Sistema de riego automatizado con Raspberry PI + Arduino — Parte 1.
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Riego Automatizado clásico
El problema:
Regar plantas de distinto tipo, tamaños y edades mientras estamos fuera de casa, sin conexión directa a la red de agua potable por periodos variables desde horas a semanas. Garantizar la supervivencia de la planta.
Diseño de Solución:
Debido a que en el lugar donde están las plantas no hay acceso a la red de agua potable, es necesario utilizar una fuente de agua limitada lo que nos lleva al riego por goteo, un método de irrigacion que justamente optimiza el consumo de agua y abono utilizando tuberías y goteros tal como se muestra en la foto.
Entonces, para el problema en cuestión, necesitamos un estanque de agua con una bomba sumergible conectada a la corriente alterna, que sea capaz de enviar agua a baja presión a los maceteros ubicados en diferentes posiciones a una distancia máxima de 2.5 mts y a una altura máxima de 40 cm. Conceptualmente es algo así:
Entonces algunos requisitos son:
- Bajo consumo de energía eléctrica
- Bajo consumo de Agua, bombeo de agua limpia.
- Capacidad para regar a todas las plantas dentro del campo de regado
- Posibilidad de ajustar el agua recibida por cada planta
- Encendido de bomba programado automático
- Extensible (agregar otros tipos de componentes)
Calculo de tamaño de bomba y recipiente de agua:
Para no entrar en diseño agronomico ni calculo de los caudales adecuados para cada emisor, que no tengo claros aun ya que estos temas requieren de un estudio de técnicas de cultivo, utilizaré alguna estimación que permita seleccionar la bomba y el recipiente mínimo para “Parar la olla”.
Digamos que cuando riego a mano, a cada planta le aplico unos 200cc a 300cc por regada, un par de veces al día (algunas veces no riego nada), osea aproximadamente 200cc a 600cc por día. En invierno seria un poco menos. Tengo 10 maceteros por lo que necesito unos 5 litros cada vez que riego. Como tengo pensado regar 2 veces al día, necesitaría 10 litros diarios. Un fin de semana requiere de 30 litros para poder mantener vivas a las plantitas.
Con respecto a la altura, la bomba debe ser capaz de bombear a unos 40cm de y a 2.5 metros desde su posición en el estanque. Entonces, para la selección lo mínimo que debemos conocer es la potencia de bombeo, el volumen de entrega y la altura a la que pueden entregar el volumen junto con la perdida por altura.
Las bombas de acuario y de pileta cumplen con las características indicadas y pueden ser sumergidas en el mismo estanque, ademas consumen muy poca energía.
En la tabla siguiente están los parámetros mencionados con sus unidades: cantidad de agua entregada (LPH o Litros por Hora. Ojo, es rendimiento ideal), Potencia de la bomba en Watts, La máxima altura (ht) en metros y el Outlet que es el grosor de la tubería de salida. En este proyecto las dos marcadas en amarilla sirven. A modo de referencia, una bomba de 600 LPH es capaz de regar 100 plantas.
Buscando por las tiendas de Chile me encuentro en la mítica Casa Royal con una bomba China de $ 5.000 (CLP) que promete entregar un Flow Rate (LPH) de 270 litros / hora, a 3 watts, conexion a corriente alterna, outlet de 1/2", una altura máxima (ht) de 0,6mt. Es importante siempre considerar que a medida que la altura aumenta, el caudal disminuye y estos Chinos lo indican explicitamente: Si tu macetero esta a 60cm arriba de la bomba el caudal que le llega es 0 jajajaja.
Lista de Compras:
Para el montaje requerimos lo siguiente y se puede encontrar todo en el Home Center.
1.- Microtubo de 4mm x 2 rollos (Cada rollo es de 10 mt, aun me sobra y lo uso para ir agregando macetas).
2.- Tee para microtubo (1 x maceta) y algunas coplas para Microtubo para unirlos.
3.- Tapones para microtubo, yo compre 10. Sirven para terminar el ciclo luego de instalar la ultima tee.
4.- Goteros para microtubo regulables: 1 x maceta o planta. Sirven para regular el caudal de forma uniforme Estos se pueden regular desde 0 LPH a 70 LPH.
5.- Estacas, depende de la necesidad, hay de 5" y de 12" según lo que pude ver.
6.- Distribuidor para microtubo x 1 se conecta a la bomba y es necesario para hacer arranques en diferentes direcciones hacia los maceteros.
7.- Codo 5" para conectar la bomba al distribuidor del punto 6 (opcional, depende de la bomba y de la slaida. En mi caso no fue necesario utilizarlo).
8.- Pegamento Sellante como el unico Poxipol o silicona.
9.- Bomba sumergible, segun lo explicado anteriormente.
10.- Estanque de 28 litros, a pesar de que anda bien, aun no me convence. Tengo la necesidad de colocar otro mas grande y hacerle un refill automatico.
11.- Temporizador mecanico con enchufe. Permite programar el encendido y apagado de la bomba en intrvalos de 15 minutos. Fácil de usar con intuición o lectura de instrucciones.
Instalación
Paso 1: Instalar la bomba al interior del estanque con salida
Paso 2: Conectar la manguera a la bomba (incluida) y luego al distribuidor para microtubo
Paso 3: Realizar arranques desde el distribuidor utilizando microtubo
Paso 4: Instalar goteros utiliando la Tee y realizando un arranque con microtubo hacia el gotero.
Paso 5: Instalar tapones en caso de ser necesario cerrar el ciclo
Paso 6: Instalar Reloj Temporizador
Notas Finales
Con esto el sistema queda automatizado por el temporizador mecánico que es bastante flexible, permite configurar intervalos de riego de 15 minutos lo que cumple a cabalidad para programar un ciclo de por ejemplo, 3 veces al día durante 30 minutos.
Respecto a los goteros, es recomendable revisarlos cada 3 días aproximadamente ya que se pueden trabar y dado que las presiones de este sistema son muy bajas, un gotero pegado afecta el caudal total del sistema por lo que los otros goteros se pueden desajustar.
Sobre la bomba, hasta ahora todo bien, han pasado algunos meses en funcionamiento diario durante ciclos de 15 minutos sin presentar problemas.
En la siguiente parte mostrare una mejora al sistema utilizando Raspberry y Arduino para controlar la bomba desde cualquier dispositivo como smartphone o tablet.
