Desarrollo de un sensor de humedad de suelo de bajo costo para aplicaciones en el sector agrícola colombiano

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dc.contributor.advisorTobón Llano, Luis Eduardo
dc.contributor.authorDorado Garay, David Alejandro
dc.contributor.authorEnríquez Balcázar, Luis Alejandro
dc.date.accessioned2025-10-22T15:41:25Z
dc.date.available2025-10-22T15:41:25Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractEste trabajo presenta el desarrollo de un sensor de humedad de bajo costo para aplicaciones agrícolas, con el propósito de ofrecer una solución funcional que permita integrar la medición de esta variable en sistemas de monitoreo para agricultura de precisión en Colombia, ya que el sector está en crecimiento y la falta de dispositivos de medición de variables a bajo costo es evidente. La necesidad de optimizar el uso del agua y mejorar la toma de decisiones en el cultivo motivó la creación de un dispositivo accesible, adaptable a diferentes condiciones de suelo y útil en zonas rurales con recursos limitados. El proyecto se apoyó en una metodología basada en el proceso de diseño en ingeniería, que permitió avanzar de manera iterativa desde la etapa conceptual hasta la validación experimental. Se realizaron simulaciones electromagnéticas del modelo en 3D del sensor para entender y predecir su comportamiento frente a diferentes niveles de humedad de suelo, y posteriormente se construyó un prototipo físico utilizando materiales de bajo costo y de fácil disponibilidad comercial. La validación se llevó a cabo en condiciones de laboratorio, empleando un analizador de redes vectoriales para registrar la respuesta en frecuencia del dispositivo frente a distintas condiciones de humedad. Los resultados demostraron una relación coherente entre los niveles de humedad y el desplaza miento en la frecuencia de resonancia del sensor, tanto en simulaciones como en pruebas reales, con un error cuadrático medio aceptable en el modelo de ajuste. Además, se evidenció que el prototipo conserva características favorables para su uso en campo, lo que respalda su potencial implementación en futuros sistemas de agricultura de precisión. La experiencia también permitió identificar mejoras futuras en términos de encapsulado, robustez y alineación con normativas técnicas aplicables.spa
dc.description.abstractThis work presents the development of a low-cost soil moisture sensor for agricultural applications, aiming to offer a functional solution that enables the integration of this variable's measurement into monitoring systems for precision agriculture in Colombia. The sector is growing, and the lack of low-cost measurement devices is evident. The need to optimize water usage and improve decision-making in crop management motivated the creation of an accessible device, adaptable to different soil conditions and useful in rural areas with limited resources. The project was based on a methodology rooted in the engineering design process, which allowed iterative progress from the conceptual stage to experimental validation. Electromagnetic simulations of the 3D sensor model were conducted to understand and predict its behavior under different soil moisture levels. Subsequently, a physical prototype was built using low-cost, commercially available materials. Validation was carried out under laboratory conditions using a vector network analyzer to record the device’s frequency response under various moisture conditions. The results showed a consistent relationship between moisture levels and shifts in the sensor’s resonance frequency, both in simulations and real tests, with an acceptable root mean square error in the fitting model. Furthermore, the prototype retained favorable characteristics for field use, supporting its potential implementation in future precision agriculture systems. The experience also helped identify future improvements in terms of encapsulation, robustness, and alignment with applicable technical standards.eng
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero(a)Electrónico(a)
dc.format.extent113 p.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11522/4950
dc.language.isospa
dc.publisher.departmentFacultad de Ingeniería y Ciencias
dc.publisher.programIngeniería Electrónica
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectAgricultura de precisiónspa
dc.subjectPermitividad eléctricaspa
dc.subjectReflexiónspa
dc.subjectDominio de frecuenciaspa
dc.subjectResonanciaspa
dc.subjectPrecision agricultureeng
dc.subjectElectric permittivityeng
dc.subjectReflectioneng
dc.subjectFrequency domaineng
dc.subjectResonanceeng
dc.titleDesarrollo de un sensor de humedad de suelo de bajo costo para aplicaciones en el sector agrícola colombianospa
dc.typebachelor thesis
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
dc.type.redcolhttps://purl.org/redcol/resource_type/TP
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Ingeniería Electrónica