Proyecto 03
Sistema de Riego Automatizado
Diseño, construcción y programación de un sistema de riego automatizado que regula el paso de agua con una electroválvula: primero por intervalos de tiempo, luego según la humedad del suelo medida con un higrómetro, y por último con monitoreo remoto por Internet de las Cosas (IoT).
- Dificultad:
- Nivel educativo:
- Secundario. Ciclo Básico.
- Plataformas:
- Arduino UNO R3 ESP32 DevKit
Así funciona
Mirá el comportamiento del proyecto funcionando. Más abajo tenés la guía paso a paso para construirlo y programarlo.
La simulación arranca sola cuando llegás. Podés pausarla cuando quieras.
Empezá el proyecto
Elegí un nivel para arrancar. Cada uno retoma el anterior y sube la complejidad: si es tu primera vez, empezá por el inicial — ahí se arma la base del circuito.
Objetivos
- Aproximarse al conocimiento y al manejo de distintos componentes electrónicos mediante la construcción de un sistema de riego automatizado.
- Introducirse en el armado de circuitos utilizando placas Arduino, sensores y actuadores.
- Analizar y desarrollar la programación de la estructura secuencial de un programa que permita regular el tiempo de riego de manera automática.
- Utilizar un higrómetro para medir la humedad del suelo y regular el riego en base a la información obtenida (nivel intermedio).
- Utilizar Internet de las Cosas (IoT) para registrar y monitorear la humedad del suelo y el estado de la válvula (nivel avanzado).
Antes de empezar
- Arduino IDE 2.x instalado en la computadora
Insumos
La lista se ajusta a la plataforma elegida en el selector del encabezado.
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Módulo relé de 5 V × 1Comanda la electroválvula. Con ESP32, verificá que el módulo se dispare con señal de 3,3 V (los módulos con optoacoplador suelen hacerlo) o alimentalo con 5 V desde el pin VIN.
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Módulo reloj (RTC) × 1Figura en la ficha de insumos del original, pero el código del proyecto NO lo usa: el riego temporizado se resuelve con delay() (nivel inicial) y millis() (nivel avanzado), no con un reloj de tiempo real. Se conserva en la lista por fidelidad a la ficha de 2019; sería la evolución natural para regar a horas fijas del día (inconsistencia documentada en los desvíos).
- Higrómetro de suelo (FC-28) × 1
Se usa desde el nivel intermedio. Salida analógica: a mayor lectura, suelo más seco. Con ESP32, alimentalo con 3,3 V y leelo por un GPIO del ADC1 (por ejemplo el 34, que es de solo entrada y sigue midiendo con el WiFi encendido).
- Electroválvula de lavarropas (180°) × 1
El original la propone de 220 V (tipo lavarropas). Por seguridad, la práctica del aula usa una de baja tensión (12 V) o trabaja la lógica con el simulador; la conexión a 220 V queda como extensión exclusiva del docente, con instalación supervisada (desvío documentado).
- Mangueras × según instalación
La de entrada va conectada a una canilla; la de salida lleva el agua a las plantas.
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Resistencias × variasAparecen de forma genérica en la ficha del original. En el circuito básico no son imprescindibles (el módulo higrómetro y el módulo relé ya traen las suyas): quedan como material de reserva para adaptaciones.
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Cable dupont macho-hembra × 20 -
Arduino UNO R3 × 1Solo Arduino UNO R3El original de 2019 sumaba un módulo IoT OBLOQ para el nivel avanzado; ese módulo está discontinuado. Con UNO, el nivel IoT se sigue de manera conceptual y la práctica se realiza con la variante ESP32.
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Cable USB tipo B × 1Solo Arduino UNO R3 -
Fuente de 9 V 1 A (plug centro positivo, 5,5 x 2,1 mm) × 1Opcional Solo Arduino UNO R3Para alimentar el sistema sin la computadora. El ESP32 se alimenta directamente por USB con una fuente de 5 V.
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Placa ESP32 DevKit v1 × 1Solo ESP32 DevKitReemplaza al conjunto Arduino UNO + módulo OBLOQ del original: el ESP32 trae WiFi integrado, necesario para el nivel avanzado (IoT).
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Cable micro USB (con línea de datos) × 1Solo ESP32 DevKit
Equipamiento del taller
- Computadora
- Soldador
- Estaño
- Alicate
- Pinza de punta
- Pinza brusela
Fabricación digital
- Impresión 3D Archivos en preparación
PLA · stl, 3mf
Soportes para el higrómetro y la electroválvula, y guías para las mangueras (a diseñar para esta reedición; el original no incluía modelo descargable).
