Ciencias de la Ingeniería

PJ-CI-276-QZ Sistema de riego vertical automatizado para jitomates

Hambre cero

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

Mario Iván Romero Hernández[3° Xcaret], Sebastián Velázquez Vega[3° Xcaret], Enrique Román García Espino[3° Xcaret]

Resumen

Un sistema de riego es el conjunto de estructuras que hacen posible que una determinada área pueda ser cultivada con la aplicación del agua necesaria a las plantas, esta está conformada por  varios elementos, que en su conjunto contribuyen a una cosecha exitosa de los cultivos. Un sistema de riego automático permite la cosecha de la misma calidad con mínima interacción humana, este funciona utilizando un temporizador que permite el paso del agua cada cuatro horas, el agua es expulsada mediante una manguera con orificios que se ubica dentro de la tierra en la estructura. El sistema es modular, significa que se pueden añadir más espacios para cultivar con tan sólo conectarlo a la manguera. Nuestra estructura cuenta con seis espacios para cultivar jitomates está hecho de pvc y tiene un tamaño aproximado de 80 centímetros de alto y 1 metro de ancho, no ocupa mucho espacio y es resistente, los tubos tienen unas aperturas con forma de rombo dentro donde está contenida la tierra para cultivar por donde corren las mangueras que se extienden por toda la estructura, el agua entra por un lado y tiene una salida para la funcionalidad modular. Con la estructura se busca ahorrar espacio para poder tener una cantidad más grande de cultivos en una zona más reducida, y a la vez también promover la agricultura sostenible, tener una mejor alimentación y tener la certeza de que los alimentos que consumimos hayan sido producidos en buenas condiciones.

Pregunta de Investigación

¿Cómo diseñar y construir un sistema de riego vertical que utiliza sensores de humedad para cultivar jitomates?

Planteamiento del Problema

El sistema de riego modular  para el cultivo de jitomates sería conveniente ya que actualmente ocurren muchos cambios climáticos en los cuales se ven afectados los cultivos, por lo que los productos, tienen una escasez importante en cual también se ve involucrada una inflación en precios,por eso brindamos una alternativa no solo a tener un auto sustento (en este caso de jitomates) sino que también, nos ayudaría a tener mejor nuestras plantas con el sistema de riego inteligente que implementaremos, además de ahorrar dinero al tener un autosustento para el hogar y no tener que depender de los demás ni de las condiciones del clima para tener nuestro alimento.  Las viviendas habituales suelen tener un espacio limitado , y en su mayoría no cuentan con un jardín, por lo cual el sistema de riego de jitomates, sería una alternativa para poder tener alimentos ya que  puede permanecer en cualquier lugar cerca del sol. Los sensores de humedad, son útiles ya que riegan las plantas no solo cuando están secas, sino que implementaremos un método de programación de horarios, lo que facilita tener que salir de casa (trabajo, vacaciones, etc.), sin que tus plantas se vean afectadas por ningún desastre natural, ni por el deshidratamiento de las mismas.

Antecedentes

El huerto devuelve al hombre su cercanía con la naturaleza y el aprovechamiento para una sana alimentación.

Se denomina huerto al espacio específicamente diseñado para el cultivo de vegetales y hortalizas de distintos tipos. Tanto en términos de tamaño, clases de cultivo, tipo de riego o sistema de trabajo, el huerto puede ser muy variado y diferente, añadiendo a estos elementos la posibilidad de que el clima o el tipo de tierra también influyen en las características particulares de cada huerto.

También podemos definirlo como un cultivo de regadío, muy frecuente en las vegas de los ríos por ser un tipo de agricultura que requiere riego abundante, aunque el sistema de riego por goteo, muy apropiado en las parcelas de horticultura, economiza una enorme cantidad de agua. Los principales cultivos de los huertos suelen ser las hortalizas, verduras, legumbres y a veces, árboles frutales. Suelen recibir por ello el nombre genérico de cultivos hortícolas.

Invernadero es toda aquella estructura cerrada, cubierta por materiales transparentes, dentro de la cual es posible obtener condiciones artificiales de microclima, y con ello cultivar plantas en condiciones óptimas y fuera de temporada. Es el sistema más simple y económico, para captar energía solar en favor de los cultivos.

Se denomina Sistema de riego o perímetro de riego, al conjunto de estructuras, que hace posible que una determinada área pueda ser cultivada con la aplicación del agua necesaria a las plantas. El sistema de riego consta de una serie de componentes, aunque no necesariamente el sistema de riego debe constar de todas ellas, ya que el conjunto de componentes dependerá de si se trata de riego superficial (principalmente en su variante de riego por inundación), por aspersión, o por goteo. Por ejemplo, un embalse no será necesario si el río o arroyo del cual se capta el agua tiene un caudal suficiente, incluso en el período de aguas bajas o verano.

El jitomate también conocido como tomate rojo es una planta perenne que pertenece a la familia de las Solanáceas; esta hortaliza se originó en América del sur principalmente en las zonas andinas de Perú, Ecuador, Bolivia y Chile, sin embargo su domesticación fue llevada a cabo en México. El tomate es uno de los productos agrícolas con mayor valor económico a nivel mundial; además cabe destacar que es uno de los primeros cultivos producidos por el método hidropónico.

Es importante mencionar que gracias a los altos estándares de producción que presenta el jitomate mexicano, es una de las hortalizas con mayor demanda tanto a nivel nacional como internacional ya que cuenta con un alto grado de calidad e inocuidad que lo hacen una de las especies vegetales con más rendimiento y rentabilidad . En el país existen distintas variedades de tomate rojo, entre las más importantes están el jitomate cherry, saladette, pera, bola y bola grande.

En los últimos años se ha incrementado la producción tomatera en un 50 por ciento, esto debido a que con el paso del tiempo se han desarrollado nuevas tecnologías y mejorado los métodos para su obtención; inclusive en la actualidad existe una mayor superficie destinada para su siembra, tan sólo en 2010 se ocuparon poco más de 54 mil hectáreas para su cultivo. Asimismo, de acuerdo con datos arrojados por el Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP), a lo largo del 2014 México produjo cerca de 2.8 millones de toneladas de jitomate, razón por la cual su producción ocupa el segundo lugar después del cultivo de chile.

El jitomate es uno de los cultivos más importantes de México y del mundo, tanto por su importancia económica como por ser fuente de vitaminas, minerales y antioxidantes, Los minerales que contiene son calcio, fósforo, potasio y sodio y las vitaminas que contiene son A, B1, B2, y C.

Además, tiene propiedades medicinales entre las que destacan las siguientes: antiséptico, alcalinizante, depurativo, diurético, digestivo, laxante, desinflamatorio y remineralizante.

El uso del jitomate es infinito: con él se prepara todo tipo de salsas rojas, caldillos, guisos, también puede comerse crudo en rebanadas, asado o cocido, etc., es el alma de la gastronomía mexicana.

México es el exportador número uno de jitomate, cada año se producen más de 3 millones 800 mil toneladas de jitomate en más de 49 mil 400 hectáreas.

El jitomate fue domesticado por los pueblos mesoamericanos hace 2,600 años, por eso en México gozamos de una enorme variedad tanto de tamaño como de colores y por supuesto de sabores, algunos ejemplos son: redondo (bola), saladette o guajillo, pera, cereza o cherry, además por su calidad nos posiciona como líderes mundiales que se dedican a la exportación a nivel mundial.

Objetivo

Diseñar y construir un sistema de riego vertical modular para jitomates utilizando sensores de humedad.

Justificación

El sistema de riego modular  para el cultivo de jitomates sería conveniente ya que actualmente ocurren muchos cambios climáticos en los cuales se ven afectados los cultivos, por lo que los productos, tienen una escasez importante en cual también se ve involucrada una inflación en precios,por eso brindamos una alternativa no solo a tener un auto sustento (en este caso de jitomates) sino que también, nos ayudaría a tener mejor nuestras plantas con el sistema de riego inteligente que implementaremos, además de ahorrar dinero al tener un autosustento para el hogar y no tener que depender de los demás ni de las condiciones del clima para tener nuestro alimento.  Las viviendas habituales suelen tener un espacio limitado , y en su mayoría no cuentan con un jardín, por lo cual el sistema de riego de jitomates, sería una alternativa para poder tener alimentos ya que  puede permanecer en cualquier lugar cerca del sol. Los sensores de humedad, son útiles ya que riegan las plantas no solo cuando están secas, sino que implementaremos un método de programación de horarios, lo que facilita tener que salir de casa (trabajo, vacaciones, etc.), sin que tus plantas se vean afectadas por ningún desastre natural, ni por el deshidratamiento de las mismas.

Hipótesis

Si logramos programar y construir el sistema de riego automático con sensores de humedad, entonces podemos tener un cultivo con riego automático, en un espacio reducido dentro de una casa

Método (materiales y procedimiento)

Mangueras de silicón (1/2 de pulgada)

Aparato expulsor de agua con temporizador

Un sensor de humedad para tierra

Baterías recargables

Tubo de pvc de 4 pulgadas

Tubo de pvc 3 pulgadas

Tapones para pvc 3 pulgadas

Cemento para pvc

Lija de 80

Lija de agua de 160

12  kilos tierra para sembrar

1 empaque de semillas de jitomate

codos T’s y tapones para pvc

Taladro

2 brocas circulares

2 brocas de 1mm y 3mm

cinchos

Procedimiento:

  1. Realizar 3 agujeros de 6 pulgadas de diámetro en cada tubo de 6in, los tubos deben de embonar precisamente para formar una estructura con 2 tubos laterales y 3 tubos horizontalmente, la cual será asegurada con cinchos de plástico.
  2. Colocar las “T” en las patas de la estructura y colocar un tubo horizontalmente cómo un soporte en ambas patas
  3. Realizar pequeños agujeros a la manguera de 1/2 a lo largo de toda esta.
  4. Pasar la manguera por dentro de los tubos de pvc, de forma que se pueda abastecer toda la estructura
  5. Realizar agujeros en los tubos de 6in (70cm) de aproximadamente 15cm de diámetro (7.5cm radio) con 7 cm de separación cada agujero.
  6. Colocar la tierra para sembrar en todo el tubo de 6in para posteriormente sembrar las semillas o en su defecto la planta de jitomate.
  7. colocar y conectar a la toma de agua el aparato expulsor de agua
  8. Programar la temporización
  9. Al pasar el tiempo establecido, la bomba regará las plantas

Galería Método

Resultados

Obtuvimos una estructura blanca de 75 cm de altura y 1 metro de ancho, que soporta 6 plantas de jitomate en 2 tubos de 6” colocadas de manera horizontal con perforaciones con forma de rombo de 15 cm x 8 cm, sostenidas por 2 tubos de 3” verticales con uniones en forma de “T” en la parte inferior, funcionando cómo sostén.

Por la parte superior del tubo izquierdo sale la manguera que se conecta a la toma de agua, en donde se encuentra el temporizador. La estructura tiene un precio aproximado de 1154 pesos mexicanos.

Galería Resultados

Discusión

Está estructura es fácil de elaborar por cualquier persona, los materiales utilizados tienen un costo razonable para la cantidad de tiempo y funcionamiento, es fácil de transportar, usa PVC el cual es un material duradero y barato, además, tiene un sistema de riego conectado directamente a la toma de agua, con este mecanismo, los jitomates son mantenidos con la mínima atención del usuario, todo esto permite que cumpla con su función de ser utilizada para el cultivo de jitomates por un tiempo prolongado sin ser degradado.

Conclusiones

El tener una estructura casera para cultivar jitomates con un sistema de riego automático es sustentable cuando existe un equilibrio entre el consumo familiar y la cosecha de los frutos, lo cual es un beneficio a largo plazo debido a que la compra en mercados se vuelve innecesaria provocando un ahorro. El hecho de que la estructura está construida con tubos de pvc ayuda a una mayor durabilidad.

Bibliografía

  1. Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural. (2020, 10 octubre). El jitomate, hortaliza mexicana de importancia mundial. Gobierno de México. Recuperado 16 de marzo de 2022, de https://www.gob.mx/agricultura/articulos/el-jitomate-hortaliza-mexicana-de-importancia-mundial.
  2. Supercampo. (2019, 19 marzo). 6 preguntas sobre el cultivo de tomate | Supercampo. Recuperado 1 de marzo de 2022, de https://supercampo.perfil.com/2016/10/6-preguntas-sobre-el-cultivo-de-tomate/.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography