REVISTA
JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:
En el camino de la investigación
Semiautomatizado de un sistema de
cultivo aeropónico
Barbara Renata Serrano Barros, Luis Mateo Tenesaca Chicaiza
Mi nombre es Barbara Renata Se-
rrano Barros. Tengo 17 años. Estudio en
el 3 BGU de la Unidad Educativa “Técnico
Salesiano”. Me gusta dibujar, pintar, bailar,
escuchar música, y cocinar. Quiero estudiar
Educación Inicial en la universidad.
Mi nombre es Luis Mateo Tenesaca
Chicaiza. Tengo 17 años. Estudio en el
3 BGU de la Unidad Educativa “Técnico
Salesiano”. Me gusta ir al gimnasio, escuchar
música, y salir a caminar. Quiero estudiar
Ingeniería Eléctrica en la universidad.
Resumen
En el siguiente proyecto se desarrolla un modelo ex-
perimental de cultivo aeropónico, el cual ayuda con la
experimentación y el análisis de la agricultura vertical
tomando de base la lechuga y la acelga, adaptándolas
al sistema, y así obtener resultados. Demostrando a
las industrias agricultoras lo práctico y eficaz de este
tipo de agricultura. En dicho proyecto usamos nuestros
conocimientos eléctricos y electrónicos para la imple-
mentación de operadores lógicos (Arduino), sensores
de pH, luz, humedad y ultrasonido, también el diseño
de circuitos de potencia, fuerza y mando con el uso
de tarjetas PCB para cada uno de estos circuitos y
sensores. fueron directamente diseñadas y realizadas
acoplándose al operador lógico. Estos fueron imple-
mentados en un modelo estructural aeropónico, que
consta de 4 torres con un total de 62 espacios para la
siembra de plantas, estas desembocan en un tanque
de 21 litros de agua. El agua circula cíclicamente en
un sistema de tuberías conectadas a una bomba, que
recoge el agua del tanque y envía a cada uno de los
tubos que contienen aspersores que expulsan el agua
por todo el interior del tubo.
La semi-automatización de la máquina controla el
riego de forma temporizada, cuenta con iluminación
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artificial manejada en horarios establecidos, mide el
pH del agua y la humedad requerida por las plantas
para su subsistencia. Con la ayuda de esta máquina se
comprobó que existen métodos más fáciles y benefi-
ciosos para cultivar plantas, y en tiempo más corto,
manteniendo a las plantas en condiciones óptimas para
su supervivencia.
Palabras clave: aeropónica, agroecología, automati-
zación, cultivo, eficiente.
Explicación del tema
La aeroponía vertical es un sistema de cultivo aéreo,
en el cual no se hace uso del suelo. La técnica de este
sistema es mantener a las plantas en un entorno ce-
rrado, dentro del cual se rocían sus raíces colgantes
con una solución rica en nutrientes [1].
Las plantas en este tipo de agricultura necesitan de
varios factores para su crecimiento como: la solución
del agua, con el pH ideal; La luz, que puede ser rem-
plazada por luz artificial y el riego, que es constante y
programado.
En comparación de los métodos de cultivo tradi-
cionales, el cuidado de las plantas de aeroponía re-
quieren de mayores cuidados.
Lo primordial en este tipo de agricultura es brindar
los factores ideales para su crecimiento, para lograr
esto, las plantas deben permanecer en un ambiente to-
talmente cerrado y aislado del exterior, con un sistema
de factores totalmente artificiales.
Para el armado de este proyecto, se empleo tubos
PVC de 4 pulgadas, en los cuales se realizaron unos
pequeños agujeros con la ayuda de otro tubo PVC de
2 pulgadas.
En la construcción de la estructura se utilizó los
siguientes materiales: ángulos de aluminio, para las
columnas y los soportes de toda la estructura; madera,
como base del tanque y cubierta de la estructura y una
plancha de aluminio, para la parte superior donde se
anclaron sujetadores para cada tuvo PVC (Figura 1).
Figura 1. Construcción de la estructura del sistema
aeropónico
Fuente: Autores
Una vez terminada toda la estructura, se procedió
a implementar todo lo que conlleva al sistema de riego,
para lo cual se utilizó: terminales flex con tuerca, nebu-
lizadores para riego, codo flex, tee flex, bomba de agua
singflo, filtro malla, adaptador flex, y neplo reductor.
El armado del mismo se lo realizó en el interior
de los tubos y el tanque exceptuando la bomba, que
se la colocó en una estructura externa (estructura de
control), por otra parte, los aspersores y la tubería
es interna, así se mantiene la imagen exterior de la
estructura sin rastros de este sistema (Figura 2).
Figura 2. Implementación del sistema de riego y sus com-
ponentes
Fuente: Autores
20 Juventud y Ciencia Solidaria.
Una vez terminada la parte estructural del proyecto
se procedió con el diseño e instalación de la parte eléc-
trica de esta máquina, para esto, con lo investigado
de la aeroponía y su método de cultivo, se escogieron
los parámetros que serían automatizados, entre ellos
están: la luz, el pH, el nivel del agua, la bomba de agua
y la humedad de las plantas. Con los parámetros ya
escogidos, se realizó la investigación de componentes
electrónicos para el manejo y lectura de la máquina,
según su conexión, su funcionalidad, y la capacidad de
sus lecturas, se escogió los siguientes elementos:
El YL-100 es un sensor de humedad con un acondi-
cionador de 4 pines donde 2 de ellos son de alimentación
que puede variar entre 3,3V a 5V y los otros 2 son una
salida digital, y una salida analógica, encargadas de el
envio de datos al Arduino. Esto se conecta a una sonda
en forma de U que se introduce en la tierra para detec-
tar su humedad. Esta misma actúa como óhmetro, que
envía corriente al suelo, y mide su resistencia, entre
más húmeda la tierra menos resistencia tiene, y entre
más seca esta la tierra la resistencia es más alta [2].
