REVISTA
JUVENTUD
Y
CIENCIA
SOLIDARIA:
En
el
camino
de
la
investigación
Desarrollo
de
un
sistema
de
riego
automatizado
para
la
optimización
del
uso
hídrico
en
el
módulo
de
hidroponía
de
la
familia
Ruis
en
San
Carlos:
en
el
cultivo
de
lechuga
(Lactuca
Sativa)
Ismael
Asael
Villarroel
Hidrovo,
Mathias
Nicolas
Ruiz
Santos,
Eduardo
Martín
Jaramillo
Jetón,
Gabriel
Isaac
Romero
Rodriguez,
Sebastián
Leonardo
Jaime
Romero
Mi
nombre
es
Ismael
Asael
Villa-
rroel
Hidrovo
,
tengo
17
años
y
estudio
el
tercer
año
BTI
de
la
Unidad
Educativa
Técnico
Salesiano
Don
Bosco.
Me
gusta
escuchar
música
del
regional
mexicano
y
los
autos.
Quiero
estudiar
arquitectura
en
la
universidad.
Mi
nombre
es
Mathias
Nicolas
Ruiz
Santos
,
tengo
17
años
y
estudio
el
tercer
año
BTI
de
la
Unidad
Educativa
Técnico
Salesiano
Don
Bosco.
Me
gustan
los
videojuegos,
los
autos
y
tocar
la
guitarra
eléctrica.
Quiero
estudiar
arquitectura
en
la
universidad.
Mi
nombre
es
Eduardo
Martín
Jaramillo
Jetón
,
tengo
17
años
y
estudio
el
tercer
año
BTI
de
la
Unidad
Educativa
Técnico
Salesiano
Don
Bosco.
Me
gusta
escuchar
música,
jugar
videojuegos
y
tocar
la
guitarra
eléctrica.
Quiero
estudiar
la
carrera
de
desarrollo
de
software
en
la
universidad.
Mi
nombre
es
Gabriel
Isaac
Romero
Rodriguez
,
tengo
17
años
y
estudio
el
tercer
año
BTI
de
la
Unidad
Educativa
Técnico
Salesiano
Don
Bosco.
Me
gusta
hacer
ejercicio,
practicar
guitarra
eléctrica
y
jugar
ecuavoley.
Quiero
estudiar
odontología
en
la
universidad.
Mi
nombre
es
Sebastián
Leonardo
Jaime
Romero
,
tengo
17
años
y
estudio
el
tercer
año
BTI
de
la
Unidad
Educativa
Técnico
Salesiano
Don
Bosco.
Me
gusta
jugar
fútbol,
salir
al
aire
libre
y
ver
películas.
Quiero
estudiar
ingeniería
de
sistemas
en
la
universidad.
7
8
Juventud
y
Ciencia
Solidaria.
Resumen
El
presente
estudio
aborda
el
desarrollo
de
un
pro-
totipo
de
sistema
de
riego
automatizado
diseñado
para
optimizar
el
uso
del
recurso
hídrico
en
un
módulo
de
hidroponía
familiar
en
el
sector
de
San
Carlos,
aplicado
específicamente
a
los
cultivos
de
lechuga
(Lactuca
sativa)
y
apio
(Apium
graveolens).
El
obje-
tivo
principal
consistió
en
diseñar
e
implementar
un
mecanismo
automatizado
que
regulara
el
suministro
de
agua
de
forma
precisa,
con
el
fin
de
evitar
el
des-
perdicio
y
potenciar
el
crecimiento
de
las
plantas.
La
metodología
comprendió
el
análisis
del
funcionamiento
de
los
sistemas
hidropónicos,
el
modelado
en
3D
de
la
infraestructura
mediante
el
programa
Blender,
la
programación
de
un
microcontrolador
y
la
instalación
de
componentes
técnicos
como
sensores
y
una
bomba
de
agua
sobre
una
estructura
de
soporte
de
tubos
de
PVC.
