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TAREA I.1.4 - Jesús Mendoza

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República Bolivariana de Venezuela

Universidad de los Andes


Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería de Sistemas

TAREA I.1.4: Diseño de un Sistema de


Automatización para un Invernadero
Inteligente

Autor(a): Jesús L. Mendoza R.


C.I: 26.765.507
Profesora: Ing. Msc. Janette N Casales E.
Enlace del video: https://youtu.be/Ns97ygZOlHM

Mérida, Julio de 2024


Introducción
En las últimas décadas, la automatización ha transformado profundamente la
manera en que operan las industrias, permitiendo una mayor eficiencia, calidad y
seguridad en los procesos productivos.

La agricultura, un sector tradicionalmente dependiente de la mano de obra intensiva,


ha comenzado a integrar estas tecnologías avanzadas para enfrentar los desafíos
contemporáneos, como el cambio climático, la escasez de recursos y la necesidad
de aumentar la producción de alimentos de manera sostenible

Los invernaderos inteligentes representan una de las aplicaciones más


prometedoras de la automatización en la agricultura. Estos sistemas utilizan una
combinación de sensores, actuadores y software avanzado para monitorear y
controlar las condiciones ambientales dentro del invernadero, tales como la
temperatura, la humedad, la luz y los niveles de CO2.

Al hacerlo, no solo se optimizan las condiciones de crecimiento de las plantas, sino


que también se reduce significativamente la necesidad de intervención humana,
permitiendo a los agricultores centrarse en otras tareas críticas

El presente informe propone un diseño para un sistema de gestión, automatización


y control de dispositivos en un invernadero, con el objetivo de optimizar las
condiciones de crecimiento de las plantas y reducir la necesidad de intervención
humana.
Sistema de Automatización para un Invernadero Inteligente

El sistema deberá tener los siguientes elementos:

1. Sensores
En este sistema los sensores son los dispositivos encargados de recoger los datos
del ambiente y transformarlos en señales eléctricas que pueden ser procesadas por
el sistema de control. Los tipos de sensores utilizados y su función específica son
los siguientes:

1.1 Sensores de Temperatura: Medirán la temperatura del aire dentro del


invernadero. Estos sensores pueden ser termopares, termistores o sensores
de resistencia térmica (RTD). La información recogida permitirá ajustar el
sistema de calefacción o ventilación para mantener una temperatura óptima
para el crecimiento de las plantas.
1.2 Sensores de Humedad: Medirán la humedad relativa del aire. Estos
sensores son cruciales para evitar condiciones de exceso de humedad que
puedan favorecer la aparición de enfermedades en las plantas. Los datos
obtenidos se utilizarán para controlar sistemas de ventilación y
deshumidificación. Un tipo de sensor que se puede utilizar en este caso son
los sensores de humedad ópticos que miden la humedad mediante la
absorción de la luz en un material sensible.

1.3 Sensores de Luz: Medirán la intensidad de la luz dentro del invernadero.


Estos sensores pueden ser fotodiodos o fototransistores. La información
recogida se utilizará para ajustar la iluminación artificial y asegurar que las
plantas reciban la cantidad adecuada de luz para la fotosíntesis.

1.4 Sensores de Nivel de Agua: Medirán el nivel de agua en los tanques de


riego. Estos sensores pueden ser de tipo flotador, ultrasónicos o de presión.
La información obtenida permite gestionar el sistema de riego y asegurar que
las plantas reciban la cantidad adecuada de agua.
2. Actuadores

Los actuadores en este sistema cumplirán la función de ejecutar acciones basadas


en las señales recibidas de los sensores. Se encargarán de transformar las señales
eléctricas en movimientos mecánicos o en otros tipos de energía. A continuación,
se describen los actuadores utilizados en el sistema:

2.1 Motores: mediante estos se podrán realizar diversas acciones, como


abrir y cerrar ventanas del invernadero o activar el sistema de riego. Los
motores pueden ser de corriente continua (DC) o de corriente alterna (AC),
dependiendo de la aplicación específica.

2.2 Válvulas: controlarán el flujo de agua en el sistema de riego. Las válvulas


pueden ser solenoides que se abran o cierren en respuesta a señales
eléctricas para permitir o bloquear el paso del agua según las necesidades
de las plantas y la información transmitida por el controlador central.
2.3 Transductores: Convierten un tipo de energía en otro. En este sistema,
los transductores pueden convertir energía eléctrica en movimiento mecánico
para operar los motores. Por ejemplo, un transductor piezoeléctrico puede
generar movimiento a partir de una señal eléctrica.

Conexión entre los Componentes

Todos los elementos del sistema están interconectados a través de una red
inalámbrica, lo que permite una comunicación eficiente y en tiempo real entre los
sensores, el controlador central y los actuadores.

Los sensores envían la información recopilada al controlador central a través de una


red inalámbrica. Esta red puede ser basada en tecnologías como Wi-Fi, Zigbee o
LoRa, dependiendo de la distancia y la cantidad de datos a transmitir

El controlador central, que puede ser un PLC (Controlador Lógico Programable) o


un microcontrolador avanzado, procesa la información recibida de los sensores.
Utiliza algoritmos de inteligencia artificial para analizar los datos y tomar decisiones
en tiempo real sobre las acciones a realizar y enviar las señales a los actuadores.

Los actuadores, motores y válvulas ejecutan las acciones necesarias. Por ejemplo:

 Si el sensor de temperatura detecta un ambiente demasiado cálido, el


controlador envía una señal a un motor para abrir una ventana y ventilar el
invernadero.
 Si el sensor de humedad detecta una humedad excesiva, el actuador, en este
caso un motor, puede activar un sistema de ventilación para permitir la
circulación de aire fresco y reducir la humedad.
 Si el nivel de agua es bajo, el sensor envía una señal al actuador, que puede
ser una válvula. El actuador abre la válvula para permitir el flujo de agua hacia
el sistema de riego y asegurar que las plantas reciban la cantidad adecuada
de agua.
 Si el nivel de luz es insuficiente para el crecimiento de las plantas, el sensor
envía una señal al actuador correspondiente, en este caso un motor, que
activa un sistema de iluminación artificial para proporcionar la cantidad
adecuada de luz a las plantas.
Conclusión
La automatización en los invernaderos representa una revolución en la agricultura
moderna, permitiendo una optimización sin precedentes de las condiciones de
crecimiento de las plantas, así como una significativa reducción de la intervención
humana. A través del uso de sensores, actuadores, motores, válvulas y
transductores, se puede crear un sistema integrado y eficiente que asegura un
ambiente controlado y adecuado para el desarrollo vegetal.

Primero, los sensores juegan un papel crucial al recopilar datos precisos sobre
varios parámetros ambientales como temperatura, humedad, luz y nivel de agua.
Estos datos son esenciales para tomar decisiones informadas y en tiempo real, que
son procesadas por un controlador central.

Segundo, los actuadores, como motores y válvulas, ejecutan las acciones


necesarias para mantener las condiciones óptimas. Por ejemplo, los motores
pueden abrir y cerrar las ventanas para regular la temperatura, mientras que las
válvulas controlan el flujo de agua en el sistema de riego, asegurando que las
plantas reciban la cantidad adecuada de recursos. Estos actuadores son la clave
para transformar la información de los sensores en acciones concretas y efectivas.

Además, la red inalámbrica que conecta todos estos componentes permite una
comunicación fluida y en tiempo real, lo que es crucial para la eficiencia del sistema.

Una de las conclusiones más interesantes es la sostenibilidad que este sistema


introduce en la agricultura. Al reducir el uso de recursos como el agua y la energía,
y al minimizar el impacto ambiental, los invernaderos automatizados no solo
aumentan la productividad sino que también contribuyen a la conservación del
medio ambiente.

Finalmente, la reducción de la necesidad de intervención humana libera a los


agricultores para que se concentren en otras tareas críticas, mejorando la eficiencia
general y permitiendo una agricultura más sostenible y rentable.
Referencias Bibliográficas

 Novagric. (s.f.). Invernaderos Automatizados e Inteligentes. Disponible en:


https://novagric.com/es/invernaderos-automatizados-inteligentes.
Consultado: 10 de Julio de 2024.

 Rosas, M. (2013). Invernadero Inteligente con PLC´s. Disponible en:


https://www.academia.edu/11518069/Invernadero_Inteligente_con_PLC_s.
Consultado: 10 de Julio de 2024.

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