IMPLEMENTACIÓN DE UN INDICADOR DE
NIVEL DE AGUA PARA RIEGO AUTOMATIZADO
EN HUERTOS DE TRASPATIO UTILIZANDO IOT
EN TANQUES DE FERROCEMENTO
IMPLEMENTATION OF A WATER LEVEL INDICATOR FOR
AUTOMATED IRRIGATION IN BACKYARD GARDENS USING
IOT IN FERROCONCRETE TANKS
Janet Guadalupe Pech de la Portilla
Tecnológico Nacional de México Campus Conkal
Mario Rodolfo Chan Chi
Tecnológico Nacional de México Campus Conkal
Carlos Humberto López May
Tecnológico Nacional de México Campus Conkal
Javier Antonio Martín Vela
Tecnológico Nacional de México Campus Conkal
Jesús Efraín Pech Lara
Tecnológico Nacional de México Campus Conkal
pág. 7058
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i5.14123
Implementación de un indicador de nivel de agua para riego automatizado
en huertos de traspatio utilizando IoT en tanques de ferrocemento
Janet Guadalupe Pech de la Portilla1
janet.pd@conkal.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-1035-5054
Tecnológico Nacional de México, Campus
Conkal
México
Mario Rodolfo Chan Chi
mario.cc@conkal.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0006-4301-1406
Tecnológico Nacional de México, Campus
Conkal
México
Carlos Humberto López May
carlos.lm@conkal.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0005-8777-992X
Tecnológico Nacional de México, Campus
Conkal
México
Javier Antonio Martín Vela
javier.mv@conkal.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-9478-2343
Tecnológico Nacional de México, Campus
Conkal
México
Jesús Efraín Pech Lara
L19800316@conkal.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0001-6884-5670
Tecnológico Nacional de México, Campus
Conkal
México
RESUMEN
El proyecto tiene como objetivo apoyar la actividad agrícola en beneficio de familias maya hablantes
que habitan en comunidades rurales, ayudando en la producción de alimentos para su propio consumo
y comercialización, generando un apoyo a su economía familiar y autoempleo. La investigación
responde a la necesidad de optimizar el uso del agua y mejorar la eficiencia del riego en entornos
rurales, donde los recursos hídricos son escasos, llegando incluso a recibir el servicio de agua potable
por las mañanas o tardes durante un tiempo muy corto, por lo que los pobladores recolectan el agua en
diversos contenedores para su posterior uso, priorizando según sus necesidades donde utilizarlo. Se
empleó una metodología cualitativa que facilitó la observación del impacto del prototipo basado en un
microcontrolador ESP32 para el llenado de los tanques. Como resultado, se desarrollaron prototipos
que ayudaron en el suministro y control de los niveles de agua en los tanques de ferrocemento,
permitiendo una mejor optimización y uso del agua. En conclusión, el trabajo resalta cómo la
integración de tecnologías IoT en la agricultura contribuye a prácticas de riego más sostenibles y
eficientes, promoviendo un uso responsable de los recursos hídricos y mejorando la productividad de
los cultivos en espacios reducidos.
Palabras claves: IoT, ESP32, tecnología LORA, huertos de traspatios, sensores
1
Autor principal.
Correspondencia: carlos.lm@conkal.tecnm.mx
pág. 7059
Implementation of a water level indicator for automated irrigation in
backyard gardens using IoT in ferroconcrete tanks
ABSTRACT
The objective of the project is to support agricultural activity for the benefit of Mayan-speaking
families living in rural communities, helping them produce food for their own consumption and
marketing, generating support for their family economy and self-employment. The research responds
to the need to optimize the use of water and improve the efficiency of irrigation in rural environments,
where water resources are scarce, even receiving drinking water service in the mornings or evenings
for a very short time, so the villagers collect water in various containers for later use, prioritizing
according to their needs where to use it. A qualitative methodology was used to facilitate the
observation of the impact of the prototype based on an ESP32 microcontroller for filling the tanks. As
a result, prototypes were developed that helped in the supply and control of water levels in the
ferrocement tanks, allowing a better optimization and use of water. In conclusion, the work highlights
how the integration of IoT technologies in agriculture contributes to more sustainable and efficient
irrigation practices, promoting a responsible use of water resources and improving crop productivity in
reduced spaces.