Como
resultado,
se
obtuvo
un
ciclo
de
riego
más
eficiente
y
constante,
lo
que
redujo
significativamente
el
consumo
de
agua
y
favoreció
el
desarrollo
óptimo
de
los
cultivos.
A
partir
de
estos
hallazgos,
se
concluye
que
la
automatización
representa
una
alternativa
via-
ble
y
eficaz
para
optimizar
recursos
y
simplificar
la
gestión
operativa
en
sistemas
de
producción
a
pequeña
escala.
Palabras
clave:
Automatización,
hidroponía,
Ar-
duino,
riego
automático,
optimización
del
agua
Explicación
del
tema
El
proyecto
consiste
en
crear
un
sistema
de
riego
hidropónico
automatizado
para
mejorar
el
uso
del
agua
en
el
cultivo
de
lechuga.
Para
esto
se
utiliza
un
mi-
crocontrolador
ESP32,
sensores
y
una
bomba
de
agua
que
permiten
controlar
el
riego
de
forma
automática.
De
esta
manera
se
evita
el
desperdicio
de
agua
y
se
mejora
el
crecimiento
de
las
plantas.
La
hidroponía
es
un
método
de
cultivo
que
permite
a
las
plantas
crecer
sin
necesidad
de
utilizar
tierra.
En
este
sistema,
los
cultivos
se
desarrollan
directamente
en
el
agua,
la
cual
tiene
mezclados
los
nutrientes
exactos
que
necesi-
tan
para
crecer
sanos.
Asimismo,
se
pueden
controlar
mucho
mejor
las
condiciones
del
entorno
y,
lo
más
importante,
se
logra
optimizar
al
máximo
el
uso
del
agua,
evitando
su
desperdicio
en
comparación
con
la
agricultura
tradicional
[1].
Figura
1.
Hidroponía
Fuente:
[1]
Para
lograr
este
control,
los
sistemas
de
riego
au-
tomatizados
se
presentan
como
herramientas
clave
que
permiten
regular
el
suministro
de
agua
sin
necesidad
de
intervención
humana
constante.
Mediante
el
uso
de
sensores
y
microcontroladores,
estos
equipos
detectan
en
tiempo
real
las
condiciones
específicas
del
cultivo
y
activan
el
paso
del
agua
justo
en
el
momento
en
que
las
plantas
lo
necesitan.y
de
sus
contribuciones
al
desarrollo
de
habilidades.
Figura
2.
Sistema
de
riego
Fuente:
[2]
A
continuación,
presentamos
la
Tabla
1
con
el
de-
talle
de
los
materiales
usados
en
el
sistema.
En
el
camino
de
la
investigación
9
Tabla
1.
Materiales
utilizados
en
el
sistema
hidropónico
Componente
Cantidad
Función
Imagen
ESP32
1
Control
y
automatización.
Sensor
de
nivel
de
agua
1
Monitoreo
del
nivel
de
agua.
Bomba
de
agua
de
12
V
1
Impulsión
y
circulación
del
agua.
Tubos
de
PVC
6
Construcción
de
la
estructura
hidropónica.
Fuente
de
alimentación
de
12
V
1
Suministro
eléctrico
del
sistema.
Sensor
de
pH
1
Medición
del
nivel
de
acidez
o
alcalinidad
de
la
solución.
Relé
1
Activación
y
desactivación
de
la
bomba.
Continúa
en
la
página
siguiente
10
Juventud
y
Ciencia
Solidaria.
Continuación
de
la
Tabla
1
Componente
Cantidad
Función
Imagen
Depósito
de
agua
1
Almacenamiento
de
la
solución
nutritiva.
Fuente:
Autores.
Para
armar
esta
estructura,
el
prototipo
de
sistema
hidropónico
que
diseñamos
es
de
tipo
NFT
(
Nutrient
Film
Technique
),
el
cual
consiste
en
cultivar
las
plan-
tas
en
canales
ligeramente
inclinados.
