Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores

Proposal of a system for measuring apparent electrical conductivity and moisture of soil for small farmers

Contenido principal del artículo

Jhonatan Paolo Tovar-Soto
Jesus Hernán Camacho-Tamayo
Leonardo Enrique Bermeo-Clavijo
Oscar Leonardo García-Navarrete

Resumen

Durante los últimos 30 años, los suelos han disminuido un 73 % su capacidad productiva, a nivel mundial. Una de las principales razones para esta cifra a la baja son las políticas implementadas, así como la falta de oportunidad para que el pequeño productor adopte estrategias de mejora, con lo cual, pueda aumentar la productividad. Por lo anterior, en esta investigación, se propone un sistema de medición de suelo para pequeños productores, a partir del diseño de dos sensores de bajo costo: (i) sensor de conductividad eléctrica aparente (CEa) y (ii) sensor de humedad. Estas variables de medición tienen la particularidad que sus características se pueden asociar a las propiedades físicas del suelo, para tomar decisiones. Los sensores desarrollados en este trabajo usan dos técnicas: el método de Wenner, para la CEa y la medición de impedancia eléctrica, para identificar la permitividad dieléctrica asociada con el contenido de agua del suelo. El sistema es controlado mediante la tarjeta Raspberry Pi 3, a través de un software desarrollado, que permite correlacionar los datos con su geolocalización. El dispositivo, se probó en mediciones controladas en laboratorio, con instrumentos calibrados, obteniendo un coeficiente . Finalmente, se hicieron pruebas in situ, con el fin de validar su uso por pequeños agricultores.

Palabras clave:

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Biografía del autor/a (VER)

Jhonatan Paolo Tovar-Soto, Universidad de San Buenaventura

Recibió el título de Ingeniería Electrónica en 2015 de la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, Colombia, M.Sc.  en Automatización Industrial en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, Colombia, en 2018. Fue Profesor Asistente en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá (2016-2017) dentro del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Facultad de Ingeniería. Es Profesor Asistente en la Universidad de San Buenaventura -Bogota (2018- actual) dentro del Departamento de Tecnologías de la Facultad de Ingeniería, e investigador en la Fundación de Educación Superior San José - Bogotá (2018- actual)  en la oficina de investigación e innovación. Areas de trabajo; Modelado matemático en sistemas de control, agricultura de precisión, aprendizaje automático, internet de las cosas, automatización y control en procesos y equipos agrícolas, tecnologías de bajo costo, educación popular y pedagogía.

Jesus Hernán Camacho-Tamayo, Universidad Nacional de Colombia

Recibió su grado en Ingeniería Agrícola en 1996 en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, la maestría en Ingeniería Agrícola en 2002 de la Universidade Estadual de Campinas-Brasil, y el Ph.D. en Ciencias Agrícolas por la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, en 2013. Comenzó su carrera en 1997 en la corporación colombiana de investigación agrícola -AGROSAVIA- trabajando allí hasta 2004. Trabajó como profesor asistente de 2003 a 2004 en la Universidad de Cundinamarca, Colombia. Es Profesor Asistente Completo en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá (2003 - actual) dentro del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola en la Facultad de Ingeniería, y Vicedecano Académico en la misma Facultad desde 20018. Sus intereses actuales son agricultura de precisión, mecanización agrícola, física del suelo, pedometría.

Leonardo Enrique Bermeo-Clavijo, Universidad Nacional de Colombia

Recibió el título de Ingeniería Eléctrica en 1999 en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia, el M.Sc. en Automatización Industrial por la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia, en 2004, y el Ph.D. en Ingeniería Eléctrica por la Universidad Federal de Río de Janeiro, Río de Janeiro, Brasil, en 2014. Comenzó su carrera en 1999 como profesor asistente en el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad de Cundinamarca, Cundinamarca, Colombia. Desde 2004, es profesor titular en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia. Actualmente se desempeña como catedrático para el Programa de Maestría en Automatización Industrial en el mismo departamento. Sus intereses actuales están en la aplicación de la teoría de sistemas de eventos discretos, la simulación dinámica de la fisiología humana y las aplicaciones de la electrónica analógica para la agricultura.

Oscar Leonardo García-Navarrete, Universidad Nacional de Colombia

Recibió el grado de Ingeniería Agrícola en 2008 por la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, la maestría en Economía agroalimentaria y ambiental en 2011 por la Universidad Politécnica de Valencia - España, la maestría en Ingeniería Agrícola en 2014 por la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, trabajó como Investigador en formación en el Instituto Valenciano de Investigación Agraria (2009 - 2012), es Profesor Asistente Completo en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá (2016-actual) dentro del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Facultad de Ingeniería, y profesor ocasional en el Universidad Distrital Francisco José de Caldas (2012-actual) Áreas de trabajo; Modelado matemático en agroindustria, agricultura de precisión, visión artificial en agricultura, espectrometría aplicada a la agricultura, automatización y control en procesos y equipos agrícolas.

