Fotografias Aereas Con Globo

7/17/2019 Fotografias Aereas Con Globo

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Sistema de Fotografía Aérea de Bajo Costo paraAgricultura de Precisión en el Trópico

Edwin Omar Arriaza Ortega

Marco Esteban Dávila Moreno

Proyecto de Graduación

para obtener el título de

Ingeniero Agrónomo

con el grado académico de

Licenciatura en Ciencias Agrícolas

Guácimo, Limón, Costa Rica

2009



iii

La Universidad EARTH certifica que el Proyecto de Graduación titulado

Sistema de Fotografía Aérea de Bajo Costo para Agricultura dePrecisión en el Trópico

Presentado por

Edwin Omar Arriaza Ortega

Marco Esteban Dávila Moreno

Reúne las condiciones para obtener el título de Ingeniero Agrónomo

con el grado académico de Licenciatura

Decano de Asuntos Académicos

Manuel Cerrato, Ph.D.

Asesor

Johan Perret, Ph.D.

Diciembre 2009



v

Dedicatoria

A mis queridos padres, por ser parte fundamental de mi vida y quienes me motivan a

seguir adelante dando lo mejor de mí, manteniendo los valores que me han inculcado.

A mi familia, por creer en mí y estar pendientes a pesar de la distancia.

A mi novia, por ser indispensable en mi vida y hacerme ver la vida de una manerapositiva y alegre.

A mi Alma Mater ENCA (Escuela Nacional Central de Agricultura), por darme las bases

necesarias para continuar una carrera profesional de éxito.

A mis amigos, por todo su apoyo y amistad.

Omar Arriaza

Dedico este proyecto a mis padres Marco y María, y hermanos Andrea y José por ser el

pilar fundamental en mi vida y ser mi inspiración para conseguir mis objetivos.

A Andrea García por ser la persona que con su amor me ayudó a mantener mi fe y

fuerzas todos estos años.

Marco E. Dávila

Agradecimiento

A mis padres, quienes me han demostrado que con trabajo, esfuerzo y dedicación no existen

barreras insuperables.

A mi asesor Johan Perret, por su apoyo y motivación para alcanzar mis objetivos.

Al pasante colombiano Alex Miranda, por su colaboración para hacer posible este proyecto.

A mis amigos y hermanos de la EARTH, que de una u otra manera colaboraron con mi

formación personal y profesional durante estos años de estudio.

A la fundación W.K. Kellogs, por darme la oportunidad de estudiar en una Universidad de alto

prestigio.

A la Universidad EARTH, por abrirme las puertas hacia nuevas oportunidades y darme los

conocimientos necesarios para promover cambios positivos en las actividades que realice.

Omar Arriaza

Agradezco a la Universidad EARTH por haberme dado la oportunidad, a mi Profesor Asesor

Johan Perret que nos guió y dio un ejemplo a seguir. A mis profesores por ser una guía

invaluable todo este tiempo. A Alex Miranda por su aporte en este proyecto de graduación. A mi

compañero de cuarto Adrian Arias por haber estado presente en todo momento y ser un amigo

único. A mis amigos que compartieron conmigo excelentes momentos. A mis compañeros de

clases que me apoyaron en diversos momentos.

Marco E. Dávila



vii

Resumen

La agricultura de precisión es un tema que está tomando gran importancia para la optimización

de sistemas productivos agrícolas. Con la implementación de esta tecnología, es posible

aumentar los rendimientos utilizando únicamente los recursos necesarios. De esta manera se

incrementan las utilidades a través del mejoramiento de la eficiencia de los sistemas

productivos. Esta tecnología requiere de mapas o fotografías aéreas, siendo las fotografías lasde mayor conveniencia. Sin embargo las fotografías aéreas tienen un costo elevado, por lo que

solo productores con grandes extensiones agrícolas y de alto poder adquisitivo tienen acceso a

estas. Esto incentivó a elaborar un sistema de fotografía aérea de bajo costo, al cual pueden

tener acceso más productores que deseen implementar agricultura de precisión en sus cultivos.

