Implementación de sistema para optimizar la producción de Olivas

Objetivo: Obtener un mayor rendimiento de la producción optimizando los recursos existentes y una baja de costos utilizando un sistema inteligente que integra sensores, suelo, riego por goteo y monitoreo meteorológico, monitoreo de imágenes satelitales o de drones.

Descripción del Sistema Inteligente para Olivos: Este sistema está diseñado para automatizar y optimizar la eficiencia del uso del agua en el cultivo de olivos, asegurar un crecimiento óptimo de las plantas y minimizar los costos operativos. Integrando tecnologías de censado, control de riego de precisión y monitoreo ambiental para adaptarse dinámicamente a las necesidades hídricas del cultivo, así como de las condiciones climáticas.

Componentes Principales:

1. Sensores de Suelo:

   • Sensores de Humedad del Suelo: Se instalarán a diferentes profundidades en puntos estratégicos del olivar. Estos sensores, preferiblemente del tipo capacitivo o TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo), medirán humedad (contenido volumétrico de agua) en el suelo. Los datos se transmitirán de forma inalámbrica a la unidad de control central.

   • Sensores de Temperatura del Suelo: Ubicados junto a los sensores de humedad, monitorearán la temperatura del suelo. Este dato es crucial para entender la actividad radicular, la evaporación y la disponibilidad de nutrientes, influyendo en la decisión de riego.

   • Sensores de Presión, Temperatura y Humedad Ambiental: Ubicados junto a los sensores de humedad y temperatura de suelo, monitorearán la temperatura y humedad ambiental del suelo. Este la evaporación, influyendo en la decisión de riego

   • Unidad de Control: Recopila la información de los sensores y la envía vía un sistema inalámbrico hacia el Gateway para ser remitida a la plataforma FieldPartner Service.

1. Sistema de Riego por Goteo:

   • Red de Tuberías y Goteros: Consiste en una red principal, secundarias y terciarias de tuberías de polietileno con goteros emisores espaciados según el marco de plantación de los olivos. Los goteros serán preferiblemente auto compensantes para asegurar una distribución uniforme del agua, incluso en terrenos con pendientes.

   • Bombas de Riego:  Bombas dimensionadas según la superficie del olivar y el caudal requerido, serán las encargadas de impulsar el agua a través del sistema. Pueden ser de velocidad fija o variable, siendo estas últimas más eficientes energéticamente.

   • Válvulas Solenoides/Motorizadas: Controladas de forma remota por la unidad central, permiten abrir o cerrar el flujo de agua a sectores específicos del olivar, facilitando el riego por zonas y la sectorización del manejo hídrico.

   • Filtros: Esenciales para prevenir la obstrucción de los goteros, asegurando la longevidad y eficiencia del sistema. Se utilizarán filtros de malla o de anillas, con sistemas de retro lavado automático.

   • Unidad de Control: Administra todo el flujo de trabajo entre las bombas de agua, válvulas solenoides, sistema de dosificación de nutriente (opcional) enviando la información en forma inalámbrica hacia el Gateway de comunicaciones para ser remitida toda la información a la plataforma FieldPartner Service en tiempo real.

     
     

2. Monitoreo Meteorológico (Estación Meteorológica):

   • Sensores de Temperatura y Humedad del Aire: Para evaluar la demanda evaporativa de la atmósfera y calcular la evapotranspiración de referencia (ET0).

   • Sensor de Radiación Solar: Proporciona datos sobre la energía disponible para la fotosíntesis y la evaporación.

   • Anemómetro y Veleta: Miden la velocidad y dirección del viento, factores que influyen significativamente en la evapotranspiración.

   • Pluviómetro: Registra la precipitación, permitiendo ajustar los programas de riego en función de las lluvias naturales.

   • Barómetro: Mide la presión atmosférica, que puede ser utilizada en modelos más complejos de evapotranspiración.

   • Unidad de Adquisición de Datos y Transmisión: Recopila la información de los sensores meteorológicos y la envía a la plataforma FieldPartner Service mediante una comunicación inalámbrica por medio del l Gateway

3. Gateway de comunicaciones: Concentra todos los sistemas de comunicación mediante el protocolo de comunicación LoraWan o Lora de la estación meteorológica, sensores o la/las unidades de control de bombeo y enviando vía el uso de la comunicación wifi existente en el lugar hacia la nube QTSAGRO

   
   

4. Plataforma de Monitoreo FieldPartner Service:

   
   

   • Software de Gestión Inteligente: Es el "cerebro" del sistema. Recibe y procesa los datos en tiempo real de los sensores de suelo y de la estación meteorológica, procesamiento de imágenes multiespectrales Utiliza algoritmos avanzados para calcular la evapotranspiración real del cultivo (ETc) y la curva de agotamiento de agua del suelo.

     

   • Notas/Recorridos: Nuestro sistema de recorridos se basa en la creación de puntos geolocalizados, permitiendo que estos se registren desde un dispositivo. El usuario podrá marcar la fecha y hora de la actividad actual, así como la fecha programada para futuras visitas. Podrá seleccionar la actividad del recorrido y especificar el tipo de muestra a identificar, ya sea "plaga", "enfermedad" o "anomalía". Tomando Fotos o subiendo fotos almacenadas del lote nos permite procesales por un sistema de inteligencia artificial (IA), para su análisis y así proporciona un estado detallado de los cultivos. Cuantas más fotos se suban, mayor será la precisión en la evaluación. Ud podrá seleccionar la gravedad de los problemas encontrados, esto permite si lo amerita la creación de orden de trabajo

     

   • Ordenes de Trabajo

     

   • Toma de Decisiones de Riego: Basándose en los datos analizados, el software determina cuándo y cuánto regar. Considera factores como la humedad del suelo, el pronóstico meteorológico, la etapa fenológica del olivo y las características del suelo.

   • Programación y Control Remoto: Permite a los usuarios programar los ciclos de riego, ajustar parámetros y activar/desactivar el riego de forma remota a través de una interfaz web o una aplicación móvil.

   • Alarmas y Notificaciones: El sistema puede generar alertas automáticas en caso de detectar anomalías (ej. baja presión, falla de sensor, valores críticos de humedad).

   • Historial de Datos y Reportes: Almacena datos históricos de riego, consumo de agua, condiciones del suelo y meteorológicas, lo que permite un análisis retrospectivo y la optimización continua del sistema.

Funcionamiento Integrado:

1. Recopilación de Datos: Los sensores de humedad y temperatura del suelo envían continuamente sus lecturas al sistema. Simultáneamente, la estación meteorológica transmite datos climáticos.

2. Análisis y Procesamiento: Procesa le cruce de los datos guardados en la base de datos con algoritmos de última generación y la ayuda de inteligencia artificial. Por ejemplo, calcula la evapotranspiración del cultivo (ETc) utilizando modelos como Penman-Monteith, ajustada por el coeficiente de cultivo (Kc) específico del olivo en su etapa fenológica actual. Compara la humedad actual del suelo con el umbral de riego preestablecido para evitar estrés hídrico o sobresaturación.

3. Toma de Decisión: Si la humedad del suelo cae por debajo del umbral crítico y la ETO acumulada indica la necesidad de riego, el sistema activa las válvulas y bombas correspondientes.

4. Ejecución del Riego: El riego por goteo se activa en las zonas seleccionadas, aplicando la cantidad precisa de agua requerida por los olivos, gota a gota, directamente en la zona radicular.

5. Monitoreo Continuo: Durante y después del riego, los sensores de suelo siguen monitoreando la humedad para asegurar que se alcance el nivel deseado y para evitar el sobre riego.

6. Ajuste Dinámico: El sistema es adaptativo. Si se pronostican lluvias significativas, el programa de riego se puede posponer o reducir automáticamente. Si las condiciones de sequía persisten o la demanda evaporativa aumenta, el sistema puede recomendar o ejecutar riegos adicionales.

Beneficios del Sistema:

• Ahorro de Agua: Reducción significativa del consumo de agua al aplicar solo la cantidad necesaria, evitando pérdidas por escorrentía, percolación profunda o evaporación superficial.

• Aumento de la Productividad y Calidad: Asegura un suministro óptimo de agua, reduciendo el estrés hídrico y favoreciendo el desarrollo saludable del olivo, lo que se traduce en mayores rendimientos y aceitunas de mejor calidad.

• Eficiencia Energética: Optimización del tiempo de operación de las bombas, reduciendo el consumo de energía.

• Optimización de tiempos laborales:  Mediante el monitoreo permanente y el sistema de alertas se logra la optimización de tiempos de recorrido en la finca, dejando a disposición ese tiempo para el análisis de la información y la toma de decisiones.

• Sostenibilidad Ambiental: Contribuye a la gestión sostenible de los recursos hídricos y energéticos.

• Toma de Decisiones Informada: Proporciona datos precisos y en tiempo real para una gestión agrícola más inteligente y eficiente.

• Fertilización Optimizada: Permite la aplicación precisa de fertilizantes disueltos en el agua de riego, mejorando la absorción por las plantas.

Este sistema representa una solución integral para la gestión hídrica de olivos, promoviendo una agricultura de precisión que se adapta a las exigencias del cultivo y a las condiciones ambientales cambiantes.

Recomendaciones generales instalación de Sensores:

1. Profundidad de los sensores:

   • Zona de mayor actividad radicular: En olivos, la mayor densidad radicular suele encontrarse en los primeros 30-60 cm de profundidad. Por lo tanto, es esencial tener sensores en esta capa. Algunos estudios han ubicado sensores a 30 cm de profundidad, lo que se considera una zona de gran interés para mantener la humedad constante.

   • Profundidades mayores: Es recomendable instalar al menos un sensor a una profundidad mayor (por ejemplo, 60-90 cm) para monitorear la humedad en el perfil más profundo del suelo y entender cómo el árbol está extrayendo agua de las reservas. Esto es especialmente importante en olivos maduros con sistemas radiculares profundos. Algunas instalaciones han utilizado sensores a 10, 20, 40 y 60 cm.

   • Sensores de temperatura: Aunque la temperatura superficial puede variar diariamente, a partir de los 50 cm la temperatura del suelo se ve más afectada por oscilaciones estacionales. Monitorear la temperatura del suelo es importante para entender la actividad radicular, absorción de nutrientes y desarrollo fenológico de la planta.

     
     

2. Cantidad de sensores por zona/parcela:

   • Zonas homogéneas: En una parcela con suelo uniforme y manejo similar, se podría considerar 1 sensor por cada 0.5 a 1 hectárea como punto de partida. Sin embargo, esto es muy general.

   • Zonas heterogéneas: Si hay variaciones significativas en el suelo o el relieve dentro de una parcela, es mejor dividirla en zonas más pequeñas y colocar al menos 1-2 sensores por cada zona representativa.

   • Por árbol (enfoque intensivo): Para una monitorización más precisa en un sistema de riego por goteo, se podría considerar:

     • 1 sensor por cada 2-4 árboles representativos dentro de una "zona de riego" homogénea.

     • En algunos sistemas, se instala un sensor por cada "Parcela Agrícola Homogénea (PAH)". Si la parcela es muy grande, se puede instalar más de un sensor y promediar las mediciones.

   • Enfoque por bulbo húmedo: En riego por goteo, se deben colocar los sensores dentro del bulbo húmedo generado por los goteros, ya que es donde se concentra la mayor parte de la absorción de agua por las raíces.

Ejemplo práctico:

Para una plantación de olivos de 4 a 6 metros de altura con riego por goteo en un suelo franco-arcilloso y una superficie de 5 hectáreas relativamente uniforme, se podría considerar un esquema como el siguiente:

• 5-8 puntos de monitoreo distribuidos estratégicamente en la parcela.

• En cada punto, instalar una sonda de humedad y temperatura con sensores a al menos 3 profundidades:

  • 30 cm: Para la zona de mayor actividad radicular y control del riego frecuente.

  • 60 cm: Para monitorear la disponibilidad de agua en un perfil más profundo.

  • 90 cm o más (opcional): Para entender el movimiento del agua y el uso de reservas por las raíces más profundas.

Consideraciones adicionales:

• Ubicación: Los sensores deben estar en la línea de goteros y no directamente debajo del tronco del árbol, sino a una distancia que represente el área de mayor absorción de agua por las raíces.

En resumen, eso es una recomendación ya que la respuesta final debe ser dada por el asesor que conoce las características de cada lote y suelo para la cantidad exacta, ya que depende de las características específicas del olivar. Sin embargo, priorizar la profundidad de la zona radicular activa y considerar la variabilidad del suelo y el sistema de riego te permitirá diseñar una red de sensores efectiva.

Para mayor información: