Diseño, desarrollo y evaluación de un dispositivo de bajo coste para la determinación del balance hídrico mediante técnicas de pesada utilizando sistemas embebidos

[SPA] Para ahorrar costos mediante la gestión óptima del agua de riego, se requiere un conocimiento preciso del consumo del agua de las diferentes especies y variedades de plantas en diferentes condiciones climáticas, suelos, etc. La forma más exacta de determinar este consumo agua es mediante el uso de lisímetros de pesada. Desafortunadamente, debido a los altos costes actuales, su empleo queda reducido a muy pocas estaciones de lisimetría ubicadas en centros de investigación, que se utilizan para determinar el consumo real de las plantas, y obtener modelos matemáticos para intentar extrapolar su empleo a otras parcelas que, en la mayoría de los casos, no cumplen las mismas condiciones de los ensayos que permitieron obtener los modelos (climas, suelo, cultivo, etc.) provocando errores en la estimaciones de las necesidades de agua de los cultivos. De ahí la necesidad de desarrollar nuevos lisímetros de bajo coste que permitan constituir estaciones de lisimetría a un precio asequible, y así contribuir a mejorar el manejo del riego y, por tanto, de los recursos hídricos disponibles. Esta tesis doctoral describe el diseño y desarrollo de un novedoso lisímetro de pesada de bajo coste, y su valoración técnica y económica a través de la implementación de una estación de lisimetría constituida por 16 lisímetros para analizar el consumo de agua de plantas en maceta. El sistema ha sido verificado como de alta precisión, fácil de configurar, y capaz de filtrado y almacenamiento de datos en tiempo real, así como el control de la electroválvulas para abrir o cerrar el depósito donde se almacena el agua de drenaje. Este nuevo sistema agromótico ofrece innumerables posibilidades para determinar con precisión el consumo de agua de cualquier planta. Además, si tenemos en cuenta su sostenibilidad económica, demostrado por un estudio llevado a cabo para este fin específico, que muestra un valor neto positivo del proyecto, con una probabilidad del 99%, se convierte en un fascinante instrumento para proyectos de investigación, así como una gran herramienta recomendada para la mejora de la productividad de los cultivos. [ENG] For optimal, cost-saving management of irrigation water, accurate knowledge of the overall water consumption is needed, taking into account different species and varieties of plants, weather and soil conditions. The most accurate way to determine this water consumption is by using weighting lysimeters. Unfortunately, due to the current high costs, their use is limited to a few lysimetric stations located in research facilities, which are used to calculate the plant real consumption, and to develop mathematical models to extrapolate those data to other different crops, having in most of cases different conditions from the ones used to estimate the models, thus causing errors in those estimations. For all of this, the need to develop an affordable low-cost lysimetric station arises, to contribute to improve water management, and thus, the available water resources. This PhD. Thesis describes the design and development of a novel low-cost weighting lysimeter and a technical and economical assessment through the setup of a lysimetric station, comprising 16 lysimeters to analyze the water consumption in potted plants. It has been verified as a high accuracy, easy to set up, real time data acquisition system, including the electrovalves control, to automate the drain tank. This new agromotic system offers a wide range of possibilities to accurately measure the water consumption of any given plant. Besides, its economic sustainability has been proved by specific research, showing a positive net value with a 99% reliability, becoming into a fascinating research instrument as well as a suggested tool to improve crops productivity.[ENG] For optimal, cost-saving management of irrigation water, accurate knowledge of the overall water consumption is needed, taking into account different species and varieties of plants, weather and soil conditions. The most accurate way to determine this water consumption is by using weighting lysimeters. Unfortunately, due to the current high costs, their use is limited to a few lysimetric stations located in research facilities, which are used to calculate the plant real consumption, and to develop mathematical models to extrapolate those data to other different crops, having in most of cases different conditions from the ones used to estimate the models, thus causing errors in those estimations. For all of this, the need to develop an affordable low-cost lysimetric station arises, to contribute to improve water management, and thus, the available water resources. This PhD. Thesis describes the design and development of a novel low-cost weighting lysimeter and a technical and economical assessment through the setup of a lysimetric station, comprising 16 lysimeters to analyze the water consumption in potted plants. It has been verified as a high accuracy, easy to set up, real time data acquisition system, including the electrovalves control, to automate the drain tank. This new agromotic system offers a wide range of possibilities to accurately measure the water consumption of any given plant. Besides, its economic sustainability has been proved by specific research, showing a positive net value with a 99% reliability, becoming into a fascinating research instrument as well as a suggested tool to improve crops productivity.Escuela Internacional de DoctoradoUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentari

Sensibilidad del método de Bowen para estimación de la evapotranspiración al empleo de RTD y termopares

El método de Bowen está basado en el balance energético aplicado sobre la superficie del cultivo, forzando su cierre mediante el empleo de la razón de Bowen, calculada en base a gradientes de temperatura y presión de vapor de agua. Los equipos comerciales desarrollados para este método emplean termopares para la medida de los gradientes de temperatura. Además, deben ir provistos de otro tipo de instrumentación para medir los gradientes de presión de vapor de agua. La existencia en el mercado de sondas combinadas de temperatura y humedad, consistentes en una resistencia metálica de platino –“Resistance Temperature Detector (RTD)”– y una sonda capacitiva de humedad, permite obtener los gradientes requeridos en la razón de Bowen con un instrumento más simplificado, económico y de menor mantenimiento. En el presente trabajo se evaluó la respuesta de ambos sistemas de determinación de los gradientes de temperatura, termopares y RTD, y su sensibilidad en los valores de evapotranspiración estimados por el método de Bowen. Se detectaron diferencias significativas entre ambos sistemas, presentando el empleo de RTD en la estimación de la ET el mejor ajuste, por lo que quedó demostrada una mayor idoneidad de las RTD para su empleo en la estimación de la ET mediante balance de energía, por presentar una mayor precisión y estabilidad frente a los termopares.Centro Universitario de la Defensa. Escuela de Turismo de Cartagena. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial UPCT. Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT). Escuela de Ingeniería de Caminos y Minas (EICM). Escuela de Arquitectura e Ingeniería de Edificación (ARQ&IDE). Parque Tecnológico de Fuente Álamo. Navantia. Campus Mare Nostrum. Estación Experimental Agroalimentaria Tomás Ferr

Automatización de pequeños jardines con Sonoff 4CH Pro R2 y EWelink

Se ha analizado el equipo Sonoff 4CH Pro R2 en un jardín residencial. Es un equipo que permite la activación de hasta 4 dispositivos, a través de una APP (Ewelink), tanto de accionamiento manual como por medio de temporizadores. Se puede concluir que es un método sencillo, (la aplicación es muy intuitiva), económico, eficaz (resuelve el problema de una automatización simple con telecontrol fácilmente) y con inteligencia distribuida (ante un corte en las comunicaciones, el equipo mantiene las últimas órdenes guardadas), que, dependiendo de la aplicación, supera los inconvenientes que presenta frente a la pérdida de comunicación tras periodos de inactividad (cuando no se accede a la aplicación durante un tiempo, o cuando se actualiza la misma, los equipos dejan de estar conectados, y hay que conectarse de nuevo). Se puede concluir que es una solución de telecontrol válida para aplicaciones de automatización sencillas, donde no se requieren condicionantes, simplemente controles horarios y/o teleactivaciones

Design and 3D prototyping of four portable buried weighing lysimeters for horticultural crops

[SPA] En zonas con escasez de recursos hídricos, la gestión del agua es imprescindible para lograr una agricultura económicamente sostenible. Entre las tecnologías disponibles, los lisímetros de pesada son una de las más fiables para determinar la evapotranspiración de los cultivos y mejorar la eficiencia del riego. En esta comunicación se muestran cuatro prototipos de lisímetros de pesada diseñados como sistemas modulares de reducidas dimensiones para su uso en plantaciones hortícolas. En los distintos prototipos se han introducido modificaciones que facilitan su instalación y mantenimiento, mejorando sus prestaciones y consiguiendo un prototipo transportable de fácil montaje. [ENG] In areas with scarce water resources, the management of water is essential for achieving an economically sustainable agriculture. Among the technologies available, lysimeters are one of the most reliable to determine crop evapotranspiration and improve irrigation efficiency. This communication shows four prototypes of weighing lysimeters designed as modular systems of small dimensions for its assembly in horticultural plantations. In the various prototypes, modifications have been introduced to facilitate their installation and maintenance, improving their performance and achieving a transportable prototype for easy assembly.Los autores agradecen el apoyo financiero del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) para la realización de proyectos de investigación. Referencia: AGL2015-66938-C2-1-R. También se agradece la colaboración de la empresa TeleNatura EBT S.L. y a la comunicad de regantes Arco Sur Mar Menor (contrato con la UPCT Ref. 5027/17IAEA “Ayuda a la gestión de los recursos hídricos mediante lisímetros de pesada”)

