modelo un imfomre

1. Diseño de sistema de control , monitoreo, para
la optimización del cultivo de tubérculos
(Solanum tuberosum ) basado en
comunicación IOT
Universidad Nacional de San Agustin
Facultad de Produccion y servicios
Ingeniería Electrónica
Docente:Daniel Domingo Yanyachi Aco Cardenas
Alumnado :Leonardo Cesar Del Carpio Rayme
Juan de Dios Sohaña Quispe
Arequipa – Perú
2024

2. ÌNDICE
DEDICATORIA
RESUMEN (español e inglés)
I. INTRODUCCIÓN
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 Descripción del problema
2.2 Formulación del problema
2.3 Estado del arte
2.4 desarrollo del presupuesto
2.5 estimaciones presupuestales
2.6 Objetivos
2.7 Justificación
III. MARCO TEÓRICO
3.1 Antecedentes
3.2 Teorías
3.3 Hipótesis
3.4 Variables
IV. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
4.1 Área de estudio.
4.2 Población y muestra
4.3 Instrumentos de recolección de datos
V. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
5.1 Recursos
5.2 Presupuesto
5.3 Cronograma
VI. RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONE
S BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
1. Material Complementario
2. Cuestionario de investigación
3. Propuesta de mejora
4. Fotos y otros

3. DEDICATORIA
Este presente trabajo esta dedicado principalmente a las personas que estuvieron el proceso
desde compañeros que apoyaron directa o indirectamente a este proyecto, también está
dedicado a nuestros familiares cercanos los cuales siempre brindaron apoyo ya sea
moralmente o económicamente para poder llegar a este punto.

4. RESUMEN
ABSTRACT

5. INTRODUCCIÓN
En la agricultura, es esencial garantizar cosechas saludables y sostenibles mediante el uso
eficiente del agua y la gestión precisa de la irrigación. La tecnología IoT ha transformado
cómo se manejan los cultivos al ofrecer soluciones innovadoras para monitorear en tiempo
real las condiciones ambientales y las necesidades de las plantas. Este proyecto se enfoca
en crear un sistema de monitoreo basado en IoT para la irrigación de tubérculos, utilizando
diversos sensores para medir la humedad y fertilidad del suelo, así como otros factores
clave para su crecimiento óptimo. El objetivo principal es proporcionar a los agricultores
una herramienta accesible y completa para gestionar la irrigación de sus cultivos de
manera eficiente, permitiéndoles tomar decisiones informadas en tiempo real. Al
aprovechar la potencia de la IoT y los datos recopilados por sensores especializados, se
busca mejorar la productividad agrícola y fomentar prácticas más sostenibles y
respetuosas con el medio ambiente.

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 Descripción del problema
Los métodos tradicionales de cultivo de tubérculos pueden ser ineficientes y propensos a
errores debido a la falta de monitoreo y control precisos de las condiciones ambientales.
2.2 Formulación del problema
¿Cómo podemos mejorar el cultivo de tubérculos como la Solanum tuberosum mediante la
implementación de un sistema de control basado en IoT que permita monitorear y ajustar
variables ambientales clave de manera remota?
2.3 Estado del Arte:
El uso de tecnología IoT en la agricultura ha ganado terreno en los últimos años, con
numerosos estudios y proyectos que demuestran su eficacia en la optimización de los
cultivos. Se han desarrollado sistemas similares para monitorear variables ambientales y
gestionar la irrigación de diversos cultivos, lo que ha llevado a mejoras significativas en la
eficiencia y la productividad agrícola
2.4. Desarrollo Propuesto:
El sistema propuesto constará de sensores IoT para monitorear la humedad del suelo, la
temperatura y la fertilización, así como una plataforma de software para recopilar y
analizar los datos. Se implementarán algoritmos de control para ajustar automáticamente
las condiciones ambientales según sea necesario. Se incluirán diagramas generales y de
flujo para ilustrar el diseño y funcionamiento del sistema.
2.5 Estimaciones Presupuestales:
Las estimaciones presupuestales incluirán los costos asociados con la adquisición de
materiales, equipos, software y cualquier otro gasto necesario para la realización del
proyecto. Se detallarán los recursos financieros necesarios para cada fase del proyecto.
2.6 Objetivos
● Diseñar y desarrollar un sistema de control basado en IoT para optimizar el
cultivo de tubérculos.
● Integrar sensores IoT para monitorear la humedad del suelo, la temperatura y la
fertilización.
● Desarrollar una plataforma de software para recopilar y analizar datos de los
sensores.
● Implementar algoritmos de control para ajustar automáticamente las condiciones
ambientales según sea necesario.
2.5 Justificación
La implementación de este sistema de control basado en IoT permitirá mejorar la
eficiencia del cultivo de tubérculos, aumentar el rendimiento y la calidad de la cosecha, y
reducir los costos asociados con el mantenimiento manual de las condiciones ambientales.