El
agua
circula
gracias
a
una
manguera
que
sube
el
líquido
hasta
la
parte
más
alta
del
sistema,
donde
una
pequeña
malla
se
encarga
de
filtrarlo
para
que
caiga
directamente
sobre
las
raíces
de
los
cultivos.
Después,
al
avanzar
por
la
pendiente
de
los
tubos,
el
agua
es
recolectada
en
el
otro
extremo
por
otra
manguera
que
la
devuelve
al
tanque
de
la
bomba,
cerrando
así
un
ciclo
constante
y
eficiente
que
evita
por
completo
el
desperdicio,
tal
como
se
muestra
en
el
esquema
del
prototipo.
Figura
3.
Esquema
Hidropónico
Fuente:
Autores
con
ayuda
de
IA
Para
la
automatización
de
este
prototipo,
se
utiliza
un
ESP32
como
microcontrolador
principal,
el
cual
funciona
como
el
"cerebro"
encargado
de
coordinar
todo
el
sistema.
Este
componente
está
conectado
di-
rectamente
a
un
medidor
de
pH,
un
sensor
de
nivel
de
agua
tipo
flotador
y
una
bomba
que
mantiene
el
líquido
en
constante
circulación.
Físicamente,
la
es-
tructura
vertical
está
armada
con
tubos
de
PVC
y
el
tanque
principal
de
agua
se
encuentra
protegido
por
una
caja
de
madera,
mientras
que
todo
el
monitoreo
se
realiza
desde
una
aplicación
móvil
desarrollada
en
Flutter
3.
El
funcionamiento
es
muy
eficiente:
los
sen-
sores
envían
datos
en
tiempo
real
al
ESP32;
si
el
nivel
de
agua
se
mantiene
dentro
del
rango
programado,
la
En
el
camino
de
la
investigación
11
bomba
trabaja
con
total
normalidad,
pero
si
detecta
que
sale
de
los
límites
seguros,
el
sistema
lanza
una
alerta
inmediata
al
teléfono
del
usuario
para
permitir
ajustes
a
distancia.
De
esta
manera,
el
agua
recircula
de
forma
cerrada
para
no
desperdiciar
ni
una
sola
gota,
y
la
aplicación
muestra
el
estado
del
pH
y
el
nivel
del
agua
en
todo
momento,
garantizando
un
control
automático
y
sin
complicaciones.
Para
entender
su
funcionamiento
a
fondo,
la
arqui-
tectura
electrónica
de
este
prototipo
se
divide
en
tres
etapas
fundamentales:
entrada,
control
y
salida.
En
la
primera
fase,
correspondiente
a
la
entrada,
los
sensores
se
encargan
de
medir
las
condiciones
de
sistema
de
cultivo.
Toda
esta
información
es
enviada
de
inmediato
al
microcontrolador
ESP32,
el
cual
lidera
la
etapa
de
control;
aquí,
el
dispositivo
procesa
los
datos
recibidos
en
tiempo
real
y
toma
la
decisión
de
cuándo
activar
el
riego.
Finalmente,
en
la
etapa
de
salida,
se
ejecuta
la
acción
mediante
el
encendido
de
la
bomba
de
agua,
la
cual
distribuye
el
líquido
hacia
las
plantas
dentro
del
módulo
hidropónico,
completando
así
el
proceso
que
se
detalla
en
el
diagrama
de
bloques
del
sistema.
Figura
4.
Diagrama
de
bloques
Fuente:
Autores
El
funcionamiento
de
este
diagrama
de
flujo
comienza
cuando
el
sensor
detecta
las
condiciones
del
sistema
de
cultivo.
Si
el
nivel
de
humedad
o
agua
es
inferior
al
valor
establecido,
el
microcontrolador
activa
la
bomba
de
agua
para
iniciar
el
riego.