Este sistema de fotografía aérea consta de un globo de látex de 5,1m3, una cámara fotográfica

de 12,1 Mega pixeles fijada a una base rotatoria. El costo del helio para elevar el globo es

mayor (224 %) que produciendo el hidrogeno con el prototipo desarrollado en el proyecto. Este

sistema funciona mediante la reacción de hidróxido de sodio y aluminio. El aluminio se obtiene

de la reutilización de latas de este material. El sistema fue probado en cuatro zonas de laUniversidad a elevaciones de 600 m hasta 900 m. Se aplicó esta tecnología con principios de

agricultura de precisión en un estudio de suelo de una finca de 73,3 ha de la Universidad. Se

demostró que el sistema ofrece una alternativa accesible para pequeños agricultores.

Palabras clave: Agricultura de precisión, Fotografía aérea, Optimización de recursos, Unidad

de manejo.



viii

Abstract

Precision agriculture is becoming a very important tool to optimize farming systems and produce

more effectively. The implementation of this technology has permitted to increase production

while utilizing only necessary resources. This technology requires maps or aerial photographs,

the latter being the most useful. Due to the relatively high cost of aerial photography, only

farmers with great extensions of land and with high acquisition power have access to this type oftechnology. A low cost aerial photography system was created in order to allow small and

medium farmers to obtain aerial pictures of their farm. The system includes a latex balloon of 5,1

m3 and a photographic camera of 12,1 Mega pixels set on a rotary base. The cost of the helium

to elevate the balloon was found to be 224 % higher than to produce hydrogen with the reactor

prototype designed and tested in this project. The reactor generates hydrogen by mixing sodium

hydroxide and aluminum together. The aluminum was obtained from recycled aluminum beer

cans. The aerial photography system was tested in four areas of the campus with elevations

ranging from 600 to 900 meters. This technology was applied with principles of precision

agriculture in a soil study in a farm (73,3 ha) in the university. This project demonstrated that the

system offers an alternative for small farmers.

Key words: Precision agriculture, aerial photography, resource optimization.



ix

Lista de Contenido

Página

Dedicatoria ................................................................................................................................ v

Agradecimiento ......................................................................................................................... v

Resumen ................................................................................................................................. vii

Abstract .................................................................................................................................. viii

1 Introducción ........................................................................................................................ 1

2 Objetivos ............................................................................................................................. 5

2.1 Objetivos Específicos ................................................................................................ 5

3 Materiales y Métodos .......................................................................................................... 6

3.1 Sistema de Fotografía ..................................................................................................... 6

3.1.1

Comparación de costos entre helio e hidrogeno ............................................ 8

3.1.2

Producción de Hidrógeno ............................................................................... 9

3.1.3 Verificación de fugas .................................................................................... 13

3.1.4 Globo y cuerda............................................................................................. 13

3.1.5 Sistema Fotográfico ..................................................................................... 13

3.2 Estudio de Caso ...................................................................................................... 16

4 Resultados y Discusión .................................................................................................... 22

4.1

Sistema de Fotografía ............................................................................................. 22

4.1.1 Producción de hidrógeno ............................................................................. 22

4.1.2

Elevación del globo y captura de fotografías ................................................ 22

4.1.3 Fotografías aéreas obtenidas ....................................................................... 22

4.2 Estudio de Caso ...................................................................................................... 28

4.2.1 Acidez extractable ........................................................................................ 28

4.2.2

Textura ........................................................................................................ 29

4.2.3

Profundidad efectiva .................................................................................... 30

4.2.4

Pedregosidad ............................................................................................... 31

4.2.5 Compactación .............................................................................................. 32

4.2.6 Color ............................................................................................................ 33

4.2.7 Fertilidad ...................................................................................................... 34

4.2.8 Capacidad de uso de suelo .......................................................................... 37

4.3

Conclusiones y recomendaciones ........................................................................... 39

5 Lista de Referencias Bibliográficas ................................................................................. 40



Sistema de Fotografía Aérea de Bajo Costo para Agricultura

1

1 Introducción

La agricultura de precisión es una tecnología que ha surgido como una necesidad de optimizar

el uso de los recursos externos e internos en la agricultura, tomando en cuenta la variabilidad

de suelos, clima, requerimientos nutricionales y edafoclimáticos de los cultivos, etc. De esta

manera se busca alcanzar una mayor rentabilidad económica, un menor impacto ambiental y

así mejorar el nivel de vida de las personas que están involucradas con esta actividad (Spaans,

2007).

Esta tecnología está siendo ampliamente utilizada en el cono sur de Latinoamérica,

principalmente en Argentina, en la gran mayoría de los casos para la producción de granos

como soya, maíz y trigo en grandes extensiones. En el resto de los países, especialmente los

tropicales, esta tecnología no ha sido tan difundida (Bragachini et al., 2005).

