Este documento describe un proyecto de investigación para desarrollar un sistema automatizado de fertirrigación para cultivos de vegetales bajo techo. El proyecto tiene como objetivos caracterizar el cultivo, definir la instrumentación necesaria, establecer el sistema de control y validar el comportamiento del sistema. Se propone utilizar sensores de humedad, pH, luz solar y otros para controlar automáticamente el flujo de agua y nutrientes aplicando un modelo matemático y control PID simulado en Matlab-Simulink.

1. Sistema automático de fertirrigación
para cultivos de vegetales bajo techo
Carlos Sebastian Vasquez Fontanilla.
UNIAGUSTINIANA

2. Inv. Principal: Sebastian Vasquez Fontanilla
Co. Investigador: Daniel F. Peñarete Juan D.
Salazar , Wilmer Cruz G.
Línea de investigación: Ambiente, bioeconomía
y biotecnología (Tecnología e innovación
productiva) y Estudios en Mecatrónica.
Semillero de investigación: SEIMA
Grupo de investigación: GEICOS
Información General

3. Objetivos
General:
Desarrollar una propuesta para
un sistema de fertirrigación
automatizado para cultivos de
vegetales bajo techo.

4. Específicos:
1. Caracterizar el cultivo bajo techo objeto de estudio.
2. Definir la instrumentación necesaria para la fertirrigación en el
cultivo bajo techo.
3. Establecer el sistema de control de fertirrigación del cultivo bajo
techo.
4. Validar el comportamiento del sistema automatizado de
fertirriego.
Objetivos

5. Metodología
Clic al icono para acceder a la imagen
Se eligió las 7 etapas del diseño en ingeniería propuestas por (Arthur G.
Erdman and George N. Sandor 1998)

6. Alcance VS Limitaciones
Alcance
• Selección de los componentes del sistema
automático de fertirriego
• Modelo matemático que describe el
comportamiento del sistema
• Control del caudal o flujo volumétrico del
sistema mediante la implementación de un
control PID
• Simulación del modelo matemático en
Matlab – Simulink
• Validación del comportamiento del sistema
y funcional del modelo
Limitaciones
Capital disponible sin opción de cambios
futuros
Cálculo del análisis costo - beneficio no tan
exacto debido a falta de implementación en un
ambiente real
No incorporación de un prototipo con
electrónica básica
Construcción del invernadero objeto de estudio
en un tiempo indefinido que retrasa la
caracterización del mismo

7. Descripción del Problema
Según la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura). Si continúan las formas de
producción actuales, el número de personas afectadas por el
hambre superará los 840 millones de personas para 2030.

8. Pregunta de Investigación
¿Como se puede mejorar la cantidad
y calidad de vegetales cultivados
bajo techo mediante un sistema de
fertirriego automatizado?

9. Objetivo 1
Figura 1. Producción de zanahoria en Colombia. (Cámara de Comercio de Bogotá 2015)
La Chantenay requiere una lámina de riego de 2,5 a 4 cm/día (25mm
a 40 mm/día) con una frecuencia de siete a catorce días.
85,507
82,832
80,264
51,552
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
BOYACA CUNDINAMARCA ANTIOQUIA NARIÑO
CANTIDAD
TOTAL
DE
CULTIVOS
A
NIVEL
NACIONAL
AXIS TITLE
CULTIVO DE ZANAHORIA EN COLOMBIA
Ton / Año

10. Objetivo 1
Riego por goteo:
Aumenta el rendimiento
del cultivo y la calidad
gracias a que se acumula
agua en la raíz hasta en un
90%.
Domo Geodésico:
• Estructura resistente
• Eficiencia energética
• Rentable y duradero
• Factor económico
Azud:
• Eficiencia en el riego
• Seguridad y
automatización
• Estructura adaptable

11. Objetivo 2
Tabla 1. Variables del problema (Propio)
la magnitud que se desea controlar para la propuesta del sistema automático de
fertirrigación es el Caudal y esta señalado con un color diferente (rojo)
Variable Dependiente Independiente Cuantitativa
Temperatura X Continua
Humedad
relativa
X Continua
PH X Continua
Luz Solar X Continua
Velocidad
(viento)
X Continua
Flujo
Volumétrico /
Caudal
X Continua

12. Objetivo 2
Clic al icono para acceder a las tablas Clic al icono para acceder a la matiz QFD

13. Objetivo 3
Clic al icono para acceder al diagrama esquemático ANSI/ISA 5.1
Figura 2. Diagrama esquemático ANSI/ISA 5.1 (Propio)

14. Objetivo 3
Figura 3. Diagrama de flujo de proceso para la obtención del modelo matemático y su simulación
(Propio)

15. Avances Obj. 3
𝑄𝑜𝑢𝑡 =
∆𝑃
𝐶𝑉
× 𝑄𝑣𝑒𝑛𝑡𝑢𝑟𝑖 + 𝑄𝑖𝑛
∆𝑃 =
1
2
× 𝒫 𝑉2
2
− 𝑉1
2
𝐶𝑣 = 𝑄
𝐺
∆𝑃
𝑄𝑣 = 𝐴2 ×
2 × 𝑃1 − 𝑃2
𝒫 1 −
𝐴2
𝐴1
2
𝑄𝑖𝑛 = Constante
y = 0.0002x3 - 1.8304x2 + 5458.3x - 5E+06
R² = 1
0
100
200
300
400
500
600
2840 2860 2880 2900 2920 2940 2960 2980 3000 3020 3040 3060
ASPIRACION
L/H
CAUDAL MOTRIZ L/H
Regresion Lineal

16. Presupuesto
ITEM TOTAL
Instrumentación 2,400.000
Mano de obra 1,000.000
Desarrollo del
modelo y software
2.000.000
TOTAL 5.400.000

17. ¡GRACIAS POR SU
ATENCION! Carlos Sebastian Vasquez Fontanilla
carlos.vasquez@uniagustiniana.edu.co