7. MARCO TEÓRICO
3.1 Antecedentes
Mora (2020) desarrolló en su investigación modelos de sensores para analizar la
variabilidad en la productividad de un campo de cultivo en el municipio de Tala en el
estado de Jalisco, país de México; el cual tuvo como objetivo general la implementación
de nodos inalámbricos que permitan la recolección y transmisión de datos.
Los resultados obtenidos para los objetivos específicos dan la posibilidad del desarrollo e
implementación de esta tecnología gracias a que brinda confiabilidad de datos y
autonomía energética en los sensores desplegados debido a que se desarrolló un algoritmo
que permite ahorrar 276 mA (miliamperes) en el nodo Base y 81.81 mA (miliamperes) en
los sensores, teniendo como oportunidad de mejorar el desarrollo de una placa base que
integre un mayor número de periféricos, el agregar un elemento de comunicación satelital,
mejorar la usabilidad de la interfaz de configuración de la red de sensores inalámbricos y
la creación de nuevos módulos para agregar nuevos sensores tales como potencial hídrico
en suelos, temperatura de la planta, etc.
Cambra (2019) Investigó el desarrollo de una aplicación multimedia en la agricultura de
precisión en el municipio Lalueza, provincia de Huesca en España, teniendo como
objetivo dar soluciones tecnológicas a los procesos agrícolas esenciales como el riego, por
lo cual investigó el desarrollo de controladores y estándares de protocolos de
comunicación, enfocándose especialmente en este último, aplicado en las diferentes redes
inalámbricas de sensores, también se desarrollaron las técnicas de aprendizaje en redes
neurales para la predicción de necesidad de riego y por último desarrollaron la divulgación
de datos e intercambio de opiniones a través de una red social.En conclusión, la aplicación
del uso de tecnologías en la agricultura resulta eficiente, debido a que se logró enviar y
recibir información de los sensores con un leve uso de energía, logrando la automatización
del proceso de riego.
Lanchipa y Acero (2019) realizaron una investigación acerca de la implementación de un
sistema basado en internet de las cosas para optimizar la gestión del agua en la agricultura
de la región Tacna, en una parcela de cultivos de olivo, ubicado en el sector agrario de la
Yarada- Los Palos.El diseño de este estudio es aplicado, ya que soluciona problemas
prácticos, buscando nuevos conocimientos para poder ser aplicados en el campo de la
ingeniería.Se contó con una parcela de cultivo de olivo de aproximadamente 3535 m²
(metros cuadrados),con un reservorio de 600,000 litros de agua aproximadamente. Se hace
uso de Damla (Sistema basado en internet de las cosas para optimizar la gestión del agua
en la agricultura) para evaluar la efectividad del riego se basó en los datos capturados por
el sensor de radiación UV, sensor de humedad de suelo, sensor de humedad del aire y
sensor de temperatura ambiente. Los datos son procesados para determinar el tiempo
efectivo de riego en el cultivo.Se concluyó que un sistema basado en internet de las cosas
reduce un 21.25% el tiempo de riego efectivo del cultivo y optimiza la gestión del agua en
la agricultura, debido a que las horas de riego están directamente relacionadas al agua
utilizada para el riego.
Coha (2013), su investigación consiste en la elaboración del diseño de un sistema de
monitoreo inalámbrico que suministra información al agricultor de las condiciones del

