USO DE SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO PROGRAMADO CON TECNOLOGÍA ARDUIANA EN CULTIVO HIDROPÓNICO DE LECHUGA (Lactuca Sativa).

Maide Zharick Rojas León
1 ago 2024
8 Min. de lectura

Actualizado: 14 nov 2024

INTRODUCCIÓN:

La agricultura desempeña un papel fundamental en la supervivencia y el bienestar de la humanidad. A medida que la población mundial sigue creciendo, la necesidad de producir alimentos de manera eficiente y sostenible se convierte en un desafío cada vez más apremiante (ONU, 2015). En este contexto, el sistema de cultivo hidropónico se destaca como una alternativa innovadora y prometedora que cuenta con la capacidad de maximizar la productividad agrícola mientras se minimiza el impacto ambiental (Guerrero et al., 2014).

Esta forma de cultivo es un método que implica el cultivo de plantas sin la necesidad del suelo, remplazando los nutrientes que ofrece la tierra por una solución nutritiva, ofreciendo ventajas significativas; como el uso eficiente de recursos hídricos, mayor control sobre las condiciones de crecimiento y una reducción en la exposición a plagas y enfermedades (Benavides et al., 2010). Sin embargo, para lograr todo su potencial, es esencial garantizar que las plantas reciban la cantidad adecuada de agua y nutrientes, requiriendo un control de esto.

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un sistema de riego en cultivo hidropónico que integre la tecnología Arduino que permita controlar de manera precisa y automatizada el riego por goteo, esta tecnología proporcionará la capacidad de monitorear y ajustar las condiciones de riego en tiempo real, adaptándolas a las necesidades específicas de los cultivos.

A lo largo de este proyecto, se explorarán los componentes clave del sistema, llevando a cabo pruebas y evaluando el impacto en la productividad y la sostenibilidad de la agricultura. A su vez se consideraron aspectos económicos y ambientales para determinar la viabilidad de esta solución en diferentes contextos agrícolas.

En última instancia, el proyecto busca contribuir al avance de la agricultura moderna, proporcionando una herramienta innovadora y valiosa para los agricultores promoviendo con estas las prácticas agrícolas más eficientes y respetuosas con el medio ambiente. A medida que avanza esta investigación, se está un paso más cerca de garantizar un suministro alimentario sostenible y de alta calidad para las generaciones futuras.

PROBLEMÁTICA:

El proyecto cuenta con una problemática dividida en 2 partes.

Como primero, se tiene que en colombia el crecimiento porcentual de la población migrante de las zonas rurales a las zonas urbanas, de los factores asociados a esta problemática encontramos la falta de oportunidades y los bajos beneficios económicos que trae la agricultura (Sisbén, 2019].

El Municipio de cerinza, no se encuentra ajeno a esta problemática, suponiendo una amenaza de sustento económico, generando actualmente el incremento en los productos importados, trayendo como consecuencia la fluctuación de precios, la pérdida de conocimientos tradicionales agrícolas y la disminución de la mano de obra disponible en el campo .

OBJETIVOS:

Objetivo general:

Analizar los factores costo/beneficio de un cultivo de lechuga (Lactuca sativa) mediante una siembra hidropónica que usa un sistema de riego por goteo apoyado por sensores.

Objetivos específicos:

• Diseñar el sistema de riego por goteo con la tecnología Arduino para la adecuación de una siembra hidropónica de Lechuga (Lactuca sativa).

• Realizar una siembra de (Lactuca sativa) en un sistema tradicional y en un sistema hidropónico.

• Evaluar los factores asociados a cada uno de los sistemas de siembra, mediante la técnica contable costo/ beneficio para la lechuga (Lactuca sativa).

METODOLOGÍA:

La investigación corresponde al estudio de tipo cuantitativo con un enfoque. descriptivo, basado en el análisis de datos que se relacionan con los factores de crecimiento del cultivo de lechuga (Lactuca Sativa), se clasifica como cuantitativo, por que como señalan Hernández, Fernández y Baptista (2014), se busca identificar cambios en las variables de estudio mediante el uso de estadística comparativa. En general, se pretende evaluar los factores costo-beneficio de un cultivo hidropónico, que cuenta con un sistema de riego por goteo, que es apoyado por sensores de humedad.

