Resumen:
This integrative project aims to design and implement an electronic prototype capable
of analyzing agricultural microclimate variables and controlling irrigation in order to
mitigate water stress associated with Vapor Pressure Deficit (VPD) in crops. It is
hypothesized that automated irrigation control, based on microclimate analysis and the
regulation of soil moisture and water layer level, allows optimal physiological conditions
for plant development while improving water use efficiency. The project is justified by
the need to promote accessible and data-driven technological solutions for agricultural
irrigation.
The project development followed an experimental approach using an ESP32
microcontroller, temperature and relative humidity sensors (DHT11), soil moisture
sensors, and an ultrasonic sensor for water layer measurement. A PI control system
was implemented to regulate irrigation flow through a water pump driven by a PWM
signal, considering VPD as a system disturbance.
The obtained results showed that the prototype effectively characterized microclimate
dynamics and achieved stable regulation of soil moisture and water layer level. A
reduction in steady-state error and a consistent system response under environmental
variations were observed.
It is concluded that the developed prototype is functional, technically feasible, and
replicable, representing an efficient solution for irrigation automation focused on VPD
mitigation in agricultural crops.
Keywords: Agricultural microclimate, Vapor Pressure Deficit, PI control, Automated
irrigation, ESP32
Descripción:
El presente proyecto integrador tiene como objetivo diseñar e implementar un prototipo
electrónico capaz de analizar variables de microclima agrícola y controlar el riego con
el fin de mitigar el estrés hídrico asociado al Déficit de Presión de Vapor (DPV) en
cultivos. Se plantea como hipótesis que el control automatizado del riego, basado en
el análisis del microclima y en la regulación de la humedad del suelo y la lámina de
agua, permite mantener condiciones fisiológicas óptimas para la planta y optimizar el
uso del recurso hídrico. La justificación del proyecto se fundamenta en la necesidad
de tecnificar el riego agrícola mediante soluciones accesibles y basadas en datos
reales de campo.
El desarrollo del proyecto se realizó mediante un enfoque experimental, utilizando un
microcontrolador ESP32, sensores de temperatura y humedad relativa (DHT11),
sensores de humedad del suelo y un sensor ultrasónico para la medición de la lámina
de agua. Se implementó un sistema de control PI para regular el caudal de riego a
través de una bomba de agua accionada por señal PWM, considerando el DPV como
una perturbación del sistema.
Los resultados obtenidos demostraron que el prototipo permitió caracterizar
adecuadamente la dinámica del microclima y regular de forma estable la humedad del
suelo y la lámina de agua. Se evidenció una reducción del error en estado estacionario
y una respuesta coherente del sistema ante variaciones ambientales.
Finalmente, se concluye que el prototipo desarrollado es funcional, técnicamente
viable y replicable, constituyendo una alternativa eficiente para la automatización del
riego orientada a la mitigación del DPV en cultivos agrícolas