Keywords: IoT, ESP32, LORA technology, backyard gardens, sensors
Artículo recibido 08 septiembre 2024
Aceptado para publicación: 12 octubre 2024
pág. 7060
Introducción.
En el Plan Nacional de Desarrollo (PND 2019-2024) se encuentra establecido el Programa Nacional
Hídrico (PNH 2020-2024), este programa está encaminado a enfrentar los problemas del agua para
reducir las brechas de inequidad, avanzar en la seguridad hídrica con un enfoque de derechos humanos
que coloca en el centro de las prioridades a las personas, bajo las perspectivas territorial, multisectorial
y transversal. Este programa ha decretado que ha disminuido en un 59% la disponibilidad de agua en
la península de Yucatán. En la publicación realizada por la revista Forbes México 2022 se señala “En
2003, se tenía una disponibilidad de 5,759 millones de metros cúbicos por año, para 2020, descendió a
2,386.92 millones de metros cúbicos por año, es decir, un 58.6% menos, lo cual como se indicó
anteriormente fue decretado por el PNH, a través del Consejo de Cuenca Península de Yucatán, donde
se detalla el estado de salud del agua en la región de Yucatán, así como balances sobre su
disponibilidad y prospectivas, indicando que de continuar con esta tendencia en 15 años se presentaría
una situación alarmante”.
Mejen T´aano´ob Pequeñas Voces A.C. impulsa un proceso educativo popular integrado por mujeres e
infantes de la comunidad maya, realizando acciones para el cuidado, defensa y reactivación del
territorio familiar, dentro de estas acciones se realizan actividades que apoyan a la economía familiar
al trabajar en la regeneración de los solares de las casas o terrenos, diversificando sus actividades
agrícolas como la siembra de hortalizas, tubérculos, árboles frutales, maíz, plantas medicinales y
plantas melíferas. Todas estas enseñanzas parten desde el conocimiento indígena, la agricultura
regenerativa y la agroecología. “Actualmente, estamos trabajando en un proyecto para mejorar las
condiciones del suelo y superar el problema del abastecimiento de agua, todo esto a través del uso de
captadores de agua de lluvia” (M. Rame, comunicación personal, 20 Enero de 2024).
En este estudio, docentes del TecNM campus Conkal, a través de un proyecto de investigación apoyan
en coordinación con la asociación civil Mejen T´aano´ob Pequeñas Voces a desarrollar tecnología IoT,
con la finalidad de apoyar, específicamente en la comisaria de Cholul así como en la cabecera
municipal de Cantamayec, Yucatán resolviendo los problemas de disponibilidad y administración del
agua en los huertos familiares, implementando un sensor con indicador de nivel de agua y
automatizando el riego en los huertos de traspatio.
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En la búsqueda de información reciente sobre esta problemática, se encontró que existe un sesgo en la
reflexión social e histórica sobre los usos del agua en México y principalmente en estudios enfocados
en el Sureste del país. La escasa investigación sobre el problema hídrico en Yucatán es parte de este
sesgo. Se han hecho varias investigaciones en la entidad respecto a la agricultura de riego, pero se han
concentrado en la región Sur, donde han tenido lugar los proyectos gubernamentales de irrigación más
extensos de la entidad, entre ellos el Plan Chac, en comunidades mayas en el estado de Yucatán
(INEGI, 2017). Más allá de esta zona, existe menos investigación sobre el papel del riego en Yucatán.
(Cortés et al., 2019).
En la búsqueda de información que ampare la validez e importancia de este proyecto en la
implementación de prototipos para el cuidado del agua se analizaron tendencias actuales que han
surgido en la implementación de tecnologías de riego automatizado utilizando IoT en contextos
agrícolas, encontrando aportaciones de gran utilidad donde se mencionan la importancia y utilidad que
proporciona el uso de tecnología IoT en la gestión eficiente del agua utilizada en los cultivos. Dentro
de este contexto se menciona a Kumar et al., (2021) y Ahmed et al., (2022), ellos comentan en sus
publicaciones el creciente interés en la implementación de tecnologías IoT para la gestión eficiente del
agua en la agricultura. Expresan en su investigación como diversos estudios han demostrado que el
uso de los sensores de nivel de agua, conectados a plataformas IoT, pueden facilitar el monitoreo en
tiempo real y la automatización del riego. De la misma manera Fernández et al., (2023) indica que la
automatización del riego no solo optimiza el uso del agua, sino que también mejora la productividad
de los cultivos. Resalta otras investigaciones donde se destaca la efectividad de sistemas
automatizados que ajustan el riego en función de la humedad del suelo y otros parámetros ambientales,
contribuyendo a prácticas agrícolas más sostenibles. Cabe aclarar que también se suscitan problemas
con los sistemas IoT como nos comenta Martínez et al., (2024) el cual indica que, a pesar de los
beneficios, la implementación de sistemas IoT para riego automatizado enfrenta desafíos, como la
disponibilidad de infraestructura tecnológica y la capacitación de los agricultores. Estudios recientes
sugieren que es crucial abordar estas barreras para asegurar la adopción efectiva de estas tecnologías
en huertos de traspatio.