ETAPAS DE INVESTIGACIÓN

El diseño cualitativo empleado en la investigación, contempló cuatro fases o etapas, que, por cronología de aplicación, se han denominado etapa I, II, III y IV y que se corresponden con los objetivos de investigación. En este sentido se tiene que:

• La etapa I en el que se desarrolló el proceso de siembra de las semillas y geminación de las plántulas. Allí se seleccionaron las muestras de acuerdo a criterio de los investigadores.

• La etapa II o de diseño, corresponde a la adecuación del terreno (para la siembra en tierra) y el sistema hidropónico con tecnología Arduino.

• La etapa III o siembra, en la que se trasplantaron las plántulas y se desarrolló el cultivo en cada uno de los sistemas según las especificaciones técnicas.

• La etapa IV o de evaluación, en donde se realizó al análisis costo beneficio para cada siembra.

POBLACIÓNY MUESTRA

Para la implementación de la experiencia se disponen de plántulas que fueron obtenidas en una plantación inicial de 100, de las cuales solo 25 se trasplantaron a la siembra tradicional y 25 a la siembra hidropónica, el elemento para su selección era que cumplieran con el color y formación de hoja adecuada.

HERRAMIENTAS Y TECNOLOGÍAS EMPELADAS:

HERRAMIENTAS:

Tubos de policloruro de vinilo (PVC): Este objeto es el principal material en el cual esta construido nuestro proyecto, este es usado para la debiada adecuación de las lechugas.

Codos de policloruro de vinilo (PVC): Este realiza una unión de los materiales en el sistema, mas especificamene en la parte inferior.

Tees de policloruro de vinilo (PVC):Tambien es la unión de los tubos y los codos del sistema.

Tapones: Esta ubicado en la parte superior de los tubos sosteniendo asi mismo unos tubos con un diámetro mas pequeño y unos apones más pequeños para facilitar el goteo.

Motor de pecera: Este motor impulsa la solución nutritiva disuelta en agua hasta la parte superior dispersandose en las cuatro columnas para luego llegar a las lechugas.

Espuma fenólica:En ea se germinaron las lechugas.

Solución nutritiva (Hidro Inver) : Es la encargada de darle los nurientes necesarios para que laplanta crezca adecuadamente.

Agua: Esta es la encargada de mover la solución nutritiva a las diferentes lechugas.

Semillas de lechuga : Se emplearon al momento de dar inicio con la siembra de las plantas.

Cubetas de huevos: se usaron para la siembra de lechugas.

TECNOLOGÍAS:

Tarjeta Arduino: Por medio de esta sabremos el momeno en el cual la bomba debe de ser encendida

Protoboard : Con esta se podran leer los sensores.

RESULTADOS OBTENIDOS:

En este apartado se presentan los resultados obtenidos en el proceso investigativo. Para ello se abordarán las etapas de investigación, las cuales corresponden con los métodos y enfoques planteados según las características de sus datos. El recorrido por los resultados de investigación permitirá cumplir los objetivos planteados en el estudio.

PRIMERA ETAPA

Plántulas en Espuma fenólica Ultrafoam:

En la primera siembra de las 100 semillas sembradas, en tierra germinaron 37, y en la espuma fenólica 30. Se seleccionaron en total 50 que presenten buen desarrollo, color y hoja, raíz abundante para el trasplante.

Plántulas en tierra:

En la segunda siembra de las 100 semillas plantadas, en tierra germinaron 41 y en la espuma fenólica 36. Se seleccionaron en total 50 que presenten buen desarrollo, color y hoja, raíz abundante para el trasplante.

SEGUNDA ETAPA O DE DISEÑO:

Corresponde a la adecuación del terreno (para la siembra en tierra) y el sistema hidropónico con tecnología Arduino.

TERCERA ETAPA:

Siembra en tierra por técnica tradicional

Adecuación del terreno

Área: 25 m2

Fertilizante inicial: NPK en proporción

Evidencia fotográfica.

CUARTA ETAPA:

Tabla de costo beneficio.

IMPACTO DEL PROYECTO EN EL APRENDIZAJE:

Las huertas escolares fomentan el aprendizaje, promoviendo el conocimiento en biología, química y tecnología, permitiéndoles aprender conceptos básicos sobre la agricultura sostenible, programación, innovación, investigación, y genera en los estudiantes un sentimiento receptividad sobre temas como la seguridad alimentaria y la alimentación saludable

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

En conclusión las huertas escolares fomentan el aprendizaje, promoviendo el conocimiento en biología, química y tecnología, permitiéndoles aprender conceptos básicos sobre la agricultura sostenible, programación, innovación, investigación, y genera en los estudiantes un sentimiento receptividad sobre temas como la seguridad alimentaria y la alimentación saludable.