Cuando
el
sis-
tema
detecta
que
el
nivel
adecuado
ha
sido
alcanzado,
la
bomba
se
detiene
automáticamente.
Este
proceso
se
repite
constantemente
para
mantener
un
riego
ade-
cuado
en
las
plantas,
tal
como
se
muestra
en
el
diseño
del
sistema.
12
Juventud
y
Ciencia
Solidaria.
Diagrama
de
Flujo
El
funcionamiento
del
sistema
comienza
cuando
el
sensor
detecta
las
condiciones
del
sistema
de
cultivo.
Si
el
nivel
de
humedad
o
agua
es
inferior
al
valor
estable-
cido,
el
microcontrolador
Arduino
activa
la
bomba
de
agua
para
iniciar
el
riego.
Cuando
el
sistema
detecta
que
el
nivel
adecuado
ha
sido
alcanzado,
la
bomba
se
detiene
automáticamente.
Este
proceso
se
repite
constantemente
para
mantener
un
riego
adecuado
en
las
plantas,
como
se
muestra
en
la
figura
5.
Figura
5.
Diagrama
de
flujo
de
las
luminarias
Fuente:
Autores
En
cuanto
a
la
construcción
y
desarrollo,
se
realizó
la
simulación
del
circuito
eléctrico
del
sistema.
En
este
diagrama
se
muestran
las
conexiones
entre
el
ESP32,
el
sensor
de
pH,
el
sensor
de
nivel
de
agua,
la
bomba
y
el
módulo
relé
que
controla
la
activación
de
la
bomba.
Esta
simulación
permite
validar
la
lógica
de
control
y
las
conexiones
electrónicas
antes
de
construir
el
pro-
totipo
físico.
En
otras
palabras,
es
un
paso
intermedio
que
asegura
que
todos
los
componentes
funcionen
co-
rrectamente
y
que
el
ESP32
pueda
manejar
el
riego
de
manera
automatizada
según
las
lecturas
de
los
sensores,
como
se
muestra
en
la
figura
6.
En
el
camino
de
la
investigación
13
Figura
6.
Diagrama
de
conexiones
Fuente:
Autores
La
programación
del
sistema
se
realizó
utilizando
el
entorno
de
desarrollo
Visual
Studio.
En
este
programa
se
escribió
el
código
necesario
para
que
el
microcon-
trolador
pueda
leer
la
información
de
los
sensores
y
controlar
la
bomba
de
agua
de
manera
automática,
como
se
muestra
en
la
figura
7.
Figura
7.
Código
fuente
Fuente:
Autores
Luego,
se
desarrolló
una
aplicación
móvil
para
el
monitoreo
y
control
el
sistema
hidropónico.
Esta
apli-
cación
permite
visualizar
en
tiempo
real
el
estado
general
del
sistema,
incluyendo
variables
como
el
pH
promedio,
el
nivel
de
agua
y
el
estado
del
riego.
Además,
muestra
información
individual
de
cada
planta,
como
su
nivel
de
agua,
pH
y
si
el
riego
se
encuentra
activo
o
no,
como
se
muestra
en
la
figura
8.
Figura
8.
Pantalla
Aplicativo
Fuente:
Autores
14
Juventud
y
Ciencia
Solidaria.
Como
primer
paso,
se
realizó
el
modelado
3D
del
sistema
utilizando
el
software
Blender,
lo
que
permitió
diseñar
la
estructura
del
sistema
de
riego
y
visualizar
la
distribución
de
los
componentes
antes
de
su
cons-
trucción
física,
como
se
muestra
en
la
figura
9.
Figura
9.
Prototipo
3D
Fuente:
Autores
Posteriormente,
se
procedió
a
medir
la
separación
adecuada
entre
cada
planta,
con
el
objetivo
de
garan-
tizar
un
crecimiento
óptimo
y
evitar
la
competencia
por
nutrientes.
Una
vez
definidas
las
distancias,
se
realizaron
seis
perforaciones
en
la
estructura
de
tubos
PVC,
donde
se
ubicarían
las
plantas,
como
se
muestra
en
la
figura
10.
Figura
10.
Perforación
PVC
Fuente:
Autores
A
continuación,
se
implementó
un
sistema
de
re-
torno
de
agua
con
el
fin
de
optimizar
el
uso
del
recurso
hídrico.
Este
sistema
permite
que,
cuando
el
nivel
de
agua
alcanza
el
máximo
establecido,
el
exceso
regrese
al
depósito
principal,
logrando
así
su
reutilización
y
evitando
desperdicios,
como
se
muestra
en
la
figura
11.
Figura
11.
Sistema
retorno
de
agua
PVC
Fuente:
Autores
También,
se
construyó
una
base
de
soporte
que
permite
sostener
de
manera
estable
todo
el
sistema,
incluyendo
la
bomba
de
agua
y
la
estructura
general.
Esta
base
garantiza
el
correcto
funcionamiento
del
sistema
y
facilita
su
organización
y
mantenimiento
12.
Figura
12.
Cuerpo
Sistema
De
Riego
Fuente:
Autores
Esta
imagen
muestra
el
prototipo
físico
al
que
se
llegó
después
de
toda
la
planificación
y
simulación.
En
ella
se
observa
la
torre
vertical
ensamblada
con
sus
módulos
para
las
plantas,
la
bomba
sumergible,
los
sensores
y
el
ESP32
instalado
junto
al
depósito
de
agua.
Este
prototipo
permite
realizar
pruebas
reales
del
sistema
de
riego
automatizado,
monitorear
el
pH
y
el
nivel
de
agua
en
tiempo
real,
y
sirve
como
base
para
posibles
mejoras
o
para
escalar
el
proyecto
en
el
futuro.
Todo
esto
representa
el
resultado
real
de
lo
que
inicialmente
se
diseñó
en
el
esquema
y
se
validó
en
la
simulación,
mostrando
que
el
sistema
es
com-
pletamente
funcional
y
está
listo
para
operar
(figura
13).
En
el
camino
de
la
investigación
15
Figura
13.
Distribución
de
partes
y
elementos
Fuente:
Autores
La
gráfica
siguiente
muestra
la
distribución
del
con-
sumo
de
agua
en
un
periodo
de
30
días.
El
50%
repre-
senta
el
uso
total
de
agua
en
el
sistema
tradicional,
que
se
toma
como
referencia
del
consumo
completo.
Frente
a
esto,
el
15%
corresponde
al
agua
que
real-
mente
utiliza
el
sistema
hidropónico,
evidenciando
que
este
método
requiere
una
menor
cantidad
de
líquido
para
funcionar.
Por
otro
lado,
el
35%
representa
el
ahorro
de
agua,
es
decir,
la
cantidad
que
ya
no
se
des-
perdicia
gracias
al
uso
de
la
hidroponía.
En
conjunto,
la
gráfica
demuestra
que
el
sistema
hidropónico
es
mucho
más
eficiente,
ya
que
reduce
significativamente
el
consumo
en
comparación
con
el
riego
tradicional
(Tabla
2).
Tabla
2.
Tabla
de
ahorro
de
agua
1
Tipo
de
consumo
Porcentaje
(%)
Descripción
Tradicional
(L)
50%
Representa
el
uso
total
de
agua
en
el
sistema
tradicional,
tomado
como
referencia
del
consumo
completo.
Hidropónico
(L)
15%
Cantidad
de
agua
que
realmente
utiliza
el
sistema
hidropónico,
mostrando
que
requiere
menos
agua
para
funcionar.
Ahorro
(L)
35%
Cantidad
de
agua
que
se
ahorra
gracias
al
uso
del
sistema
hidropónico;
representa
la
eficiencia
en
comparación
con
el
riego
tradicional.
16
Juventud
y
Ciencia
Solidaria.
Fuente:
Autores
Por
otro
lado,
el
gráfico
a
continuación
representa
la
distribución
del
uso
de
agua,
dividida
entre
el
con-
sumo
total
del
sistema
tradicional,
el
agua
utilizada
en
el
sistema
hidropónico
y
el
ahorro
generado.
La
idea
principal
es
mostrar
cómo
el
método
hidropónico
re-
duce
el
consumo
de
agua,
usando
solo
una
fracción
del
total,
mientras
que
una
parte
significativa
se
convierte
en
ahorro.
En
conjunto,
el
gráfico
ilustra
la
eficiencia
de
la
hidroponía
frente
al
riego
tradicional
(Tabla
3).
Tabla
3.
Tabla
de
ahorro
de
agua
2
Día
Porcentaje
de
consumo
(%)
Descripción
1
1%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
primer
día.
5
5%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
quinto
día.
10
9%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
décimo
día.
15
14%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
día
15.
20
19%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
día
20.
25
24%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
día
25.
30
28%
Agua
utilizada
por
el
sistema
hidropónico
el
día
30.
Fuente:
Autores.
Conclusiones
El
desarrollo
del
sistema
de
riego
hidropónico
autom-
atizado
permitió
demostrar
que
la
tecnología
puede
utilizarse
para
mejorar
los
procesos
agrícolas
y
opti-
mizar
el
uso
de
recursos
como
el
agua.
Mediante
la
combinación
de
sensores,
una
bomba
de
agua
y
el
mi-
crocontrolador
ESP32,
fue
posible
crear
un
sistema
capaz
de
controlar
el
riego
de
forma
automática.
De
acuerdo
con
los
resultados
obtenidos,
el
sistema
lo-
gró
un
ahorro
de
agua
del
35%
en
comparación
con
el
riego
tradicional,
evidenciando
que
la
hidroponía
puede
funcionar
utilizando
solo
el
15%
del
consumo
total,
lo
que
confirma
su
alta
eficiencia
en
el
uso
del
recurso
hídrico.
Además,
el
uso
de
soluciones
nutritivas
junto
con
un
riego
constante
permitió
un
desarrollo
adecuado
de
cultivos
como
la
lechuga
y
el
apio,
lo
cual
se
ve
respaldado
por
la
estabilidad
del
prototipo
y
la
correcta
distribución
del
agua
a
lo
largo
del
tiempo.
Por
otro
lado,
la
implementación
de
este
sistema
de
recirculación
de
agua
redujo
significativamente
el
desperdicio,
dejando
clara
la
eficiencia
del
ciclo
cerrado
en
el
ahorro
hídrico.
Para
la
estructura
del
proyecto
se
emplearon
materiales
muy
accesibles
como
tubos
de
PVC
y
madera,
los
cuales
no
requieren
procesos
complejos
ni
una
alta
especialización
para
su
adquisi-
ción
o
ensamblaje.
En
conjunto,
todos
los
resultados
obtenidos
confirman
que
la
automatización
del
riego
en
sistemas
hidropónicos
no
solo
mejora
el
crecimiento
de
los
cultivos,
sino
que
también
representa
una
solución
sostenible,
económica
y
eficiente
frente
a
los
métodos
tradicionales
de
la
agricultura.
Referencia
[1]
EGDC.
(2026,
enero)
Hidroponía.
Último
acceso:
16
de
marzo
de
2026.
[Online].
Available:
https://ec
o1guiasdecultivos.com/agricultura-hidroponica/
[2]
Grupo
Hidráulica.
(2021,
octubre)
Los
mejores
sistemas
automatizados
para
el
riego.
Último
acceso:
19
de
marzo
de
2026.
[Online].
Available:
https://grupohidraulica.com/noticias/2021/10/2
0/los-mejores-sistemas-automatizados-para-el-rie
go-inteligente/