Control automatizado de cultivos hidropónicos mediante lógica difusa

Abstract

El objetivo de este trabajo fue desarrollar, implementar y evaluar un sistema de cultivo hidropónico, que cuenta con un control automatizado basado en un modelo de lógica difusa. El sistema consta de dos partes relacionadas con el proceso de producción. La primera consiste en una cámara de cultivo piloto con un controlador difuso que activa determinados períodos de iluminación artificial e interactúa con las variables intervinientes (nivel de nutriente, temperatura, humedad, pH), en esta se siembran las semillas y se desarrollan los plantines hasta que estén disponibles para su transplante. La segunda parte consta de un sistema de cultivo hidropónico en el que se depositan los plantines hasta su desarrollo. El sistema difuso controla la frecuencia de circulación de nutrientes. Se tomaron muestras periódicas de las variables intervinientes las que fueron almacenadas en una base de datos. El sistema hidropónico se diseñó con una capacidad de cuarenta plantines, equiespaciados y dispuestos en recipientes tubulares de PVC. La temperatura y la humedad fueron las variables evaluadas por un sistema de control difuso tipo Sugeno. Esto permitió desarrollar nuevas metodologías de control de temperatura y humedad para sistemas hidropónicos. Además se creó una metodología para el diseño de controladores difusos que puede ser extrapolada a otros campos de aplicación. El sistema logrado incluye un programa embebido en lenguaje de la placa Arduino que incluye un sistema de telemetría. El sistema desarrollado permitió obtener resultados superiores a los indicados en la bibliografía para otros sistemas hidropónicos no difusos. Se desarrolló un sistema de medición por ultrasonido que verifica el volumen de nutrientes sin contacto galvánico para tener un estado de los niveles de los depósitos de nutrientes. Con este trabajo se logró mejorar el proceso de producción con una menor intervención humana, un mejor aprovechamiento de los nutrientes, y realizar un análisis de la relación entre las variables intervinientes, obtenidas de la base de datos, a fin de determinar un modelo preciso del sistema. El sistema desarrollado que realiza el control mediante lógica difusa permitió obtener valores de peso seco 2,662 veces superior para hojas secas y 2,394 superior para las raíces. Esto permite concluir que el sistema de control difuso es más efectivo que el control por tiempo fijo y por ser desarrollado con materiales de bajo costo permite realizar una transferencia de esta tecnología a los productores de hortalizas de la zona.