Chile también es uno de los países que ha incursionado en la Agricultura de Precisión. El

Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) es el principal propulsor enfocándose

básicamente en las producciones frutícolas y vitivinícolas. (León et al ., 2003) habla sobre el usode tecnologías en Chile como teledetección, sistemas de información geográfica (SIG),

sistemas de muestreo no destructivos y tecnologías informáticas.

También usan modelos geoestadísticos para analizar la variabilidad de suelos respecto a clima,

requerimientos nutricionales, compactación, profundidad efectiva, pedregosidad, entre otros.

Entre los casos exitosos que se encuentran en Chile es el conjunto de viñas perteneciente al

grupo ITATA Wines, ubicado en la región del Bío bío, que según (León, et al. 2003), obtuvieron

excelentes resultados en ahorro de agua en la aplicación de riego y la productividad de los

viñedos.

Las herramientas que se utilizan en la agricultura de precisión tienen un rango muy amplio que

va desde GPS (Sistema de Posicionamiento Global) hasta sensores remotos que se utilizan

para la aplicación variable de fertilizantes según la variabilidad nutricional del suelo (Bragachini

et al ., 2005). El uso de un software en la aplicación de agricultura de precisión es de gran

utilidad, ya que facilita la manera de organizar las unidades de manejo y realiza los cálculos

necesarios para generar recomendaciones adaptadas a cada unidad de manejo, por tal razón

en el mercado existe una cierta gama de programas que trabajan con esta tecnología, como:

FarmWorks, SSToolbox, agLeader SMS, que entre sus características tienen conexión a GPS,

mapas de aplicación y registro de datos de campo en computadoras manuales y además

trabaja con todos los controladores de dosis variables que existen en el mercado.

FarmWorks es el software más utilizado en Latinoamérica. Tiene su sede principal en Argentina

y distribuciones en Chile, Uruguay, Paraguay, Bolivia y Brasil. También existen distribuciones

indirectas en Ecuador, Colombia, Costa Rica y Venezuela. La implementación de este software

en los países mencionados anteriormente ha sido mínima, a excepción de Argentina y Chile.

Otro método común en las empresas agro comerciales para aplicar la Agricultura de Precisión

es el uso de Microsoft Excel, como es el caso del Ingenio San Carlos en Ecuador, que manejan




2

las dosis variables de fertilización y datos de suelos con dicho programa, sin embargo el nivel

de profundidad con el que se maneja la agricultura de precisión es mínimo, por lo que aun se

infiere que no están utilizando todo el potencial de esta tecnología.

Países de regiones tropicales, como los de Centroamérica, Colombia, Ecuador, Perú y

Venezuela, no tienen un desarrollo significativo en esta tecnología de producción, es por ello

que la implementación de un sistema de agricultura de precisión en esta región seria de granutilidad para la búsqueda de la sostenibilidad con la correcta administración de los recursos

económicos y naturales, según las variabilidades que se encuentran en un medio agrícola

productivo.

El desaprovechamiento de recursos en el sector agrícola es un problema que ha perdurado

durante mucho tiempo por distintas causas. El acostumbramiento a una agricultura de derroche

de insumos debido a la revolución verde, según FAO (2009), periodo comprendido entre los

años 1960 y 1990. En este periodo se intensificaron las investigaciones científicas en

mejoramiento genético e innovaciones en la agroquímica. Se desarrollaron grandes compañías

químicas que realizan altas inversiones en investigación para sobresalir en el mercado. Se hadado una alta oferta y demanda de productos petroquímicos que ha ocasionado el agotamiento

de fuentes de petróleo. El agotamiento de estas fuentes ha generado especulación en los

precios, aprovechándose del desconocimiento de la disponibilidad exacta de este recurso.

La falta de integración de conocimientos de muchos profesionales ocasiona que se realicen

aplicaciones de insumos excesivas provocando problemas ambientales innecesarios. Hacen

falta tecnologías alternativas que contribuyan al aprovechamiento adecuado de los recursos.

