Presentacion

Sistema de riego automatizado en tiempo real con balance hídrico, medición de humedad del suelo y lisímetro*

Automated irrigation system in real–time with water balance, soil moisture measurement and lysimeter

Martiniano Castro Popoca1§, Francisco Miguel Águila Marín1, Abel Quevedo Nolasco1, Siegfried Kleisinger2, Leonardo Tijerina Chávez1 y Enrique Mejía Sáenz1

1 Programa de Hidrociencias, Colegio de Postgraduados. km 35.5 carretera México–Texcoco, C. P. 56230, Montecillo, Texcoco, Estado de México, México.

2 Institut für Agrartechnik. Universität Hohenheim, Stuttgart, Alemania.

§ Autor para correspondencia:

mcastro@colpos.mx

*Recibido: Enero de 2007

Aceptado: Diciembre de 2008

RESUMEN

El objetivo de este trabajo fue desarrollar un sistema de riego automatizado en tiempo real para determinar el momento oportuno y cantidad de riego, monitoreado por medio de tecnologías de información (TI). El estudio se realizó en el Colegio de Postgraduados del Campus Montecillo, del 10 de junio al 11 de septiembre de 2006. El sistema se compone de un programa de cómputo y un dispositivo de control (datalogger CR10X Campbell Scientific). El sistema considera tres estrategias de riego las cuales fueron probadas. En la primera estrategia de riego se utilizó un lisímetro de pesada, en la segunda el contenido volumétrico del agua en el suelo fue medido con un sensor TRIME TDR y para la tercera se uso el método del balance hídrico climático con base en la evapotranspiración de referencia (ETo) (Penman–Monteith). Se evaluó el funcionamiento general del sistema de riego y se monitoreo a través de internet y dispositivos móviles por medio de una computadora central configurada como servidor (Web y WAP). Se calculó el rendimiento del cultivo de prueba calabaza 'zucchini grey' (cucurbita spp.), el consumo de agua de cada estrategia de riego y productividad de agua. Los resultados obtenidos mostraron que es posible automatizar y controlar la aplicación del agua de acuerdo a las estrategias de riego considerando un programa de riego, una unidad de control y usando tecnologías de información.

Palabras clave: automatización de riego, calabaza, modelo Penman–Monteith, tecnologías de información.

ABSTRACT

The aim of this research was to develop an automated irrigation system in real–time to determine the right moment and quantity of irrigation, monitored through information technologies (IT). The study was carried out at the Colegio de Postgraduados Campus Montecillo, from June 10 to September 11 of 2006. The system is composed of a microcomputer software and a control device (datalogger CR10X Campbell Scientific). The system considers three irrigation strategies which were tested. In the first irrigation strategy a weight lysimeter was utilized, in the second the volumetric soil water content was measured with a TRIME TDR sensor and for the third a climatic water balance method based on the reference evapotranspiration (ETo) (Penman–Monteith) was used. The general operation of the irrigation system was evaluated and monitored through internet and mobile devices through a central computer configured as server (Web and WAP). The yield of the test crop pumpkin zucchini grey (cucurbita spp.) was calculated, as well as water consumption of each irrigation strategy and water productivity. The results indicated that is possible to automatize and control the water application according to the irrigation strategies considering an irrigation program, a control unit and using information technologies.

Key words: information technologies, irrigation automation, Penman–Monteith model, pumpkin.

INTRODUCCIÓN

Cada día en más regiones del mundo el agua se convierte en un recurso escaso y costoso, por lo que en la agricultura –el mayor consumidor de agua– se deben tomar medidas para hacer un uso más eficiente del agua. Generalmente en la agricultura se tienen altos consumos de agua causados por la sobreirrigación, lo cual no sólo genera un desperdicio de agua, sino que también, debido a los agroquímicos disueltos, provoca la contaminación de corrientes de agua superficiales y subterráneas (IMTA, 1995) y en algunas zonas el ensalitramiento de los suelos. Un conocimiento de las necesidades de agua de los cultivos no sólo permite un mejor desarrollo para lograr una mayor producción y mejor calidad de las cosechas sino que contribuye también a ahorrar considerables volúmenes de agua (IMTA, 1995b).

A través del tiempo se han desarrollado una gran cantidad de sistemas para la determinación, control y automatización del riego que permiten un consumo de agua más reducido. Bralts et al. (1986) desarrollaron un programa de cómputo (SCS–Scheduler) para el manejo del riego, los datos de entrada se programaron en un datalogger, el programa incluye estados del sistema, secciones de riego, control de encendido y apagado de dispositivos. En el mismo sentido Wessels et al. (1995) desarrollaron un sistema automático para el riego con agua salina, controlado por computadora, donde datos meteorológicos y de lluvia se almacenan para calcular la evapotranspiración, control del nivel de salinidad (solución salina con NaCl y CaCl2) del agua de riego, registró de datos climáticos y gasto hidráulico de la unidad de riego, programación de los riegos y el accionamiento de las bombas dosificadoras, además facilitó la comunicación con el sistema vía modem con otras computadoras. Xin et al. (1995) desarrollaron un prototipo de sistema experto (CIMS) para el manejo del riego en tiempo real, protección de heladas y control de la fertilización en cítricos; usaron como datos de entrada información del contenido de humedad en el suelo y del clima de una estación meteorológica automatizada.

El sistema controló de manera automática el encendido y apagado de válvulas de acuerdo a criterios preestablecidos, así como la aplicación de la fertilización de manera simultánea o separada con el riego. Con esta tendencia, Moreno et al. (1996) desarrollaron un programa de cómputo (AUTRI ver 1.0) para la automatización de un sistema de riego localizado, el programa utiliza dos estrategias para determinar el momento de riego: 1) mediante el balance hídrico (con base en variables climatológicas, datos de suelo y cultivo) y 2) monitoreo del potencial del agua en el suelo a través de un electrotensiómetro. Por su parte, Águila (2003) desarrollo un sistema automatizado para el manejo del riego en tiempo real, se utilizaron varios algoritmos para procesar la información meteorológica, suelo, cultivo y diferentes estrategias para determinar el riego, un datalogger (CR10X) a través de sus canales de control activa

...