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Afortunadamente, este prototipo a implementar es de bajo costo por lo que las familias no requieren
hacer una inversión fuerte y la capacitación está considerada dentro de la instalación de estos
prototipos. El objetivo a seguir con este proyecto es que con la implementación de esta tecnología se
logre una mejora significativa en el uso del agua. En este tenor nos encontramos a Ramírez et al.,
(2022) el cual comenta en su investigación sobre la documentación de varios casos de estudio en
diferentes regiones donde se han implementado soluciones IoT para el riego automatizado. Estos
estudios han mostrado mejoras significativas en la eficiencia del uso del agua y en la producción
agrícola, lo que resalta el potencial de estas tecnologías en contextos rurales.
En este proyecto de investigación se destaca el uso de tanques de ferrocemento implementado como
alternativa para captar agua de lluvia permitiendo a las familias captarla y almacenarla para uso
agrícola en períodos de escasez. La importancia de su utilización es destacada por López et al., (2021)
donde en su investigación indica que el uso de tanques de ferrocemento ha sido reconocido como una
solución eficiente y económica para la recolección y almacenamiento de agua en regiones con
limitaciones hídricas. Estos tanques presentan ventajas en términos de durabilidad y resistencia, y se
están integrando cada vez más en proyectos de agricultura familiar. De igual manera Martínez et al.,
(2022) destaca que se han documentado el uso de tanques de ferrocemento en huertos familiares,
donde estos sistemas permiten la recolección de agua de lluvia y su almacenamiento para riego
durante períodos secos. Esto ha mostrado un impacto positivo en la producción agrícola y la seguridad
alimentaria en comunidades rurales. La investigación de González et al., (2023) nos indica que la
combinación de tanques de ferrocemento con sistemas de riego automatizado y tecnologías IoT está
emergiendo como una estrategia eficaz para optimizar el uso del agua. Investigaciones han resaltado
cómo estos tanques pueden ser monitoreados y gestionados de manera eficiente, mejorando así la
disponibilidad de agua para los cultivos. En la investigación presentada por Ramírez et al., (2024),
señala que el uso de tanques de ferrocemento no solo aborda los problemas de disponibilidad de agua,
sino que también fomenta prácticas agrícolas sostenibles. Estudios recientes han mostrado que su
implementación en huertos familiares reduce la dependencia de fuentes de agua externas y mejora la
resiliencia de las comunidades frente a cambios climáticos. Sin embargo, es importante mencionar que
el uso de estos tanques de ferrocemento tiene una inversión inicial al realizar el tanque, de igual
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manera el mantenimiento que se les debe de dar es muy importante, es por ello que, en la investigación
de Sánchez et al., (2020), explica que a pesar de sus beneficios, la adopción de tanques de
ferrocemento enfrenta desafíos, incluyendo la necesidad de capacitación en su construcción y
mantenimiento. Algunos estudios sugieren que es fundamental proporcionar formación técnica a los
agricultores para maximizar los beneficios de estos sistemas.
Finalmente, en este proyecto se trabajó con el experimento de los vasos comunicantes, el cuál apoya
para tener una idea clara del nivel de líquido que se tienen en el tanque. Las investigaciones han
destacado la eficacia de este experimento. Para ello se presenta a Chipana et al. (2024) el cual comenta
en su investigación que la escasez de agua y la creciente demanda de alimentos imponen la utilización
de tecnologías más eficientes en el regadío. Por tal motivo, se abordaron los fundamentos hídricos e
hidráulicos del riego subsuperficial a demanda mediante vasos comunicantes (RSVC). En referencia
a la temática de los vasos comunicantes Luna (2023) indica en su investigación que el riego
subsuperficial, es una alternativa para incrementar la productividad del agua en la agricultura,
tomando en cuenta que se genera una eficiencia hídrica en la zona de la raíz. El agua es un elemento
vital que al pasar los años ha empezado a escasear por efectos del Cambio Climático, reducción de
precipitaciones y debido a causas antrópicas relacionadas con la inadecuada gestión del agua de riego.