Es importante mencionar que en la agricultura de precisión es necesario contar con mapas o

fotografías aéreas, siendo las fotografías aéreas las de mayor funcionalidad, ya que en ellas es

posible identificar diferentes tipos de problemas en los sistemas productivos, tales como

deficiencias nutricionales diferenciando las coloraciones de los cultivos, uniformidad en la

densidad de plantas, problemas de anegamiento, etc. Con las fotografías es posible conocer el

área de producción con precisión. Contar con el área exacta es importante para determinar las

dosis de insumos a aplicar con mayor exactitud. La mayoría de cálculos agronómicos se

realizan en base al área. Por ejemplo, si se cree que se tiene un cultivo x en un área de 8400

m2, pero en realidad el área exacta es de 7560 m2 (10 % de error) y la dosis de fertilizante

nitrogenado a aplicar de acuerdo al análisis de suelo es de 180 kg N/ha, significa que se

aplicarían 151,2 kg de fertilizante por ha, cuando en realidad deberían ser 136,08 kg de

fertilizante por ha. Si el nitrógeno se aplicara de manera adecuada en este ejemplo se tendríaun ahorro de 15,12 kg de fertilizante N. Obviamente el impacto económico y ambiental será

mucho mayor en una finca de mayor extensión.

Contando con varias fotografías tomadas en diferentes ángulos, es posible generar modelos en

tres dimensiones del área, esto se logra con la ayuda de un software específico para este

propósito. Estos modelos pueden utilizarse para hacer análisis más profundos sobre las

características de las áreas productivas, incluso es posible determinar los niveles de pendiente




3

que pueden ser utilizados para determinar la hidrografía del área y de esta manera calcular la

erosión y los flujos superficiales.

Es difícil contar con fotografías aéreas del área productiva que se maneja, ya que estas tienen

un costo elevado y no son accesibles para todos. Existen las fotografías satelitales de alta

resolución, el costo por hectárea es aproximadamente de dos dólares, sin embargo para

adquirir estas fotografías es necesario comprar el mínimo, que por lo regular es de 1000 ha.

Este proyecto busca contribuir de cierta manera a la implementación de la agricultura de

precisión en los países de Latinoamérica, mediante un sistema de fotografía aérea de bajo

costo que permita obtener fotografías de alta calidad, con las cuales se pueda definir con

precisión las unidades de manejo y tomar decisiones de dosis variables relacionadas con:

plaguicidas, fertilizantes, madurantes, etc.

El sistema de fotografía se compone de un globo de látex de 5,1 m3, una cámara digital y un

reactor de hidrógeno. En el reactor se lleva a cabo una reacción entre hidróxido de sodio y

aluminio, dando como resultado hidrogeno en estado gaseoso. Se decidió producir el hidrógeno

para elevar el globo, ya que el helio es un gas que puede ser hasta 224 % más caro. Obtener

fotografías aéreas con este sistema es más barato que con satélite o la utilización de aviones o

helicópteros que su costo es aproximadamente de US$ 700/h. El costo total de obtener las

fotografías dependerá de la distancia a la que se encuentre el área de producción por el tiempo

que se requiera para obtener las fotografías.

El proyecto también se baso en la búsqueda de una forma efectiva para producir hidrógeno

para obtenerlo al menor costo posible, esto se logró mediante el diseño de reactores de

hidrogeno artesanales, en los que se realiza una reacción de hidróxido de sodio y aluminio, que

puede ser obtenido de latas o papel de dicho material.

El sistema de fotografía aérea permitió obtener imágenes de alta resolución y resultó ser una

buena alternativa para obtener fotografías aéreas a bajo costo, lo cual permite que agricultores

de pequeña escala también puedan tener acceso a este recurso para tomar decisiones de

manejo en sus cultivos.

El globo se puede elevar hasta una altura de 900 m y se obtienen fotografías con una

resolución de 12,1 mega píxeles. Se determinó que no es necesario elevar mucho el globo para

obtener una fotografía completa del área, si bien es cierto que a mayor altura se obtienen

fotografías más amplias, también hay que considerar de que por la distancia de la superficie de

la tierra, la resolución también se ve afectada, por lo que es recomendable tomar las fotografíasa una altura de 500 m, posteriormente estas pueden ser unidas con un programa para obtener

una fotografía de mayor extensión.

El sistema de fotografía aérea fue probado en diferentes áreas de la Universidad EARTH, y fue

posible obtener fotografías de alta calidad. En este documento se pueden encontrar fotografías

del campus central de la Universidad, Complejo Deportivo, Centro de Cosechas, Finca Brown y

la Finca Integrada Pecuaria.




4

Es necesario considerar que el sistema de fotografía debe utilizarse en las horas iníciales del

día, ya que en estas no hay mucho viento que dificulte captar el área de interés, además el

exceso de viento puede ocasionar que la cámara tambalee, comprometiendo la calidad de las

fotografías por el movimiento.

Este documento también cuenta con un estudio de capacidad de uso de suelo realizado en la

finca Brown, esta fue comprada por la Universidad a inicios de este año y no contaba coninformación técnica de sus suelos. Se utilizó técnicas de agricultura de precisión como GPS,

penetrómetro digital, software de interpretación espacial y en conjunto con las fotografías

aéreas se realizó un estudio de capacidad de uso de suelos detallado.

El estudio de capacidad de uso de suelos es importante para la optimización de los sistemas de

producción y para definir qué tipo de cultivo se adapta mejor a esos suelos. Para esto se

analizaron y se elaboraron mapas de las características físicas y químicas del suelo. Las

limitaciones de pedregosidad y baja profundidad efectiva indican que los suelos están limitados

a actividades de baja exigencia como ganadería y producción forestal.




5

2 Objetivos

Desarrollar un sistema de fotografía aérea de bajo costo elevando una cámara fotográfica con

un globo hidrostático para obtener imágenes aéreas que se puedan utilizar en agricultura de

precisión.

2.1 Objetivos Específicos

• Desarrollar un reactor para la producción de hidrogeno.

• Obtener fotografías con el sistema de fotografía aérea.

• Procesamiento de imágenes obtenidas con el sistema de fotogrametría.

• Realizar un estudio de capacidad de uso de suelos en la Finca Brown con técnicas de

agricultura precisión.




6

3 Materiales y Métodos

3.1 Sistema de Fotografía

En el campo de la agricultura de precisión es necesario contar con fotografías aéreas o mapas

del área de producción para tomar decisiones de manejo acertadas, las fotografías permiten

una mejor apreciación de los sistemas productivos. Estas fotografías no solamente se puedenutilizar para zonificación precisa, también en ellas es posible observar variaciones en la

coloración de los cultivos, lo cual indica que existen diferentes condiciones en las parcelas

cultivadas. Al observar esto, es posible subdividir las áreas para darle un manejo especifico a

cada subdivisión, de esta manera es posible reducir costos e incrementar la productividad.

Figura 1. Fotografía aérea de una parcela de césped (LECASA, Universidad EARTH); a) Sinunidades de manejo; b) Con unidades de manejo.

En la Figura 1 se puede observar una fotografía aérea de una parcela de césped obtenida con

el sistema de fotografía, como ejemplo en b) se han delimitado las áreas de acuerdo a las

diferencias de coloración que se observan, las áreas identificadas con R son las que tienen

mayor problema, tomando como referencia que son las que se observan con mayor grado de

marchites. Las áreas con la letra N están en un color intermedio y el resto del área (V) se

encuentra en mejores condiciones. Estas diferencias en el desarrollo del césped pueden estar

ocasionadas por factores tales como: compactación de suelos, falta de aireación, exceso o

déficit de agua, deficiencias nutricionales, falta de luz solar, etc.

a) b)

R R

N N

V




7

Figura 2. Vista normal de un cultivo de palmito.

En esta fotografía (Figura 2) se observa un cultivo de palmito aledaño a la finca Brown de la

Universidad EARTH. A simple vista no es posible observar el entorno de manera general. Esto

dificultad percatarse de los problemas que tienen las diferentes divisiones del área de

producción.

Figura 3. Fotografía aérea de un cultivo de palmito (aledaño a finca Brown); a) sin unidades demanejo; b) con unidades de manejo (R corresponde a unidades con mayor problema,y N a problemas menores).

a) N

N

R

R

N

NR

RR

R

R

N

R

R

N

N




8

En la Figura 3 se observa el mismo cultivo de palmito de la Figura 2. En a) es posible observar

diferencias de color en el cultivo que se puede especular que se deben a deficiencias

nutricionales, secciones con menor densidad de plantas que pueden deberse a problemas de

anegamiento y compactación. En la Figura b) estas áreas han sido divididas en unidades de

manejo de acuerdo a la coloración observada y las áreas con baja densidad de plantas.

La mayoría de las áreas en el mundo no cuentan con fotografías aéreas de alta resolución ocon mapas por la falta de tecnología de geoposicionamiento global (Sistema de referencia

global). El precio de estas fotografías suele ser alto y para tener acceso a estas existen

parámetros establecidos, como cantidad de hectáreas, que impiden que productores pequeños

y medianos puedan tener acceso a ellas.

Existen software de visualización satelital, como Google Earth, que permiten obtener fotografías

aéreas de muchas partes del mundo, sin embargo hay que considerar que la resolución en

algunas partes no es aceptable, otro inconveniente es de que la gran mayoría de fotografías en

dicho programa no están actualizadas, además que se pueden encontrar obstáculos como

nubes que distorsionan o impiden la visualización del área deseada. Por lo regular los sistemasproductivos varían constantemente debido a los cambios en el manejo por las condiciones

variables que presentan.

Por las razones mencionadas anteriormente se desarrolló un sistema de fotogrametría de bajo

costo. El sistema se basa en un globo hidrostático (el termino hidrostático quiere decir que este

se eleva con hidrogeno) con una cámara fotográfica adherida a un rotor, el cual permite que la

cámara tome fotografías desde diferentes perspectivas.

3.1.1 Comparación de costos entre helio e hidrogeno

Inicialmente se consultaron los costos de ambos gases para determinar con cual es más factible

utilizar el sistema de elevación de la cámara. Comercialmente solo es posible adquirir el helio

por ser un gas no inflamable a diferencia del hidrogeno que es altamente explosivo.

En el Cuadro 1 pueden observarse los costos en los que se incurriría dependiendo del tipo de

gas que se utilice.

Cuadro 1. Comparación de costos en dólares de helio (comercial) e hidrogeno (producido consistemas alternativos en la EARTH).

Rubro Helio Rubro Hidrogeno

Deposito para el tanque 200 Costo de sistema deproducción

170

Deposito para la válvula 40

Subtotal 240 Subtotal 170

Gas m3 31,76 Gas m3 14,17

Total 511,76 Total 354,17




9

Para el helio es necesario contar con US$ 240 para entregarlos como deposito por el préstamo

del tanque que contiene el gas y una válvula específica para extraer el gas del tanque. El

hidrogeno por no ser posible adquirirlo comercialmente es necesario producirlo. El costo del

sistema que dio mejor resultado en este proyecto es de aproximadamente US$ 170.

El costo por m3 de cada gas que se observa en el Cuadro 1, para el caso del helio, es el

proporcionado por una empresa de Costa Rica y el del hidrógeno es considerando el hidróxidode sodio que se utiliza para la producción. El costo de aluminio no es tomado en cuenta, ya que

el aluminio que se utiliza es de latas desechadas, en la siguiente sección se profundiza acerca

de este proceso.

Para inflar el globo con helio es necesario contar con US$ 511,76 inicialmente. El gas necesario

para inflar el globo de 5,1 m3 costaría US$ 161,98, sin embargo hay que considerar que el

tanque en el que se despacha el helio tiene una capacidad de 6,23 m3, por lo que el sobrante

de gas se perdería.

En el caso del hidrogeno inicialmente implica realizar una inversión de US$ 170 para construir

el reactor, pero posteriormente el costo por m3 se reduce a medida que se utilice el sistema

para la producción de hidrogeno, por ser un costo variable relacionado con la producción de

gas. Por el costo menor del hidrogeno se decidió utilizar el hidrogeno para el sistema de

elevación para tomar fotografías aéreas.

3.1.2 Producción de Hidrógeno

Para obtener el hidrógeno se realizó una reacción de hidrólisis combinando NaOH con Al. Este

método para obtener hidrogeno es económico por los insumos que se utilizan: NaOH utilizado

para limpiar cañerías y latas de aluminio o desechos de papel aluminio. Debe tenerse mucha

precaución al manipular este gas por ser altamente inflamable. El balance de la reacción que se

produce está definida por la siguiente ecuación:

2AL + 2NaOH + 2H2O = Na2 Al2O4 + 3H2

El problema de utilizar NaOH como reactivo es que es altamente corrosivo (DOE, 2008) por lo

que es recomendable utilizar materiales que no se oxiden, como plástico o acero inoxidable. En

este proyecto, se optó por materiales plásticos.

Inicialmente se realizaron pruebas con globos de hule para producir el hidrogeno y

posteriormente se procedió a diseñar un sistema de mayor tamaño para producir el gas a mayor

escala. Se elaboraron tres sistemas diferentes para producir el hidrogeno, en base a la

experiencia con cada sistema, se correrían los desperfectos y se implementaban mejoras para

obtener un sistema más eficiente que utilice menos cantidad de insumos. Básicamente el

funcionamiento en los tres sistemas es el mismo, pero cada uno tiene ligeras modificaciones

que los hacen ser diferentes en eficiencia.

Los sistemas están compuestos de depósitos en los que se efectúa la reacción de aluminio e

hidróxido de sodio. El aluminio se obtiene de latas de refrescos o papel aluminio, ya que son

materiales de bajo costo y fáciles de adquirir. El hidróxido de sodio se obtiene de un producto



Sistema de Fot

10

para destapar cañerías. Del react

hacia el globo.

Cabe recalcar que de esta reacción

de aluminio. Por el desconocimien

como desechos peligrosos. Por lo

séptica del relleno sanitario de la U

3.1.2.1 Primer Prototipo

El primer sistema estaba compues

de 0,2044 m3 aproximadamente, d

de sodio. El sistema tiene una man

(5) para introducir el hidróxido des

gas. Era necesario agregar agu

reaccionara. Un tubo de conducció

el hidrogeno ingrese al globo pas

propósito de saber si se estaba pr era conectó al globo. En la Figura 4

Figura 4. Primer prototipo de produ

grafía Aérea de Bajo Costo para Agricultura

r sale un tubo de conducción por el cual el

se produce un desecho acuoso y con pequeñ

to de la composición química de este desec

que estos residuos siempre fueron deposita

niversidad.

to de un recipiente o estañón de plástico (2)

ntro de este estañón se mezcló el aluminio c

guera de hule de diámetro pequeño conectad

de ahí (7) y evitar abrir el estañón constante

hasta el nivel de las latas, para que to

n elaborado con una manguera de hule (1,4).

aba a través de una botella plástica con a

duciendo gas al observar burbujas. Por últimse puede observar el primero prototipo.

cción de hidrógeno.

as es dirigido

s sedimentos

o se trataron

os en la fosa

e un volumen

n el hidróxido

a una piceta

ente y perder

o el material

Antes de que

ua (6) con el

la manguera




11

El problema que presento este sistema es que el gas que se obtenía salía con una temperatura

elevada, esto provocaba que el globo perdiera poder de elevación cuando el gas se enfriaba y

se precipitaba. Otro problema que presentó es que la reacción era lenta y tomaba un tiempo de

2 h con 30 min para inflar el globo.

3.1.2.2 Segundo prototipo

El segundo reactor estaba compuesto por tres recipientes plásticos en los que se realizaba lareacción, y un recipiente con agua por el cual el gas pasaba para ser enfriado y condensar

vapor de agua antes que el gas entrara al globo. También contaba con llaves de paso para

regular el gas que salía hacia el globo. Este sistema era más eficiente, ya que la reacción se

realizaba en tres recipientes al mismo tiempo.

Figura 5. Segundo prototipo de producción de hidrogeno.

En la Figura 5 se muestra el sistema que fue utilizado en la segunda elevación. En los reactores

principales (1.1, 1.2 y 1.3) fue donde se coloco el aluminio (7) y el hidróxido de sodio (8) pormedio de la reacción hidrólisis se produjo hidrogeno. Este gas salía por un tubo conectado en la

tapa del reactor (3) el cual estaba conectado a una manguera (4) y esta se unía a una llave de

paso pegada al sistema de enfriamiento (2) del gas. El hidrogeno salía del sistema de

enfriamiento por un tubo (6) acoplado a una manguera que se conectaba directamente al globo.



Sistema de Fot

12

Este sistema tuvo el inconveniente

generaba una presión muy alta y

interior de los tanques ocasionando

3.1.2.3 Tercer prototipo

Este es similar al segundo, con la

un plástico más resistente. Los eanterior, únicamente tienen una

También se le colocaron llaves de

el tanque de enfriamiento (2) en

generara mucha espuma por la rea

el tanque y perder mucho gas. S

enfriamiento al globo (7,9). Este sis

anteriores, las fugas que posee so

se usan para la reacción, la Figura

Figura 6. Tercer Prototipo de Prod


de que el tipo de estañones eran muy flexible

una temperatura elevada (70 °C aproximad

que el gas se fugara por la tapadera de estos.

iferencia de que se elaboró con estañones (1.