A new patented portable weighing lysimeter for horticultural crops supervision

[SPA] En las regiones semiáridas es de gran importancia conocer con exactitud los requerimientos de agua y nutrientes de los cultivos hortícolas, evitando la ineficiencia en el uso del agua y la contaminación de suelos, aguas y cultivos. Se presenta la patente de un nuevo de lisímetro de pesada trasportable, cuya originalidad radica en sus reducidas dimensiones para su integración en cultivos hortícolas. El nuevo lisímetro de pesada trasportable consta de varios módulos que permiten mejorar sus prestaciones. Tras una breve presentación del estado del arte, se describe el nuevo lisímetro patentado y se explican los diferentes módulos. En él se unifican un conjunto de dispositivos agrícolas orientados a evaluar el balance hídrico y los nutrientes del suelo. El dispositivo patentado permite la determinación del balance hídrico, la supervisión remota del cultivo y una evaluación personalizada de los nutrientes del suelo de interés para el usuario. [ENG] In semi-arid regions it is of great importance to know exactly the water and nutrient requirements of horticultural crops. Its knowledge prevents the inefficiency in water use and the contamination of soils, water and crops. A patent of a new portable weighing lysimeter is presented, whose originality comes from its remarkable shape and from its integration into horticultural crops. The complete portable weighing lysimeter consists of several connected modules improving its outputs. After a brief presentation of the state of the art, the new patented lysimeter is described and the modules are shown. A set of agricultural devices have been collected oriented to evaluate the water balance and the soil nutrients. The patented device allows the determination of the water balance, the remote supervision of the crop and a customized evaluation of the soil nutrients of interest to the user.Los autores agradecen el apoyo financiero del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) para la realización de proyectos de investigación. Referencia: AGL2015-66938-C2-1-R. También se agradece la colaboración de la empresa TeleNatura EBT S.L

Design of the first prototype of an equipment for irrigation management using weighing lisimetry (LP1)

[SPA] La lisimetría de pesada es una tecnología precisa y fiable que mide los valores de la evapotranspiración de los cultivos. Los lisímetros de pesada más extendidos en el mercado son de grandes dimensiones y requieren de una obra civil para su instalación que implica una cierta complejidad y una considerable inversión económica en su instalación. En esta comunicación se presenta el diseño del primer prototipo de un sistema para la gestión del riego mediante lisimetría de pesada enfocado a su empleo en explotaciones agrícolas dedicadas a cultivos hortícolas. En el diseño se contempla, entre otros factores, la facilidad de montaje, transportabilidad, mínima alteración del suelo y precisión de las mediciones. [ENG] The weighing lysimetry is an accurate and reliable technology that quantifies crop evapotranspiration. The most widely used lysimeters on the market are large and require a civil engineering work for their installation that involves a certain complexity and a considerable economic investment in its placement. This communication presents the design of the first prototype of an equipment for irrigation management using weighing lisimetry focused on its employment on farms earmarked for horticultural crops. The design considers, among other factors, the ease of installation, transportability, minimum alteration of the soil and precision of the measurements.Los autores agradecen el apoyo financiero del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) para la realización de proyectos de investigación, referencia: AGL2015-66938-C2-1-R. También agradecen la colaboración de la empresa TeleNatura EBT S.L

Sistema integrado de teledetección medioambiental marina basado en plataformas autónomas

Número de publicación: 2 387 427 Número de solicitud: 201230730Sistema integrado de teledetección medioambiental marina basado en plataformas autónomas que comprende al menos tres unidades, que son una unidad aérea no tripulada, una embarcación de superficie no tripulada y una estación de control. La clave del sistema es la conjunción y la interacción entre sí de las plataformas no tripuladas. La estación de control emite ordenes operativas a la unidad aérea y a la embarcación de superficie que a su vez determinan su posición mediante GPS, obtienen los datos de las variables biofísicas a estudiar y los mandan a la estación de control para su procesado y análisis.Universidad Politécnica de Cartagen

Sistema de cuantificación del balance hídrico para sistema de riego de plantas cultivadas en maceta

Número de publicación: 2 565 127 Número de solicitud: 201431431Sistema de cuantificación del balance hídrico para sistema de riego de plantas cultivadas en maceta que comprende: - una estructura con una superficie de apoyo de la maceta (5), - medios de pesaje de la maceta (8) dispuestos bajo la superficie de apoyo (1) de modo que el peso de la maceta (5) descansa sobre ellos, - un primer recipiente (11) para permitir la recogida del agua drenada por la maceta (5), - primeros medios de pesaje (12) para medir el peso del primer recipiente (11), - un segundo recipiente (16) susceptible de contener agua para el riego de la planta, sostenido por un soporte (15) desplazable, - segundos medios de pesaje (17) para medir el peso del segundo recipiente (16), - una electroválvula (18) para controlar el vaciado del segundo recipiente (16), - una unidad de control (10) configurada para obtener el peso del consumo hídrico de la planta.Universidad Politécnica de Cartagen