8. piñón blanco en Tarapoto en la región de San Martín.En el diseño de red de sensores
inalámbricos desplegado en el terreno, se ha considerado ubicar los nodos formando una
topología clúster o árbol debido al bajo coste de implementación; el procedimiento fue
utilizar un programa en Labview (Software de diseño de sistemas de control) que simuló
la parte de control de la electroválvula, la cual solo se encenderá cuando la temperatura es
alta y la humedad baja (Temperatura >= 36° Celsius y Humedad <= 24%) caso contrario
se desactiva.Por último, se concluyó en el diseño de un prototipo de red inalámbrica tipo
árbol basada en el estándar Zigbee (Protocolo de comunicación inalámbrica), las cuales
determinaron el encendido y apagado de la electroválvula que puede ser utilizado en
múltiples productos agrícolas.
3.2 Teorías
Fertilización Agrícola
La fertilización agrícola es un proceso en el cual se estimula el crecimiento de
las plantas y se mejora la calidad del suelo mediante fertilizaciones. Para el crecimiento
y desarrollo de los productos agrícolas es necesario implementar nuevos métodos para
mejorar la eficiencia del cultivo, siendo la medida del fósforo, nitrógeno y potasio el
mejor indicador para medir la fertilidad y calidad del suelo. (Muñoz J. et al., 2010).
Riego en cultivos
El riego consiste en suministrar líquido al suelo para que el cultivo tenga el
abastecimiento que necesita, favoreciendo así su desarrollo (EAP, 2012).
Los tipos de riego más utilizados son 5 según señala la FAO (Food and Agriculture
Organization):
Riego por gravedad.- Consiste en suministrar agua a las plantaciones mediante una red de
canales o surcos. Este tipo de riego puede verse afectado por la salinidad, al igual que por
las inundaciones, el coste de mano de obra suele ser alto. Tiene una eficiencia del 40-60
%.
Riego por inundación.- Este tipo de riego es de los más antiguos y pocos sofisticados el
cual consiste en distribuir el agua por la superficie del terreno inundándose
completamente, este tipo de riego se debe evitar ya que disuelve los nutrientes más
solubles y erosiona el suelo. Tiene una eficiencia del 40 - 65 %.
Riego por goteo.- Es el más eficiente, debido a que el agua es distribuida de manera
localizada a través de goteros instalados en mangueras de goteo distribuidos de manera
estratégica en la zona de absorción de la planta, además de no haber peligro de erosión ni
de disolver los nutrientes del suelo. El costo de mano de obra solo es significativo en la
instalación del sistema. Tiene una eficiencia del 90 - 95%.
Riego por aspersión Se utilizan aspersores que generan gotas de diferentes tamaños que
imitan a la lluvia; son más adaptables a cultivos que poseen espaciamiento pequeño y que
sean poco altos y frondosos.El requerimiento de agua es mayor comparado con el riego
por goteo. Tiene una eficiencia del 80 - 85%.
Riego por microaspersión.- Se realiza mediante microaspersores, es un riego a corta
distancia y se adapta fácilmente a cultivos de alto espaciamiento y a cualquier pendiente.
Utiliza una menor cantidad de agua que los aspersores normales y se puede tener un buen
control del agua aplicada. Tiene una eficiencia del 85 - 90%. (Oquelis A. et al, 2020)
Comunicación Inalámbrica
Esta tecnología permite la no dependencia de cables y permite la comunicación a grandes
distancias, así mismo favorece su expansión debido a que el medio de transmisión ya se

9. encuentra preparado.
El internet es la mayor beneficiada debido a la aparición de la red móvil, así mismo
permite el desarrollo de nuevos servicios y aplicaciones de las comunicaciones
inalámbricas.
Para que una comunicación inalámbrica se lleve a cabo deben intervenir 4 elementos,
los cuales son:
Protocolo de comunicación. - Es el lenguaje y el conjunto de reglas entre el
emisor y receptor que facilitan la comunicación; el más conocido y extendido es el
protocolo TCP/IP.
Topología. - Define como los nodos están interconectados entre sí; las
Las topologías más comunes son en bus, estrella, anillo o punto a punto.
Seguridad. - Permite garantizar la confidencialidad, autenticación e integridad
de datos.
Medio de Transmisión. - Es el medio por el cual viaja la señal con los datos,
en esta tecnología el medio de transmisión es el espectro electromagnético
(coloquialmente llamado aire).
(Blázquez J. P., 2015)
Uno de los transmisores más eficientes es el NRF24L01, el cual permite una
comunicación inalámbrica y se define como una tecnología de red de área personal
inalámbrica (WPAN por sus siglas en inglés), este módulo utiliza 125 canales separados
para que sea posible la comunicación, pero este solo tiene la capacidad de comunicarse
con 6 dispositivos simultáneamente. (Misbah U. et al,2021).
Tabla 1: Tabla comparativa de tecnologías de comunicación
Fuente: Rivera M. (2020). “Diseño e implementación de una red de sensores
autoconfigurable utilizando transceptores NRF24L01
Protocolo de transferencia de hipertextos
El protocolo de transferencia de hipertextos (HTTP) está basado en el principio de
cliente-servidor: las peticiones son enviadas por una entidad: el agente del usuario(o un
proxy a petición de uno). La mayoría de las veces el agente del usuario (cliente) es un
navegador Web, pero podría ser cualquier otro programa, como por ejemplo un
programa-robot, que explore la Web, para adquirir datos de su estructura y contenido para
uso de un buscador de Internet (Mozilla, 2020).Es un protocolo en la capa de aplicación.
Por debajo está el modelo TCP/IP.
El protocolo TCP/IP posee 4 capas las cuales son:
Capa de aplicación.
Capa de transporte.

10. Capa de Internet.
Capa de acceso a la red.
3.3 Hipótesis
La implementación del sistema de control basado en IoT mejorará significativamente el
rendimiento y la calidad del cultivo de tubérculos en comparación con los métodos
tradicionales, además que ayudará notablemente en la comodidad de los propios
agricultores a tener un sistema automatizado .
3.4 Variables
Variables independientes:
Implementación del sistema de control basado en IoT.
Variables dependientes:
Rendimiento del cultivo, calidad de la cosecha
METODOLOGIA DE INVESTIGACION
4.1 Área de estudio
El proyecto se llevará a cabo en un campo de cultivo de tubérculos de Solanum
tuberosum, ubicado en Tiabaya. Se seleccionará un área representativa del cultivo para la
instalación de los sensores IoT y la implementación del sistema de control.

11. Fuente:Google Maps
4.2 Población y muestra
La población objetivo son los tubérculos de Solanum tuberosum cultivados en el campo
respectivamente . La muestra será representativa de la totalidad del cultivo del tubérculo y
se seleccionará de manera aleatoria para realizar las mediciones y pruebas
correspondientes para determinar su eficacia.
Imagen referencial
4.3 Instrumento de recolección de datos
Microcontrolador ESP32
Se utilizará el microcontrolador ESP32 debido a su versatilidad, bajo consumo de energía
y capacidad de conectividad WiFi y Bluetooth. Este dispositivo será el encargado de
recopilar los datos de los sensores y enviarlos a la plataforma Thinger.io para su análisis y
control remoto.
ESP32: Imagen referencial