Bajo este contexto, es necesario implementar nuevas alternativas en el cual se considere el ahorro de
agua y se disminuya el consumo por parte de los cultivos. Una de estas alternativas fue implementar
un sistema mediante vasos comunicantes; al final observamos la investigación de Quispe (2024) que
indica que el uso de sustratos inertes y la implementación de técnicas de riego eficientes son
alternativas que se pueden considerar en vez de usar suelos degradados o cuando hay escasez de agua.
El objetivo del presente estudio fue evaluar el cultivo hidropónico de dos variedades de tomate Cherry
(Solanum lycopersicum var. Cerasiforme) en dos tipos de sustratos inertes, bajo el sistema de riego
subsuperficial mediante vasos comunicantes en ambiente atemperado.
Con todo lo anterior expuesto se observa la importancia de la automatización del riego en los huertos
familiares apoyándose de tecnología IoT, usando un indicador de nivel de agua en tanques de
ferrocemento, representa una estrategia prometedora para mejorar la gestión del agua en la agricultura.
La integración de estas tecnologías no solo ofrece soluciones a problemas hídricos, sino que también
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promueve la sostenibilidad y la resiliencia de las comunidades agrícolas. Logrando con esto el
objetivo principal de este estudio al apoyar necesidades específicas de las familias en sus huertos
familiares, con la finalidad de que produzcan sus propios alimentos; apoyando a garantizar la
soberanía alimentaria y evitando posibles crisis a falta de su principal insumo que es el agua necesaria
para fortalecer sus cultivos. El hecho de que cada familia pueda cosechar lo que consumirá, es un
objetivo que también se pretende alcanzar al cuidar el consumo del agua. Por lo que el desarrollo de
esta tecnología apoyara a minimizar los problemas de insuficiencia de estos servicios, los cuales
impactan sobre todo en la agricultura afectando las parcelas donde se necesita un riego constante y
controlado, para que los productos cultivados no se dañen o lo que es peor no se pierdan en su
totalidad; llevando consigo pérdidas económicas a la familia dedicada a la siembra. La investigación
de esta problemática se realizó por el interés social de apoyar junto con la asociación civil Mejen
T’aano’ob, a estos grupos de familia maya hablantes que se dedican a la agricultura en espacios
reducidos dentro de los patios de sus propias viviendas, considerando que con el desarrollo de estos
prototipos con tecnología IoT se solventará la necesidad del agua y su uso eficiente apoyándose en el
uso de energías limpias, a través de la automatización de un sector, utilizando un sistema de riego, el
mismo que controlará las diferentes áreas de siembra mediante la implementación de varios
componentes que interactuaran con un dispositivo central que tomará las decisiones dependiendo de
las necesidades de riego, logrando con esto aumentar el uso eficiente del agua y evitando el
desperdicio de este recurso.
METODOLOGÍA
La escasez de agua es un desafío creciente en la agricultura, particularmente en zonas rurales donde
los huertos de traspatio son un medio de vida. Este estudio aborda la necesidad de sistemas de riego
más eficientes y sostenibles mediante la implementación de un indicador de nivel de agua
automatizado, aprovechando las capacidades de IoT en tanques de ferrocemento, una solución
constructiva, robusta y económica. Para la realización de este proyecto se trabajó con un enfoque
cualitativo al partir de la premisa del lograr una mejora en la gestión ineficiente del agua en huertos de
traspatio que existe actualmente, la cual limita la productividad y sostenibilidad de los mismos. Para
llevar a cabo esta investigación se realizaron diversas actividades como evaluar las prácticas actuales
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de riego que llevan las familias, identificar la percepción de las señoras que realizan estas actividades
agrícolas sobre el uso de IoT y finalmente diseñar un indicador de nivel de agua que responda a las
necesidades locales de las comunidades de Cholul y la cabecera municipal Cantamayec,
respectivamente.