Empleo de sumadores electrónicos en lisímetros de pesada de varías células de carga

Los lisímetros de pesada son los equipos más precisos que existen en la actualidad para conocer el consumo de agua de los cultivos. Hasta el momento, estos equipos solo han estado disponibles en centros de investigación, ya que eran muy costosos y requerían de una gran infraestructura. Mediante modelos matemáticos y sensores calibrados a partir de los datos proporcionados por estos equipos, se ha intentado extrapolar los datos para ayudar a los agricultores a estimar las necesidades de agua de sus cultivos, aunque en la mayoría de los casos suelen diferir de las necesidades reales. En los últimos años, se han realizado enormes avances que están permitiendo incorporar esta tecnología en parcelas comerciales. Para ello, ha sido necesario reducir el tamaño de los equipos, además de abaratar enormemente los costes para que se amortice en poco tiempo. La medida del peso se lleva a cabo con células de carga. Cuando se pretende compensar la temperatura, las células de carga emplean cuatro galgas extensiométricas, las cuales se ubican a ambos lados del bloque metálico para conocer su deformación. La deformación producida es proporcional al peso aplicado, la cual se transforma en una señal eléctrica medible, conectando las galgas dentro de un puente de Wheatstone. Los cuatro hilos obtenidos del puente, dos de alimentación y dos de señal de salida, pueden conectarse directamente a un datalogger con suficiente resolución o a un indicador de pesada. El recipiente donde se aloja el cultivo, se apoya sobre 4 células de cargas, lo que implica disponer de: a) varios datalogger, b) un datalogger con multiplexor o c) 4 indicadores de pesada conectados a un datalogger. En los tres casos se realizaría la medida de forma individual y la suma por software. Otra forma de conocer el peso global del cultivo, utilizando un único datalogger o indicador de pesada, es mediante el empleo de un sumador electrónico. En los sumadores electrónicos se conectan todas las células de carga en paralelo y se regulan mediante potenciómetros de precisión. De esta forma conseguimos sumar todos los pesos y utilizar un único canal para la medida global del recipiente de cultivo (RC). Este sistema ha permitido resolver de una forma más económica y con la misma precisión, la medida del peso del RC

Adaptando el método de enseñanza-aprendizaje mediante herramientas vodcasting: Camtasia Studio

[SPA] La adaptación de la metodología docente, motivada por la implantación del nuevo Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), implica el empleo de nuevas Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). Entre estas herramientas podemos encontrar la plataforma Moodle, Wikis, Youtube, Foros, Blogs, mundos virtuales, mapas conceptuales, podcasting, y vodcasting, entre otros. Es precisamente en este campo donde el software Camtasia Studio ofrece una serie de herramientas de gran potencial para la creación de video-tutoriales y todo tipo de soporte audiovisual que garantice la experiencia de aprendizaje por parte del estudiante. En la presente comunicación se muestran los resultados obtenidos por los miembros del subgrupo Camtasia, perteneciente al grupo docente “Creación de Nuevos Materiales Docentes” creado a instancia del Vicerrectorado de Ordenación Académica de la Universidad Politécnica de Cartagena. Se ha empleado el software Camtasia Studio para la creación de varios videos como material docente de apoyo a distintas asignaturas. Posteriormente se ha llevado a cabo una evaluación de las mejoras obtenidas por dicha metodología mediante la realización de encuestas. [ENG]Adaptation of teaching methodology, encouraged by the establishment of the new European Higher Education Area, involves the employment of new Information and Communication Technologies (ICT). Among these tools we can find the Moodle platform, Wikis, Youtube, Forums, Blogs, virtual worlds, conceptual maps, podcasting, and vodcasting, among others. It is precisely on this field where the Camtasia Studio software can offer a kit of powerful tools for creating video tutorials and all kind of audiovisual stuff that warranties the learning experience from students. In this communication the results obtained by the members of the Camtasia subgroup are shown. This subgroup belongs to the “Creation of New Teaching Material” teaching group set up by the Vice-rectorate for Academic Organisation of the Technical University of Cartagena. The Camtasia Studio software has been utilized to create several videos as teaching material for supporting different subjects. Later, an evaluation of the improvements obtained by the use of this methodology is performed by means of anonymous questionnaires.Campus Mare Nostrum, Universidad Politécnica de Cartagena, Universidad de Murcia, Región de Murci