Desarrollo de un sistema de cultivo hidropónico utilizando un control PID para la regulación de caudal en los conductos de solución nutritiva

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Título : Desarrollo de un sistema de cultivo hidropónico utilizando un control PID para la regulación de caudal en los conductos de solución nutritiva
Autor : Culqui Peñaloza, Edwin David
Quinde Chamaidan, Elias Jair
Director de Tesis: Kuonquí Gaínza, Franklin Illich
Resumen traducido: This project analyzes in detail the implementation of a hydroponic system with a PID control system to regulate the flow of nutrient solution. The adjusted parameters of the PID control are presented and the physical structure of the system is examined, including the use of different sized pipes and a series connection to maintain a uniform flow rate. A technological-economic analysis stands out that reveals a positive return on investment of 1.53% in the project. Relevant data is provided on the relationship between the PWM duty cycle and the nutrient solution flow rate, as well as the frequency of the sensor used. The logic of the menus in Arduino and the tuning of PID parameters are detailed using the Ziegler-Nichols method, obtaining a critical gain of 1.2 and the critical period of 9 seconds. In addition, a PID control system is implemented in the automation of a hydroponic crop, achieving adequate plant growth and a return on investment in approximately 11 months. The importance of the selection of components and the periodic change of the nutrient solution to maintain the health of the crop is emphasized. Tools and devices used in the project are described, such as the Arduino IDE, the YF-S2001 flow sensor, the Kewo AD100-2S0.75GB frequency converter, among others. The design of an electronic circuit with a steel structure and a metal box to house electrical components is mentioned. It is concluded that hydroponic systems are an efficient option for large-scale food production, with different configurations and the possibility of controlling them with tools such as Arduino. The importance of PID control in automated systems is highlighted to achieve precise and efficient responses.
Resumen : Este proyecto analiza detalladamente la implementación de un sistema hidropónico con un sistema de control PID para regular el caudal de solución nutritiva. Se presentan los parámetros ajustados del control PID y se examina la estructura física del sistema, incluyendo el uso de tuberías de diferentes tamaños y una conexión en serie para mantener un caudal uniforme. Se destaca un análisis tecnológico-económico que revela un retorno de inversión positivo del 1,53 % en el proyecto. Se proporcionan datos relevantes sobre la relación entre el ciclo de trabajo del PWM y el caudal de solución nutritiva, así como la frecuencia del sensor utilizado. Se detalla la lógica de los menús en Arduino y la sintonización de parámetros del PID mediante el método de Ziegler-Nichols, obteniendo una ganancia crítica de 1.2 y el periodo crítico de 9 segundos. Además, se implementa un sistema de control PID en la automatización de un cultivo hidropónico, logrando un crecimiento adecuado de las plantas y un retorno de inversión en aproximadamente 11 meses. Se enfatiza la importancia de la selección de componentes y el cambio periódico de la solución nutritiva para mantener la salud del cultivo. Se describen herramientas y dispositivos utilizados en el proyecto, como el Arduino IDE, el sensor de flujo YF-S2001, el variador de frecuencia Kewo AD100-2S0.75GB, entre otros. Se menciona el diseño de un circuito electrónico con estructura de acero y una caja metálica para alojar componentes eléctricos. Se concluye que los sistemas hidropónicos son una opción eficiente para la producción de alimentos a gran escala, con diferentes configuraciones y la posibilidad de controlarlos con herramientas como Arduino. Se destaca la importancia del control PID en sistemas automatizados para lograr respuestas precisas y eficientes.
Palabras clave : SISTEMAS DE CONTROL
SISTEMAS HIDROPÓNICOS
PID
ARDUINO UNO
VARIADOR DE FRECUENCIA
PWM
Fecha de publicación : 2024
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/27766
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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