Implementación de un sistema de lisímetros para macetas en la Estación de Investigación e Innovación de Ciencias de la Vida y Desarrollo Sostenible
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32195| Title: | Implementación de un sistema de lisímetros para macetas en la Estación de Investigación e Innovación de Ciencias de la Vida y Desarrollo Sostenible |
| Authors: | Granja Gavidia, José Luis Quelal Montenegro, Carla Stefania |
| Advisor: | Celi Sánchez, Carmen Johanna |
| Abstract: | Nowadays, proper water resource management has become an increasingly important challenge, mainly due to the high water consumption associated with traditional irrigation systems and the limited availability of water in many productive areas. In many cases, irrigation is carried out without accurate information about the actual water needs of the crop, which results in inefficient use of this resource. In response to this issue, this project aimed to implement an experimental system to measure water consumption using lysimeters in pots. The system was developed to be installed at the Research and Innovation Station of Life Sciences and Sustainable Development, with the purpose of monitoring water use under controlled conditions. The implemented system consists of a mechanical structure that serves as support for the crop pots. In addition, several sensors and electronic devices were integrated to carry out the measurements, ensuring that the acquired signals are reliable. For system management and control, a Siemens LOGO! PLC was used, which processes both analog and digital signals coming from the load cells, the soil moisture sensor, and other auxiliary sensors of the hydraulic system. Due to the use of non-industrial sensors whose voltage levels did not match the nominal PLC input ranges, a mathematical scaling model and signal conditioning using instrumentation amplifiers were implemented. Communication between the PLC and the monitoring system was established through the TCP/IP protocol using a wired Ethernet connection, allowing continuous data transmission to a visualization platform developed in Node-RED. Experimental tests were conducted using real pots to validate system performance. The results showed that, although the sensors presented an approximate error of 24%, the implemented scaling and conditioning techniques improved measurement stability and repeatability. In conclusion, the developed system represented a functional and scalable solution for water monitoring in agricultural research applications. |
| Translated abstract: | En la actualidad, el manejo adecuado de recurso hídrico se ha convertido en un reto cada vez más importante, principalmente por el alto consumo que generan los sistemas de riego tradicionales y por alta disponibilidad de agua en varias zonas productivas. En muchos casos, el riego se realiza sin contar con datos exactos sobre cuánto necesita realmente el cultivo, lo que provoca un uso poco eficiente del agua. Frente a esta situación, este proyecto tuvo como objetivo la implementación de un sistema experimental para medir el consumo hídrico utilizando lisímetros en macetas. El sistema fue realizado para ser implementado en la Estación de Investigación e Innovación de Ciencias de la Vida y Desarrollo Sostenible, con la finalidad de monitorear el uso del agua en condiciones controladas. El sistema implementado está compuesto por una estructura mecánica que sirve como soporte para las macetas de cultivo. Además, se integraron distintos sensores y dispositivos electrónicos encargados de realizar las mediciones, asegurando que las señales obtenidas sean confiables, para la gestión y el control del sistema se utilizó un PLC de la familia Siemens LOGO!, el cual se encargó de procesar tanto señales analógicas como digitales provenientes de las celdas de carga, el sensor de humedad del suelo y los otros sensores auxiliares del sistema hidráulico. Debido al uso de sensores no industriales, cuyos niveles de voltaje no correspondieron a los rangos nominales de entrada del PLC, se implementó un modelo matemático de escalamiento y un acondicionamiento de señal mediante amplificadores de instrumentación. El intercambio de información entre el PLC y el entorno de supervisión se estableció mediante el protocolo TCP/IP, utilizando una conexión Ethernet, lo que permitió la transmisión continua de datos hacia un entorno de visualización implementado en Node-RED. Para la validación del sistema, se realizaron pruebas experimentales con macetas reales evidenciando que, aunque los sensores empleados presentaron un margen de error aproximado de 24%, las técnicas de escalamiento y acondicionamiento implementadas mejoraron la estabilidad y repetibilidad de las mediciones. De manera general, el sistema desarrollado representó una alternativa operativa y adaptable para el seguimiento hídrico en estudios de innovación agraria. |
| Keywords: | MECATRÓNICA ANÁLISIS DE SISTEMAS AUTOMATIZACIÓN AGRICULTURA LISÍMETROS CONSUMO DE AGUA |
| Issue Date: | Mar-2026 |
| URI: | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32195 |
| Language: | spa |
| Appears in Collections: | Grado |
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