Propuesta de un sistema de riego por goteo automatizado alimentado con energía solar fotovoltaica para la Escuela Agrícola de Cerrito, 2022

Juan Manuel Román Rodríguez¹, Federico Ernesto Fadlala Fariña¹, Brahy Reinaldo Chaparro Medina¹

¹Facultad de Ingeniería, Universidad del Norte, Paraguay

RESUMEN

En esta investigación se realiza la propuesta de diseño de un sistema de riego por goteo, alimentado con energía solar fotovoltaica, para la Escuela Agrícola de Cerrito ubicada en la ciudad de Benjamín Aceval, dicha investigación permitirá conocer las ventajas agrotécnicas de implementar un sistema de riego automático alimentado con energía solar fotovoltaica para el cultivo de tomates dentro del invernadero #2 de dicha Escuela, empleando técnicas de abastecimiento autónomo e innovando con una tecnología amigable con el medio ambiente, donde esto logre sustituir el método tradicional de riego que actualmente se realiza de forma manual. Los datos técnicos para el análisis y desarrollo de la tesis comprenden de datos e informaciones de un invernadero con una superficie de 30 m² con 7 parcelas para siembra y cultivo de los vegetales, basado en una metodología del tipo descriptivo cuantitativo con cortes retrospectivos mediante la observación y registro de datos que ayudarán para determinar las viabilidades técnicas y económicas en conceptos de inversión del proyecto, que determinarán los beneficios de implementación de la propuesta planteada.

Palabras claves: riego por goteo, energía solar fotovoltaica, invernadero, tomate.

JUSTIFICACIÓN

La implementación de un sistema de riego por goteo alimentado con energía solar fotovoltaica para la Escuela Agrícola de Cerrito, se justifica su implementación ya que aportaría un nuevo método de riego automatizado a ser empleado dentro del invernadero del cultivo de tomates, logrando mejorar las condiciones técnicas que ayudarán a elevar la producción anual del cultivo bruto, ya que con la modernización del invernadero, esta tecnología permitirá mejorar el proceso de producción a un menor tiempo de lo habitual.

Justificaciones importantes

Se enfoca a implementar un sistema de riego automatizado por goteo, alimentado con energía solar fotovoltaica que contribuirá a aumentar la producción de los tomates a niveles óptimos.

Identificando el método correcto para la implementación del sistema de riego con el fin de avanzar gradualmente hacia la búsqueda de la meta «cero pérdidas de producción» en el invernadero de la Escuela Agrícola de Cerrito, siguiendo las pautas y recomendaciones técnicas de instalación y uso según normas y legislaciones vigentes del país.

La implementación de un sistema solar fotovoltaico en la Escuela Agrícola de Cerrito se justifica a causa de los cortes e interrupción del suministro eléctrico en la zona, donde el sistema de generación solar servirá para el abastecimiento energético del sistema de riego por goteo automatizado de los cultivos de tomates.

Todos los aspectos justificativos en este ítem serán demostrados bajo informaciones reales obtenidas durante las visitas técnicas realizadas al invernadero 2 de la producción de tomates en la Escuela Agrícola de Cerrito y avalados mediante el análisis de las viabilidades para su implementación final.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Objetivo general

Proponer un sistema de riego por goteo automatizado con energía solar fotovoltaica para la Escuela Agrícola de Cerrito, 2022.

Objetivos específicos

• Analizar las informaciones del proceso de cultivo de los tomates con los parámetros relevados en la Escuela Agrícola de Cerrito.

• Identificar el tipo de sistema fotovoltaico y producción de radiación solar anual en la ciudad de Benjamín Aceval, Cerrito.

• Diseñar el tipo de sistema de riego por goteo automatizado monitoreado con sensores en tiempo real.

• Demostrar las viabilidades de implementación del proyecto planteado.

Recursos solares disponibles en Paraguay – Mapeo solar

En el Paraguay existe un potencial energético solar para la utilización de sistemas renovables de energía, como resultado se obtiene una metodología que permite establecer los parámetros a tener en cuenta para el desarrollo de los sistemas renovables fotovoltaicos y realizar a futuro el estudio de viabilidad A partir de los mapas generados por el modelo establecido se puede apreciar que en el verano se presentan valores elevados de insolación media. (ITAIPU, 2019).

Estos datos resultan fundamentales para futuras inversiones en generación solar fotovoltaica o térmica y es por ello que se prevé la actualización del estudio del potencial solar y eólico del Paraguay.

MARCO METODOLÓGICO

El estudio de campo se realizó mediante la observación directa de las variables, mediante la visita técnica a la Escuela Agrícola, con entrevistas realizadas al encargado de la huerta agrícola para el relevamiento de datos y posterior estudio y análisis del sistema de riego actual.

Diseño metodológico

La modalidad de esta investigación realizada fue de campo, en virtud a que el espacio real de experimentación tuvo lugar en la Escuela Agrícola de Cerrito, en el invernadero para cultivo de tomates.

Identificando y analizando los registros de los historiales de producción, para luego verificar y planificar los nuevos métodos de riego por goteo a ser utilizados, de manera de poder brindar una investigación con informaciones fidedignas para un resultado más taxativo.