Análisis del contexto
La utilización de la metodología cualitativa presenta múltiples beneficios, que son clave para el éxito
del proyecto. La primera etapa consistió en conocer y comprender cada una de las particularidades de
los huertos de traspatio donde se llevaría a cabo este proyecto en apoyo al entorno agrícola de las
familias, incluyendo las prácticas culturales y las condiciones socioeconómicas de las familias
beneficiadas con el proyecto. Esto aseguró que el prototipo a desarrollar sea relevante y adaptado a las
necesidades específicas de cada familia.
Selección de la muestra
Se trabajó con tres familias las cuales se encuentran dos en Cholul y una en la cabecera municipal de
Cantamayec. Los criterios de inclusión en esta muestra fueron la experiencia que mostraron para
preparar sus terrenos y organizarse para adecuar la infraestructura requerida al implementar el
prototipo de riego, también se tomó en cuenta el tamaño de sus huertos con los que se trabajaría. En
las figuras 1 y 2 observamos como se encontraba el terreno antes de iniciar los trabajos de
automatización del riego.
Figura 1. Ilustración del terreno en Cholul Figura 2. Ilustración del terreno en Cantamayec
Recolección de datos
Se realizaron reuniones con las señoras para identificar las necesidades y expectativas que requieren
en el apoyo a sus huertos de traspatio, sobre todo se les explicó el aporte que les daría la tecnología al
ser utilizada para el control del agua que utilizan en su riego y la ayuda que proporcionará ante la
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escasez que se les presenta constantemente, el uso de sus tanques de ferrocemento. Este tipo de
reuniones promovió la participación activa y participativa de las mujeres e incluso de los esposos que
se unieron a las reuniones aportando ideas, así como sus dudas al ser personas que no se encuentran
muy familiarizadas con el uso de la tecnología IoT, otra preocupación que se tenía por parte de las
familias beneficiadas eran los costos que tendrían que realizar para adaptar sus terrenos al sistema de
automatización. Se les explicó que los costos serían los mínimos requeridos para ello y junto con la
asociación civil se les apoyaría en la construcción de sus tanques de ferrocemento para acumular el
agua de lluvia que utilizarían para el riego de sus hortalizas. Las figuras 3 y 4 muestran las reuniones
que se tuvieron con las familias beneficiadas en este proyecto, una vez determinadas las condiciones
mínimas necesarias para llevarse a cabo.
Figura 3. Reunión con las familias beneficiadas
Figura 4. Reunión para validar la infraestructura actual
Análisis de la información
Toda la información cualitativa que se obtuvo de las reuniones, los apuntes que se recopilaron al
observar los terrenos, tuberías instaladas, fuentes alternas para recaudar agua, espacios para la
construcción de los tanques de ferrocemento, condiciones para disponer de energía eléctrica en donde
se instalaría el prototipo, etc., fueron transcritos y analizados mediante un análisis temático,
identificando patrones recurrentes de los principales problemas que se les presenta a las señoras
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cuando realizan el riego de sus hortalizas, todo esto con el propósito de identificar las principales
necesidades que existen en los traspatios y lograr una mayor eficiencia en el riego, durante las
reuniones realizadas se logró que las personas tengan una disposición más abierta hacia la adopción de
la tecnología. Es importante señalar que la recopilación de todos estos datos permitió realizar ajustes
en tiempo real del diseño del prototipo de indicador de nivel de agua, basándose en la
retroalimentación de los usuarios, los cuales indicaron que el tanque de ferrocemento sería llenado
exclusivamente con aguas pluviales y en épocas de sequía se le adaptaría una salida al prototipo para
el riego con agua potable que surte el H. Ayuntamiento a sus pobladores. Esto lleva a un desarrollo
más iterativo y adaptable a las necesidades de los habitantes del municipio.
En el caso de los tanques de ferrocementos, las familias beneficiadas recibieron apoyo y asesoría por
parte de la A.C. Mejen T´aano´ob Pequeñas Voces; quienes expusieron que el uso de ferrocemento,
constituye una tecnología aplicable a la construcción de tanques de agua y utiliza materiales de fácil
acceso para los usuarios, adecuando los productos necesarios para su implementación dentro del
mercado local y nacional adaptándose sin problema para ser utilizados en el sector rural, debido a su
menor costo. El ferrocemento es un material similar al concreto reforzado, que consiste en una capa
de mortero de cemento de espesor delgado, reforzado con malla de alambre o de un emparrillado de
acero de diámetro pequeño, debidamente ligados para obtener una estructura rígida. Es una alternativa
económica de construcción que responde satisfactoriamente a las exigencias técnicas de tanques de
almacenamiento de agua. La construcción de tanques para el almacenamiento de agua pluvial
utilizando ferrocemento, presenta las siguientes ventajas técnicas, económicas y sociales:
• Facilidad del proceso constructivo con ferrocemento, cuya matriz (integrada por materiales
frágiles) se refuerza con fibras metálicas a través de un compuesto formado por cemento y
arena.
• Versatilidad de aplicación en productos de cualquier tamaño y forma. Amplia capacidad de
adaptación a diversas condiciones climáticas y a las costumbres tradicionales de cada zona de
intervención.
• Sencillez de las técnicas de construcción, de fácil aprendizaje y adaptación a sistemas de
autoayuda.
pág. 7068
• Incentiva la participación activa y solidaria de las familias en el proceso de construcción.
• Menor costo, por el uso de materiales más baratos y accesibles (se puede encontrar todos los
materiales en la zona.
• Consistencia en el tiempo, de igual duración que el concreto armado.
• Fácil manejo en cuanto a limpieza y mantenimiento.
• Adaptación en cuanto al tamaño del tanque en relación a la cantidad de volumen de agua que
se requiera captar.
La estructura circular del diseño hace al tanque más resistente a la presión del agua almacenada en su
interior. Las dimensiones del tanque se estimaron para almacenar aproximadamente (≈) 14,000 litros
de agua pluvial. Por lo que para realizar este cálculo se siguió la siguiente fórmula: π x r2 x h = VC
(volumen del cilindro). La figura 5 muestra la fórmula utilizada para estos cálculos.
Figura 5. Representación matemática del cilindro
Para un tanque de aproximadamente (≈) 14,000 litros equivales a un VC=13.92 m3 (metros cúbicos o
cubos) debe tener una altura (h) de 1.70 m y un diámetro (d) de 3.23 m, del cual el radio (r2) sería la
mitad, es decir, 1.615 m. Aplicando la fórmula tendríamos: π x r2 x h = VC equivale a 3.14 x 1.615 m2
x 1.70 m = 13.92 m3. El grosor del tanque es de 5 cm. A continuación, se muestran imágenes donde se
puede observar a las familias trabajando en la construcción de los tanques de ferrocemento en los
solares de sus viviendas. En la figura 6, 7 y 8 se observa la construcción de los tanques en las
viviendas beneficiadas.
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Figura 6. Colocación de la malla de alambre galvanizado
Figura 7. Colocación de la malla y Revestimiento al tanque
Figura 8. Colocación del revestimiento de cemento al tanque
Desarrollo del prototipo con indicador de nivel de agua.
Con base en los hallazgos obtenidos se diseñó el prototipo de indicador de nivel de agua, el cual se
representa en la figura 9.
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Figura 9. Diagrama del control de nivel de agua
La construcción del prototipo tiene como objetivo principal, dar respuesta a la necesidad de optimizar
el uso del agua y mejorar la eficiencia del riego en estos entornos rurales, es por ello que, como parte
del desarrollo de este sistema se utilizó un sensor de nivel de líquido CWT-WLS, el cual se empleará
para controlar la cantidad de agua que contenga el tanque evitando programar el sistema de riego sin
percatarse de que no hay suficiente líquido para realizar esta actividad. Este interruptor de nivel de
líquido informará a la familia cuando está por rebasar el nivel máximo y el mínimo en cantidad de
agua dentro del tanque. Utiliza una tarjeta ESP32, microcontrolador que integra tecnologías WiFi y
Bluetooth, permitiendo generar proyectos IoT de forma eficiente y económica. Para conocer el nivel
de líquido existente se desarrolló una aplicación el cual por medio de un display indicará la cantidad
de líquido presente en el tanque. Otro componente es una electroválvula de bola motorizada
bidireccional de acero inoxidable de 12V. Cabe señalar que la electroválvula estará controlada por un
microcontrolador, que actúa como control de un temporizador y un par de relevadores, todos estos
dispositivos realizarán la tarea de arrancar el sistema de la bomba para asegurar el suministro y la
dosificación de agua obteniéndola del tanque y mantener hidratados los cultivos. Este prototipo
implementado está basado en un Arduino UNO, donde se integran y procesan señales analógicas
recibidas de un temporalizador que conforman el sistema automatizado. Se conectó también una
bomba centrífuga de 0.5 HP para aumentar la presión de la salida del agua. Es importante mencionar
que el diseño del prototipo logró que las mujeres tengan un acercamiento y comprensión de los
beneficios que permite en sus actividades agrícolas el uso de estas nuevas tecnologías. Este diseño fue
validado mediante la retroalimentación de las familias participantes.
Implementación Piloto
Tanque
Sensor
Electroválvula
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Se realizó una instalación piloto en los huertos seleccionados; se capacitó sobre el uso y
mantenimiento del sistema automatizado. A continuación, se muestran imágenes de la instalación de
estos prototipos en los fondos de traspatio de las familias. En la figura 9 se observa la bomba
centrífuga y los tubos hidraúlicos de PVC utilizados para realizar la actividad del riego.
Figura 9. Conexiones realizadas al tanque
Al tanque se le adaptaron unos tubos de PVC hidraúlico, así como una válvula motorizada para
controlar el flujo de la salida del agua, dentro del tubo en vertical se instaló el sensor de nivel del agua
(figura 10), el cual indicará por medio de una aplicación el nivel de agua existente en el tanque, con
esto se realiza el experimento de los vasos comunicantes entre el tanque y el sensor de nivel. En la
figura 11 se observa la electroválvula que será controlada por medio de un temporizador digital el cual
controlará el encendido y apagado de la bomba a través de la electroválvula, programando horarios
específicos para activar el riego y en la figura 12 se muestra el temporizador digital. En la figura 13 se
muestra como se capacita a una madre de familia encargada de esta actividad, con la finalidad de ir
utilizando el prototipo en este período de pruebas antes de la instalación final.
Figura 10. Instalación del sensor de nivel de líquido al tinaco
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Figura 11. Electroválvula instalada a la tubería del riego
Figura 12. Temporizador digital
Figura 13. Capacitación del prototipo
Evaluación y Ajustes
Se monitorearon los resultados del sistema durante un periodo de tres meses, evaluando su efectividad
y la satisfacción de las familias. Nuevamente, se recolectaron datos a través de entrevistas escuchando
que tan bueno fue este sistema implementando, es importante destacar que al involucrar a las personas
responsables de estas actividades agrícolas en este proceso de investigación, se crea un canal de
comunicación que facilita la sensibilización sobre la importancia de la gestión del agua y el uso
eficiente de tecnologías modernas. La experiencia que fueron obteniendo los usuarios con el uso del
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prototipo permitió evaluar no solo la efectividad del sistema, sino también la satisfacción y el nivel de
adopción, el cual es fundamental para la sostenibilidad del proyecto al realizar los ajustes necesarios y
lograr el impacto esperado en los usuarios logrando soluciones sostenibles y efectivas en el contexto
local. Las siguientes imágenes muestran las pruebas finales realizadas con la instalación del
protototipo, capacitación y aplicación para el lector de nivel de agua. La figura 14 muestra la
instalación final del prototipo junto con el tanque de ferrocemento, la figura 15 muestra otra
capacitación realizada a la familia y la figura 16 muestra las pruebas realizadas a la aplicación para
medir los niveles de agua del tanque de ferrocemento.
