Intelligent fertigation system to optimize the production of greenhouse-grown vegetables
Abstract
Due to climate change, largely generated by greenhouse gases together with other factors, such as low productivity patterns, food security for an ever-growing world population is not guaranteed, which is why strategies and methods that are environmentally friendly and that also allow improving the quality and quantity of crops must be sought. A common strategy is the use of greenhouses that allow controlling the variables (light, temperature, humidity, CO2 concentration, wind, rain, among others) that intervene in the good development of a crop; it is here, where this research starts, having as object of study a geodesic dome type greenhouse that has the Uniagustiniana University of Bogota and in which emphasis is made on the carrot crop thanks to its high production in the department of Cundinamarca and also that the harvest time is extended throughout the year. Thus, the research was oriented towards a quantitative methodology, in which the seven stages of engineering design were used (Confrontation and sources of information, Formulation of the problem and hypothesis, Design concepts, Synthesis, Analyzable model, Experimentation and optimization, Presentation) and the results were checked with the Matlab-Simulink tool, in this way it was possible to know a theoretical flow rate which is part of the response output of the proposed system and which was taken based on the irrigation and fertilizer needs of the crop.
Authors
References
Cardona, A. O. (2018, agosto 8). La producción estimada de la zanahoria alcanzó récord nacional en el último año. AgroNegocios. https://www.agronegocios.co/agricultura/cual-es-la-produccion-de-zanahoria-en-colombia-2756359#:~:text=Agro-,La%20producci%C3%B3n%20estimada%20de%20la%20zanahoria%20alcanz%C3%B3%20r%C3%A9cord%20nacional%20en,28%2C5%20toneladas%20por%20hect%C3%A1rea
Calderón, S., Centella, M., Samaniego, M. y Collado, E. (2021). Sistema de riego basado en controlador PID para la adecuación de la humedad del suelo en invernaderos. Revista de Iniciación Científica, 7(1), 9-15. https://doi.org/10.33412/rev-ric.v7.1.3041
Cámara de Comercio de Bogotá. (2015). Manual: zanahoria. https://bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/handle/11520/14309/Zanahoria.pdf
Capraro, F., Tosetti, S. y Vita, F. (2010). Laboratorio virtual y remoto para simular, monitorizar y controlar un sistema de riego por goteo en olivos. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 7(1), 73–84. https://doi.org/10.1016/S1697-7912(10)70010-8
Castaño, S. A. (2020). Descubre cómo usar Simulink para el modelado y control de procesos sin tener que ser un experto. https://controlautomaticoeducacion.com/wp-content/uploads/Masterclass-Simulink-2.pdf
Cienciasfera. (2023). 2.2. Ecuación de continuidad. https://cienciasfera.com/materiales/tecnologia/tecno02/tema08/22_ecuacin_de_continuidad.html
CONADI - Ministerio de Desarrollo Social del Gobierno de Chile. (2017). Cómo determinar; cuánto y cuándo regar. https://www.gea.uchile.cl/archivos/Como_determinar_cuando_y_cuanto_regar_Conadi.pdf
Dhari, R. (2022). Friction loss calculator. Omni Calculator. https://www.omnicalculator.com/physics/friction-loss
Food and Agriculture Organization of the United Nations - FAO. (2023a). Climwat. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/climwat-for-cropwat/en/
Food and Agriculture Organization of the United Nations - FAO. (2023b). ETo Calculator. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/eto-calculator/en/
Fonseca R. A., Peñarete, D. F. y Ruiz, J. F. (2020). Una mirada a las tecnologías emergentes para mitigar los efectos del cambio climático en la agricultura. En E. Serna (Ed.), Desarrollo e innovación en ingeniería, (5ta. ed., pp. 22-31). Instituto Antioqueño de Investigación, https://doi.org/10.5281/zenodo.4031208
Instituto Guatemalteco de Educación Radiofónica – IGER. (2011). Química II. Segundo Semestre. Grupo Tacaná 11. https://books.google.com.co/books?id=Cb8Bqqc-ugoC
Osma-Molina, J. J. y Villamizar-Monar, G. D. (2020). Diseño de un sistema IoT para la medición de temperatura, humedad y luz en huertas. [Trabajo de grado, Universitaria Agustiniana]. Repositorio Institucional. https://repositorio.uniagustiniana.edu.co/handle/123456789/1349
Munilla, V. (2023, agosto 17). Efecto Venturi, ¿qué es y cómo funciona? https://www.geoenciclopedia.com/efecto-venturi-que-es-y-como-funciona-734.html
Narváez, J. y Gutiérrez, W. J. (2022). Sistema de internet de las cosas para mejorar el proceso de riego en la comunidad de Matará. [Tesis para optar al título de Ingeniero de Sistemas, Universidad Autónoma del Perú] Repositorio Institucional. https://hdl.handle.net/20.500.13067/2078
Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura - FAO. (2021). El estado de la seguridad alimentaria y la nutrición en el mundo: Transformación de los sistemas alimentarios en aras de la seguridad alimentaria, una nutrición mejorada y dietas asequibles y saludables para todos. FAO. https://doi.org/10.4060/cb4474es
Vera, J., Conejero, W., Mira-García, A. B., Conesa, M. R. y Ruiz-Sánchez, M. C. (2021). Towards irrigation automation based on dielectric soil sensors. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 96(6), 696–707. https://doi.org/10.1080/14620316.2021.1906761
Villarreal, A. (2018). Problemas resueltos de mecánica de fluidos. Universidad Nacional de Colombia.
White, M. F. (2008). Mecánica de fluidos (6ta. ed.). McGraw-Hill.
Zamora, J. N. (2022). Implementación de un sistema de recolección de datos en el laboratorio de agricultura en ambiente controlado. [Proyecto de grado en Ingeniería Mecánica]. Universidad de los Andes. https://repositorio.uniandes.edu.co/entities/publication/a8e28138-c9ec-4687-bb69-272c8ff07c43