Unidad de análisis

En esta unidad se estudia y analiza el estado actual del sistema de riego del invernadero para el cultivo de tomates en la Escuela Agrícola de Cerrito, mediante la descripción de todos los componentes electromecánicos del sistema.

Unidades de investigación

Población: Para la población la primera unidad de análisis serían el sistema de riego, 2 tanques de agua de 500 L con cintas auto compensadas, 3 invernaderos de medida 10 m x 30 m.

Muestra: Como muestra se tuvo en cuenta el invernadero 2 para el cultivo de tomates y 1 tanque de agua de 500 L.

Estrato: 2 Tanques de agua, 3 Invernaderos, Cintas de riegos autocompensadas.

Espacio: Escuela Agrícola de Cerrito, Benjamín Aceval.

Tiempo: Desde setiembre del año 2020 hasta abril del año 2021.

Concepto: El proyecto se basa en la propuesta de un sistema de riego por goteo alimentado con energía solar fotovoltaica, mediante la utilización de nuevas tecnologías para mejorar la producción del tomate.

Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos

Para el procesamiento de los datos para la investigación, fue necesario un minucioso estudio técnico detallado de los datos. Donde los elementos son:

• Análisis e interpretación de planos y cálculos para el dimensionamiento del sistema de riego por goteo automatizado.

• Preguntas realizadas según cuestionario – encuestas.

• Análisis del mapeo solar para el dimensionamiento del sistema de energía solar fotovoltaica utilizando el software SolarPVWatts.

• Diseño 3D a escala del invernadero en Software de diseño Sketchup Student y Solidworks Student.

RECOMENDACIONES GENERALES

• Para futuras investigaciones el trabajo realizado puede estar orientado a la producción de vegetales de la canasta básica de consumo en el país.

• Con la implementación de un sistema de riego automatizado se pretende aportar ideas que mejoren el rendimiento de riego en los cultivos de manera de convertir todos los procesos manuales a procesos automatizados y eficientes.

• Incentivar a pequeños y medianos productores los métodos eficientes que existen dentro del mundo de la ingeniería para que puedan aplicar en el campo real de las producciones de los vegetales.

• Para los entes públicos como MEC y MAG realizar planes de incentivos donde se fomenten la enseñanza en el campo rural buscando fortalecer la producción nacional a nivel país.

• Para la Escuela Agrícola de Cerrito se recomienda realizar estudios de suelo para conocer con exactitud los nutrientes de cultivo que posee cada superficie de siembra.

• Para futuros estudios académicos se recomienda profundizar en los tipos de sistemas de automatización con informaciones solidas donde los mismos promuevan las buenas prácticas dentro del campo de la ingeniería.

RESULTADOS OBTENIDOS

Los resultados obtenidos en esta investigación fueron elaborados bajo seguimiento y condiciones técnicas para el correcto dimensionamiento e instalación del sistema de riego por goteo automatizado alimentado con energía solar fotovoltaica, dando cumplimiento a cabalidad y forma a todas las pautas metodológicas para el desarrollo literario del proyecto.

Los resultados de esta investigación fueron:

• Innovación de un método de riego por goteo para el cultivo de tomates dentro del invernadero 2 de la Escuela Agrícola de Cerrito, pasando del método tradicional manual al método automatizado.

• El trabajo de investigación ayudo a comprender los métodos de cultivos y cosecha del proceso del tomate con sus técnicas nutritivas para la alimentación de los vegetales.

• Visitas técnicas guiada por docentes y directivos de la Universidad que sirvieron como apoyo y mentor para la realización y desarrollo del tema estudiado.

• Mejor aprovechamiento y uso racional del agua en la Escuela Agrícola de Cerrito.

• Demostración técnica y económica sobre las viabilidades de implementación del sistema de riego automatizado.

• Disminución de pérdidas de producción por cada cosecha, logrando elevar los niveles de calidad del producto, apuntando al objetivo “Cero Pérdidas”

Conclusión

Con la implementación del sistema de riego por goteo automatizado se elevó a niveles óptimos la producción de tomates, haciendo uso de las energías renovables con la utilización de la energía solar fotovoltaica, remplazando el método de riego tradicional.

Analizando las informaciones relevadas mediante la visita técnica realizada a la Escuela Agrícola de Cerrito se lograron comprender todas las variables y parámetros de estudios para determinar el tipo de sistema a ser empleado, mediante la comparación de todos los datos relevados para la correcta toma de decisiones del diseño final.

Identificando los recursos de radiación solar disponibles en la ciudad de Benjamín Aceval, se propuso el uso de energías verdes renovables con la implementación de un sistema solar fotovoltaico de 3.6 kW, utilizando paneles solares del tipo monocristalinos, con una autonomía de 4 días y de conexión hibrida ANDE, donde se optó por dicho diseño ya que en la zona se producen frecuentes interrupciones del suministro eléctrico.

El diseño del sistema de riego por goteo automatizado es alimentado con energía solar fotovoltaica donde los parámetros de riego son controlados con sensores en tiempo real lo cual monitorean los valores agronómicos dentro del cultivo de tomates, proponiendo un nuevo sistema de riego automatizado.

Finalizado el tema de investigación desarrollado se demuestra que las viabilidades del proyecto cumplen con todas las condiciones metodológicas, técnicas y económicas para su implementación final, donde se pretende elevar los niveles de producción y reducir las pérdidas.