Figura 14. Instalación del prototipo Figura 15. Capacitación
Figura 16. Pruebas con la aplicación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Entre la comisaria de Cholul y el municipio de Cantamayec se beneficiarán de manera directa a quince
familias para apoyar la producción de sus huertos de traspatio en donde el agua no es constante y la
energía eléctrica en algunos huertos es nula o presenta muchas fallas, pero también de manera
indirecta a cinco familias más. Cabe mencionar que durante la realización de este proyecto se trabajó
con una muestra de 3 familias, es importante destacar que en estos huertos participa también la niñez
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de las diferentes familias (20 aproximadamente), a quienes se les comparte la importancia de los
saberes comunitarios. Esto con el objetivo de apoyar a las comunidades del interior del estado en la
seguridad alimentaria y al uso eficiente del agua. En todo el estado, existen grupos vulnerables a la
inseguridad alimentaria y a la pobreza, los huertos de traspatio constituyen un medio que permite a las
familias disminuir su vulnerabilidad y les permite contribuir a la seguridad alimentaria y a la
generación de ingresos suplementarios de la familia. Con la implementación de los prototipos para la
automatización del riego, deben ser capaces de producir un poco más y de proveer mediante la venta
de hortalizas, un retorno monetario. Los tres tanques de ferrocemento aproximadamente de 14,000
litros cada uno de capacidad, son utilizados para almacenar el agua de lluvia, que posteriormente les
servirá para el riego de los huertos, constituye un gran logró para estas familias al no depender del
agua potable que el H. Ayuntamiento surte a la población y de esta manera evitar quedarse sin este
importante líquido. Este prototipo cuenta con sensores que supervisarán los niveles de agua, este
monitoreo permite el llenado automático de los tanques de ferrocemento avisando en dos momentos
importantes: cuando la capacidad de estos está al límite y cuando esté a un cuarto de su capacidad,
logrando asegurar la existencia de este vital líquido para el riego de los cultivos. Con estas acciones se
apoya a tener cosecha en las temporadas de mayor sequía en el estado de Yucatán. En la última fase
de implementación de este sistema de riego las familias manifestaron una notable mejora en la gestión
del agua, considerando estas familias un ahorro del 80% en la reducción del tiempo que les llevaba
realizar el riego de forma manual. La capacitación previa a la implementación fue crucial, logrando
que las mujeres que se encargarán de estas actividades tuvieran la suficiente confianza para programar
su agenda del riego y activar su sistema de captación de agua, aprovechando en este momento la
temporada de lluvias y con bastante precipitación pluvial por esas zonas. Sin embargo, algunas
expresaron preocupaciones sobre el mantenimiento de la tecnología, la cual se considera seguir
capacitándolas en caso de cualquier eventualidad que pudiera surgir.
La integración de IoT en huertos de traspatio representa una oportunidad significativa para optimizar
el uso del agua. Los resultados sugieren que, además de la tecnología, es fundamental involucrar a
toda la familia en el proceso de diseño y capacitación, asegurando la sostenibilidad del sistema.
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CONCLUSIONES
Los huertos de traspatio contribuyen de manera significativa a la seguridad alimentaria de las familias
y de las comunidades del estado de Yucatán, tanto como fuente suplementaria de productos
alimenticios o como fuente de aprovisionamiento durante la estación no productiva. Bajo condiciones
climáticas no extremas y con el apoyo de los prototipos el cual permitirá el monitoreo de los niveles de
agua existentes dentro de los contenedores al igual que su autollenado, apoyará mucho a las familias a
no depender del agua potable de la comunidad; finalmente, con la implementación de los prototipos de
riego, las hortalizas pueden ser cultivadas a lo largo del año y asegurar una cosecha en los meses con
mayor sequía. En el estado de Yucatán existen organizaciones civiles que se encuentran trabajando
con huertos escolares y huertos de traspatio en diferentes comunidades. El desarrollo social de las
comunidades solo es posible estableciendo alianzas con diversos actores estratégicos. Es claro que,
para contribuir al desarrollo comunitario, es primordial la vinculación de los procesos educativos con
las necesidades y realidades sociales, económicas y culturales de las diversas regiones del estado. La
implementación del prototipo para el monitoreo y control de nivel de agua apoyará la producción
sustentable de alimentos saludables, que son el elemento básico para mejorar la calidad de la
alimentación y de las condiciones de salud de las familias participantes en el marco de la Seguridad
Alimentaria. La automatización del riego en las áreas productivas permitirá diversificar la producción
de cultivos y obtener producción de frutas y hortalizas durante todo el año incluyendo en las
temporadas de sequía, en el cual podrán obtener recursos económicos con la venta y contar también
con alimentos saludables y frescos para su consumo. Otro de los beneficios es el conocimiento acerca
de las tecnologías, conforme se familiaricen con el sistema, en esa medida aprenderán a programar los
tiempos de riego, también se nota el interés de los hijos e hijas de las participantes en el proceso, al
momento de la instalación de los prototipos, se muestran colaborativos propiciando la interacción y el
intercambio de saberes, (O. Chan, comunicación personal, 09 Septiembre de 2024).
Con todo lo anterior expuesto se puede concluir que el objetivo de este proyecto de investigación se
logró con la implementación de un indicador de nivel de agua automatizado al transformar la gestión
del riego en huertos de traspatio, promoviendo la sostenibilidad agrícola. La metodología cualitativa
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utilizada ha permitido captar las necesidades y preocupaciones de las mujeres dedicadas a la siembra,
fundamentales para el éxito del proyecto.
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