Diseño e implementación de un sistema de control automático de irrigación y fertilización para invernaderos bajo el paradigma de la Agricultura 4.0

Abstract

La Agricultura 4.0 es la nueva revolución de la agricultura para hacer frente a los actuales retos que esta enfrenta, principalmente debido al crecimiento demográfico, la escasez de recursos naturales, el cambio climático y el desperdicio de alimentos. Un invernadero normalmente produce más rendimiento por metro cuadrado en comparación con el cultivo en campo abierto, ya que las condiciones ambientales que determinan el rendimiento de los cultivos son controladas, ya sea de manera manual o automática. Sin embargo, existen recursos, como el agua y los fertilizantes, que no se dosifican eficientemente, ya que su aplicación se realiza en forma empírica. En este trabajo se presenta el diseño y la implementación de un sistema de control automático de lazo cerrado a partir del paradigma de la Agricultura 4.0. De acuerdo con la información de diversos sensores, de manera automática se controla la irrigación y la fertilización de un cultivo de lechuga en invernadero. La información de las principales variables que influyen en el cultivo se digitaliza y envía a la nube (servidor remoto) para su almacenamiento y análisis en línea. El estado de los diversos sensores y actuadores puede ser consultado en cualquier momento mediante una aplicación móvil, desarrollada especialmente para este sistema. Para probar el desempeño del sistema de control se diseñó una configuración experimental en cuatro tratamientos con solución fertilizante Steiner en concentraciones de 50%, 75% y 100%, cada uno con cuatro repeticiones, y uno más sólo con agua. El desempeño global del sistema demostró ser eficiente, independientemente del tratamiento.