidad que pueda absorberla. Los sistemas más eficaces pueden incluir tanto componentes subterráneos como de riego localizado, lo que es especialmente aplicable a los sistemas con varias zonas. Por ejemplo, los macizos de flores deberían estar en una zona que reciba menos agua que un césped y podría, por tanto, estar mejor atendida por una línea de goteo del jardín con emisores de bajo caudal, mientras que las zonas de césped podrían estar mejor si se riegan con difusores o aspersores”. (Tornado, 2010, p.1).

La agricultura se ha convertido en uno de los mayores usuarios de agua dulce, lo cual ha ocasionado algunas limitaciones y conflictos en los recursos hídricos, dado que se ha presentado en la actualidad una gran demanda del líquido en cuanto al abastecimiento humano como en el área energética e industrial los cuales aumentan constante mente. Ha esto le debemos de aumentar el grado de contaminación que generan ocasionando el uso limitado del agua. Como lo menciona el autor:

¨La agricultura bajo riesgo se ha constituido en uno de los mayores consumidores de agua dulce proveniente de fuentes superficiales y subterráneas. Esto ha generado, en situaciones de limitación de recursos hídricos, severos conflictos de uso al entrar en juego las demandas de agua para abastecimiento humano, hidroelectricidad e industrial, las cuales se han incrementado constantemente. Además, la creciente contaminación de los recursos hídricos hace cada vez más limitado el recurso de agua. ¨ (Trezza, 2008, p.3.).

Un factor muy importante en el cultivo de caña es la humedad del suelo, ya que ésta tiene su impacto en la maduración, por ello la mayoría de los ingenios coinciden en sus zafras. que las precipitaciones más bajas se registran entre Octubre y Abril, como lo menciona el siguiente autor:

“El contenido de humedad en el suelo tiene su impacto en la maduración ya que cuando decrece el contenido de humedad en la planta conduce a la conversión de los azucares reductores en sacarosa. Es por esto que la zafra en la mayoría de los ingenios del país sus zafras coincide cuando se registran las precipitaciones más bajas que son entre Octubre y Abril”. (Vásquez, 2010, p. 4)

El cultivo necesita una humedad adecuada para poder desarrollarse y esto lo absorben del suelo, por ello es necesario regar para que ella esté disponible para la planta. Existen diferentes métodos de riego y cada uno se ajusta de manera eficiente a cada situación, como nos dice el siguiente autor:

“Los cultivos para poder crecer y desarrollarse necesitan absorber agua del suelo. Cuando el contenido de humedad es bajo se dificulta la absorción, por ello es necesario regar para reponerla y que quede disponible para las plantas. Existen diferentes métodos de riego. No existe uno mejor que otro sino que cada uno se ajusta mejor a cada situación en particular, aunque presentan diferencias en la eficiencia de aplicación del agua”. (Demin, 2014, p. 5.).

Los sistemas de riego han revolucionado nuestra forma de vida, así como también han satisfecho nuestras necesidades básicas, hoy en día la civilización se encuentra en una etapa en la cual la automatización juega un papel importante en la industria, como nos dice en siguiente autor:

“Actualmente nos encontramos en una era a la cual la automatización está jugando un papel importante trascendental en la competitividad de las empresas, ya que está permitiendo agilizar procesos haciéndolos más eficientes mediante sistemas automatizados.

El rubro en las cuales ha entrado la automatización con más fuerza ha sido la industria automotriz, metal-metálica, manufactura, pero en el sector de riego no se ha hecho presente con la misma fuerza que en los anteriores ya que todavía en países como México los métodos de riego ya sea para el campo o como para jardines ha sido muy rudimentario”. (Parra, 2012, p. 16.).

TIPOS DE SISTEMA DE RIEGO

Existen diversos sistemas de riego, pero principalmente se enfocará en los siguientes:

Los sistemas de riego por aspersión consisten en una mejor suministración de agua, con esto se evita el origen de hongos y plagas en la siembra, esto conlleva a proteger el cultivo de las heladas que se generan en las distintas estaciones del año, como lo menciona el siguiente autor:

“Este sistema de irrigación se utiliza principalmente en siembra directa para lograr una buena germinación y emergencia, y para proteger a los cultivos recién sembrados contra las heladas. Sin embargo, en regiones con altas temperaturas no se recomienda usarlo para los cultivos de tomate, chile, cebolla, melón, sandía y maíz dulce debido a que favorece el ataque de hongos. La irrigación por aspersión es como si cayera una lluvia en la zona de cultivo, con agua distribuida a través de un sistema de tuberías”. (Seminis, 2016, p.1).

Por otra parte, éste no es el único sistema de riego que existe, otro sistema de riego utilizado frecuentemente es el sistema de riego por goteo, que básicamente consiste en una suministración de agua constante en la siembra, el siguiente autor nos dice que:

“Los sistemas de riego por goteo permiten conducir el agua mediante una red de tuberías y aplicarla a los cultivos a través de emisores que entregan pequeños volúmenes de agua en forma periódica. El agua se aplica en forma de gota por medio de goteros”.

“El riego por goteo es un sistema presurizado donde el agua se conduce y distribuye por conductos cerrados que requieren presión. Desde el punto de vista agronómico se denominan riegos localizados porque humedecen un sector de volumen de suelo, suficiente para un buen desarrollo de cultivo. También se le denomina de alta frecuencia, lo que permite regar desde una a dos veces por día, todos o algunos días dependiendo del tipo de suelo y las necesidades de cultivo”. (Liotta, 2015, p.1).

Pero ¿qué ventajas nos proporciona el riego por goteo?; el riego por goteo simplemente necesita poca agua para su funcionamiento, lo que nos provoca que la planta no desarrolle enfermedades debido a que tiene menos contacto el agua con el tallo de la planta, con ello es posible que tenga una mejor calidad en el producto, como lo dice el siguiente autor:

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