Referencias (VER)

AGILENT TECHNOLOGIES. 2006. Agilent Impedance Measurement Handbook. Ed. Agilent Technologies (USA). 126p.

ANALOG DEVICES. 1998. Dual, Current Feedback Low Power Op Amp. 16p. Disponible desde internet en:

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD812.pdf (con acceso el 10/06/2017).

ANALOG DEVICES. 2016. High Performance, 145 MHz Fast FET Op Amps. 28p. Disponible en internet desde:

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8065_8066.pdf (con acceso el 15/06/2017).

CORTÉS, D.; PÉREZ, J.; CAMACHO TAMAYO, J. 2013. Relación espacial entre la conductividad eléctrica y algunas propiedades químicas del suelo. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. 16(2):401-408.

https://doi.org/10.31910/rudca.v16.n2.2013.912

CORWIN, D.; LESCH, S.M. 2003. Application of soil electrical conductivity to precision agriculture: Theory, principles, and guidelines. Agronomy Journal (USA). 95(3):455-471.

https://doi.org/10.2134/agronj2003.4550

CORWIN, D.L.; RHOADES, J.D. 1984. Measurement of inverted electrical conductivity profiles using electromagnetic induction. Soil Science Society of America Journal. 48(2):288-291.

https://doi.org/10.2136/sssaj1984.03615995004800020011x

ELLER, H.; DENOTH, A. 1996. A capacitive soil moisture sensor. Journal of Hydrology. 185(1-4):137-146.

https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)03003-4

EXAR CORPORATION. 2008. XR-2206. Monolitic Function Generator. Disponible en internet desde:

https://www.sparkfun.com/datasheets/Kits/XR2206_104_020808.pdf (con acceso el 15/06/2017).

ICT INTERNATIONAL. 2015. Decagon 10HS Moisture. Disponible en internet desde:

http://www.ictinternational.com/pdf/?product_id=256 (con acceso el 20/02/2017).

INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, IEEE. 2012. IEEE 81-2012. IEEE Guide for measuring earth resistivity, ground impedance, and earth surface potentials of a grounding system. Disponible desde internet en:

https://standards.ieee.org/standard/81-2012.html (con acceso el 18/11/2016).

LINEAR TECHNOLOGY. 1994. LT1055/LT1056. Precision, high speed, JFET input operational amplifiers. Disponible en internet desde:

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fd.pdf (con acceso el 15/10/2016)

MENZIANI, M.; RIVASI, M.; PUGNAGHI, S.; SANTANGELO, R.; VINCENZI, S. 1996. Soil volumetric water content measurements using TDR technique. Annals of Geophysics. 39(1):91-96.

https://doi.org/10.4401/ag-3953

RAMBAUTH IBARRA, G.E. 2022. Agricultura de precisión: La integración de las TIC en la producción Agrícola. Computer and Electronic Sciences: Theory and Applications. 3(1):34-38.

https://doi.org/10.17981/cesta.03.01.2022.04

RASPBERRY PI FOUNDATION. 2016. Raspberry Pi. Disponible en internet desde:

https://www.raspberrypi.org (con acceso el 20/06/2016).

SEIDEL, K.; LANGE, G. 2007. Direct current resistivity methods. In: Environmental geology. Springer (Berlin, Heidelberg). p.205-237.

https://doi.org/10.1007/978-3-540-74671-3_8

STADLER, A.; RUDOLPH, S.; KUPISCH, M.; LANGENSIEPEN, M.; VAN DER KRUK, J.; EWERT, F. 2015. Quantifying the effects of soil variability on crop growth using apparent soil electrical conductivity measurements. European Journal of Agronomy. 64:8-20.

https://doi.org/10.1016/j.eja.2014.12.004

SUSHA LEKSHMI, S.U.; SINGH, D.N.; SHOJAEI BAGHINI, M. 2014. A critical review of soil moisture measurement. Measurement (Italia). 54:92-105.

https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.04.007

TEXAS INSTRUMENTS. 2017. INA21x voltage output, low- or high-side measurement, bidirectional, zero-drift series, current-shunt monitors. Disponible desde internet en:

http://www.ti.com/lit/ds/sbos437j/sbos437j.pdf (con acceso el 14/05/2016).

WENNER, F. 1915. A method of measuring earth resistivity. Bulletin of the Bureau of Standards. 18:469-478.

Citado por

Artículos similares

<< < 62 63 64 65 66 67 

También puede {advancedSearchLink} para este artículo.

Datos de la Publicación

Métrica
Éste artículo
Otros artículos
Pares Evaluadores 
0
2.4

Perfiles de revisores  N/D

Declaraciones del autor

Declaraciones del autor
Éste artículo
Otros artículos
Datos de Investigación 
No
16%
Financiación externa 
No
32%
Conflicto de Intereses 
N/D
11%
Métrica
Para esta revista
Otras Revistas
Tasa de aceptación 
16%
33%
Tiempo publicación (días) 
868
145
Editor y consejo editorial:
Perfiles
Institución responsable 
Universidad de Ciencias Aplicadas UDCA
Editora: 
Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A