- Corte láser CNC Archivos en preparación
MDF 3 mm · dxf, svg
Base y soporte del sistema de riego para maceta o cantero, para corte láser en MDF 3 mm (a diseñar; el original no incluía modelo descargable).
Presentación
Se propone instalar un sistema de riego automatizado utilizando una placa ArduinoArduinoPlaca electrónica con un microcontrolador programable y comunicación USB/serial. Desde la computadora, un IDE permite escribir el código, compilarlo y cargarlo en la placa. Tiene entradas y salidas digitales (0 a 13) y entradas analógicas (A0 a A5). (o su equivalente ESP32ESP32Placa con un microcontrolador de Espressif que trae WiFi (y Bluetooth) integrados. Se programa desde el Arduino IDE igual que un Arduino, con pines llamados GPIO. En este proyecto reemplaza al conjunto Arduino UNO + módulo OBLOQ para el nivel IoT.), una electroválvulaElectroválvulaActuador que permite o interrumpe el paso de un fluido. Se acciona a través de su propia alimentación, por lo que tiene únicamente dos pines: sus estados posibles son activada o no, y se puede controlar mediante una salida digital y un relé. y un sistema de mangueras. Para implementar este sistema no es necesario contar con una huerta: puede usarse para regar plantas en macetas y canteros. El paso del agua se regula abriendo y cerrando la electroválvula a través de un reléReléDispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico: un electroimán abre o cierra contactos de otros circuitos independientes. Permite controlar con bajo voltaje dispositivos que utilizan mayor voltaje. comandado por la placa. En el nivel más avanzado se propone incorporar Internet de las Cosas (IoT)IoT (Internet de las Cosas)Interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Permite, por ejemplo, enviar los datos de un sensor a una central y visualizarlos desde un dispositivo móvil. Requiere un dispositivo capaz de conectarse a internet y un servidor que reciba y aloje los datos. para monitorear de manera remota la humedad del suelo y el estado de la válvula.
A lo largo de toda la guía vas a encontrar términos técnicos resaltados: al tocarlos se despliega su definición, tomada del glosario original del proyecto. Allí está la información técnica necesaria para poner el proyecto en funcionamiento, con aclaraciones sobre los diversos elementos electrónicos involucrados así como también conceptos claves.
Cómo está organizado
- Nivel inicial: instalar un sistema de riego que funcione mediante una placa Arduino y esté programado para dejar pasar el agua por intervalos de tiempo definidos.
- Nivel intermedio: agregar un higrómetroHigrómetro de sueloSensor que estima la humedad del suelo midiendo su conductividad eléctrica. Entrega una salida analógica que se conecta a una entrada A0–A5 del Arduino; sirve para distinguir un suelo seco de uno húmedo, no para una medición precisa. que mida la humedad del suelo, para regar solo cuando sea necesario.
- Nivel avanzado: informar los datos obtenidos a un dispositivo móvil a través de Internet de las Cosas (IoT).
Esta reedición web conserva la estructura y la propuesta didáctica del material original de 2019, con las actualizaciones registradas en la ficha del proyecto: se programa directamente en C++ (mBlock3 fue discontinuado), el nivel IoT se resuelve con el WiFi nativo del ESP32 (el módulo OBLOQ fue discontinuado), el Arduino IDE se presenta en su versión 2.x actual, la práctica usa una electroválvula de baja tensión (la conexión a 220 V del original queda como extensión exclusiva del docente) y la publicación IoT se hace por cambios, para respetar el límite de la cuenta gratuita de Adafruit IO. La ficha original incluía además un módulo reloj que el código nunca usaba: se conserva en los insumos por fidelidad, con la aclaración correspondiente.
Cierre y extensiones
Una vez finalizado este proyecto, si se quiere continuar, es posible extenderlo. Una opción sugerida es:
- Complementar con el proyecto “Invernadero inteligente”, para agregar sensores de humedad de ambiente y de temperatura y afinar todavía más las decisiones de riego.
El proceso de resolución de problemas como los que se han planteado aquí permite la movilización y la integración de distintos saberes, en la búsqueda de soluciones posibles a una situación dada. Si bien la información fue presentada a modo de instructivo, se espera que sean los estudiantes, organizados en pequeños grupos, quienes vayan encontrando las mejores formas para construir los dispositivos. Esto implica preparar los materiales para que cada grupo cuente con todo lo necesario para la construcción del proyecto. Además, en el interior de cada grupo, los estudiantes deben distribuirse los roles y las tareas de acuerdo a las demandas que van teniendo en las actividades.
Basado en la obra original Saberes Digitales — INET / EDUCAR, Ministerio de Educación, Cultura, Ciencia y Tecnología de la Nación Argentina (2019).