· ¿Por qué se decidió realizar el diseño en tubos de PVC y en vertical?

El diseño se planteó en este material debido a su bajo costo, junto a su alta resistencia y durabilidad, este pidiendo almacenar las lechugas (Lactuca sativa) y permitiendo también por este el flujo de agua, y el modelo se planteó en vertical para economizar gastos, junto a esto, la ocupación de un espacio que es muy accesible. La promoción en actividades agrícolas y electrónicas, juntándolos en un solo componente el cual permitirá crear un sistema interactivo y nos ayudará a la monitoreo de nuestro cultivo, junto a las bombas, las cuales serán utilizadas en cada una de las maquetas y éstas variarán su potencia y tamaño para la realización de este, y por último nuestra tarjeta de programación la cual será el corazón de esto permitiendo la gran mayoría de las acciones debes esta.

· ¿Por qué se decidió utilizar la tecnología Arduino?

La tecnología Arduino fue planteada para debido a su fácil uso y su lenguaje de programación simplificado, siendo una plataforma la cual nos permitirá programar de una manera simple para personas nuevas en el tema.

· ¿Por qué se decidió utilizar la mezcla de fertilizante?

La mezcla fertilizante (solución nutritiva hidro-inver) se debe utilizar para optimizar el crecimiento y producción de lechuga en tierra e hidroponía, debido a que: Proporciona nutrientes esenciales para el crecimiento de la lechuga como lo son nitrógeno (180 ppm), fósforo (35 ppm) y potasio (210 ppm). Incrementa la resistencia a enfermedades y plagas. Aumenta la producción y calidad de la lechuga.

· ¿Qué enfermedades o problemas se generaron en el cultivo de lechuga en tierra e hidroponía?

Enfermedades y problemas que se evidenciaron en el cultivo de lechuga en tierra: Plagas que se alimenta de las hojas de las plantas (babosas o limacos, orugas). Pérdida de nutrientes esenciales para que la planta crezca.

Enfermedades y problemas que se evidenciaron en el cultivo de lechuga en hidroponía. Crecimiento excesivo de algas en el sistema. Deficiencia de nutrientes: Falta de nutrientes esenciales, lo cual se evidencio en la variación del color de la lechuga de verde a casi amarillo. Plaga que se alimenta de las hojas de la lechuga (caracoles).

· ¿Cuál es la proyección a futuro?

Al ser un cultivo hidropónico en una granja vertical, cuenta con la capacidad de expandirse y acoplarse al espacio disponible, aumentando en cierta manera la producción de alimentos, disminuyendo la necesidad de ocupar o de disponer de un espacio de gran dimensión, este modelo de agricultura es más eficiente, puesto que la Automatización del sistema de riego, le permite optimizar el uso del recurso hídrico y de la solución nutritiva, trabajando con un sistema de riego a goteo, que se caracteriza por permitir la reducción de agua que puede ser desperdiciada, contribuyendo con el complimiento de los objetivos de desarrollo sostenible (ODS), 2, 6, 9, 11 y 12.

En un futuro se espera que este método de agricultura, se implemente en los hogares, puesto que trae consigo una gran variedad de beneficios entre los que se destacan el uso de un espacio reducido, la prevención de enfermedades en los cultivos. Para finalizar, se espera también que con esta forma de cultivar se pueda solucionar una gran parte los problemas de alimentación que enfrenta el país, situando la seguridad alimentaria punto clave del proyecto.

· ¿Cómo se educó o se podría educar a las personas de la comunidad con el desarrollo del proyecto?

Para educar a la comunidad sobre los cultivos hidropónicos y la agricultura sostenible, podemos explicar los conceptos básicos que aborda el modelo de agricultura trabajado. Asimismo, se pueden crear materiales didácticos, como folletos, para exponer los beneficios, las características y las generalidades del proyecto, a su vez se realizó la construcción de 3 prototipos de los que nos apoyamos para exponer el debido funcionamiento de los cultivos hidropónicos. En resumen, se promueve una comprensión del tema más amplia y extensa, fomentando su aplicación en el entorno.