Figura 3. Sensor de humedad
Fuente: Autores
El sensor de ultrasonido, consta de 4 pines, dos
de ellos son para alimentación y los otros dos son de
señales digitales y se llaman (Trigger y Echo). Para
que el sensor funcione, el programa envía un pulso de
10us al Trigger para que el sensor envíe una onda de
40KGZ, al mismo tiempo el receptor estará en espera
para recibir la señal cuando este rebote en algún obs-
táculo, mientras tanto el Echo envía un 1 lógico en
todo este proceso, las señales enviadas por el sensor
se las modifica en la programación del Arduino, para
convertirlas en datos, el dato obtenido es la distancia
en centímetros entre el sensor y el obstáculo [2].
Figura 4. HC-SR04 (Sensor ultrasonido)
Fuente: Autores
El sensor se lo colocó en la parte superior del tanque
y con los datos obtenidos de la distancia se usó una
ecuación donde se relaciona la distancia entre el agua
y el sensor, con la cantidad de litros que representa en
el tanque (Figura 5).
Figura 5. Relación entre distancia y litros
Fuente: Autores
El módulo de sensor de luz, tiene una foto resisten-
cia en su parte superior, la cual varía según la can-
tidad de luz, consta de 3 pines, dos de ellos son de
alimentación VCC y GND, y la tercera es una salida
analógica que nos envía los datos recibidos del LDR
[2].
Figura 6. Módulo fotorresistor LDR
Fuente: Autores
El relé es un instrumento que consta de una bobina
alimentada a 5V, esta abre y cierra un conmutador
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interno del relé. En el sistema propuesto permite la
automatización del cierre del riego y de temporizar el
flujo de agua en horarios preestablecidos por el usuario.
Figura 7. Relé
Fuente: Autores
Los sensores a utilizar se los tuvo que acoplar al mó-
dulo Arduino y luego instalar cada uno en la ubicación
adecuada en la máquina, para esto se realizó el diseño
y el armado de placas PCB para facilitar y garantizar
la conexión de todos los elementos. Las placas se las
diseño en la aplicación Eagle de Autodesk, finalmente
con el método de planchado se obtuvieron las placas
necesarias para la elaboración de los circuitos, los mis-
mos, se los denominaron “circuitos de mando” por
su objetivo de control de encendido y apagado, más
la lectura de datos ingresados desde los sensores al
Arduino.
Figura 8. Placa utilizada para la conexión entre Arduino
y sensores
Fuente: Autores
Los circuitos de potencia son los responsables de
la alimentación eléctrica de toda la máquina, para ello
se requirió el uso de fuentes de alimentación que se las
conectaron directamente a 120V, para ello se calculó
la potencia de cada nivel de voltaje y se adquirió las
fuentes con las características necesarias para su uti-
lización. Una vez terminado el proceso de fabricación
de placas PCB, se procedió a programar lo necesario
para el funcionamiento de la máquina para lo cual
utilizamos el software Arduino. Cuando el proceso de
programación terminó, se procedió a comprobar el
funcionamiento de la máquina, y a observar si tiene
algunas fallas para poder mejorarla en algunos aspec-
tos. Finalmente, comprobado el funcionamiento de
la máquina, dimos por terminado todo el proceso de
fabricación del proyecto.
Conclusiones
Para concluir, el sistema de cultivo aeropónico cumple
con todos los objetivos planteados a lo largo de toda
la realización del proyecto, ya que permite obtener los
datos de sobre los sensores de humedad, ultrasonido, y
de luz, para poder visualizarlos a través de una pantalla
añadida en el sistema.
El prototipo armado en este proyecto permite sem-
brar hasta 62 plantas, y no se requiere de la interven-
ción humana para la supervivencia de las mismas.
Todas las pruebas realizadas en los sensores e ins-
trumentos utilizados en el proyecto dieron resultados
positivos, ya que todo funcionó como se esperaba.
Existieron algunas dificultades al momento de rea-
lizar las placas PCB, pero tras varios intentos se logró
conseguir lo deseado, así como el funcionamiento de
cada una de estas placas.
Con este tipo de sistemas se puede comprobar que
la aeroponía es un método beneficioso para las per-
sonas, ya que con este sistema existen menos plagas, se
puede cosechar los alimentos en un tiempo más corto a
comparación de cosechas en huertas, además permite
conservar el agua y la energía.
Referencias
[1] P. Salazar, Aeroponía: cultivo sin tierra,
Anáhuac: Anáhuac México, 2021.
[2] B. Y. V. Taboada, Automatización de un sistema de
cultivo aeropónico experimental con monitoreo re-
moto mediante sistemas embebidos para la empresa
Asemi, Cuenca: Abya Yala, 2022