tañones reactores ya no tienen tapas comoequeña abertura (6) para ingresar las latas

aso tipo T (3, 8) en los tubos (4) que conduce

cual contiene agua, con el propósito de q

cción, esta pudiera ser evacuada por ahí, sin t

conectó una manguera para pasar el gas

tema resultó ser más eficiente en la producció

mínimas y se pueden aprovechar mejor los

6 muestra este sistema.

cción de Hidrógeno.

s. La reacción

mente) en el

1, 1.2, 1.3) de

en el sistemade aluminio.

n el gas hacia

e cuando se

ener que abrir

el tanque de

n de gas a los

ateriales que




13

3.1.3 Verificación de fugas

Se realizaron pruebas de fugas en el sistema de producción de hidrogeno para mejorar su

eficiencia y rendimiento. Esto se realizo colocando agua con jabón sobre los puntos de posibles

fugas y posteriormente aplicando aire a presión a través del conducto de salida de gas del

sistema. Para tratar las fugas se colocaron más tornillos en diferentes puntos de las tapaderas

para crear una mayor presión. Además se utilizó silicón sobre los tornillos para tapar cualquiertipo de orificio.

3.1.4 Globo y cuerda

El globo tiene una capacidad para almacenar 5,1 m3 de hidrogeno gaseoso, el mismo hecho de

látex. Se decidió utilizar cuerda de pesca para sostener el globo por su alta resistencia y el bajo

peso que posee. Es importante utilizar el menor peso posible, para que el globo no pierda

fuerza de elevación. La cuerda que se utilizó está hecha de nylon, tiene 1000 m de longitud,

está diseñada para soportar una tensión de 68,18 kg y tiene un peso de 1 g/m.

3.1.4.1 Prueba de tensión de la cuerda

Con el propósito de evitar el riesgo de perder el globo, se realizó una prueba de resistencia de

la cuerda. Esta fue realizada en la pista de aterrizaje de la Universidad EARTH. Se utilizó

bambú para construir un trípode de dos metros de altura, a este se le agrego una polea. La

cuerda fue adherida a la polea y se amarró a un tanque de agua de cinco galones como se

muestra en la Figura 7.

Figura 7. Prueba de Tensión

Posteriormente se extendieron 750 m de cuerda y se aplicó la mayor una tensión de 186 N de

fuerza tirando de ella. Se pudo determinar que la cuerda tiene una alta resistencia y no habrá

riesgo de que se rompa mientras se ejecuten los lanzamientos del globo.

3.1.5 Sistema Fotográfico

El componente fotográfico de este sistema está conformado por una cámara fotográfica,adherida a una base rotatoria que permite tomar fotografías de diferentes perspectivas, al

momento de elevar el globo.

3.1.5.1 Cámara

Se utilizó una cámara digital Cannon SD950 IS, tiene un peso de 200 g con una resolución de

12,1 mega píxeles y una tarjeta de memoria de 8 GB. Esta cámara fue reprogramada para que




14

tome fotografías cada 10 segundos. Cabe recalcar que no todas las cámaras poseen la

característica de poder ser reprogramadas.

3.1.5.2 Reprogramación de la cámara

La cámara fue reprogramada por medio de un “Hacking code” CHDK (Cannon Hack

Development Kit) que permite alterar el CPU de la cámara el cual incorpora nuevas funciones a

la cámara mediante scripts (instrucciones de programación). Estos scripts se pueden encontraren internet, sin embargo en este caso fue necesario elaborar un script que permitiera que la

cámara tome fotografías y la base rote cada 10 segundos.

3.1.5.3 Base rotatoria

El sistema cuenta con una base rotatoria que va sujetada al globo en cuatro puntos. Cada

punto está compuesto por un sistema de poleas que permite que la cámara se mantenga

horizontal en todo momento (1). La base tiene incorporado un motor de rotación (4,2) que se

conecta con un cable USB (3) a la cámara. El motor es controlado por medio de este cable

USB. La cámara es sujetada a la base con un tornillo (6) y además la base tiene una estructura

metálica que permite cambiar la inclinación de la cámara (7).

Figura 8. Base rotatoria del sistema de fotogrametría




15

Figura 9. Fotografías aéreas del campus de la Universidad EARTH

En la Figura anterior se pueden observar dos fotografías aéreas tomadas con el sistema de

fotografía aérea. Se puede observar que han sido tomadas en el mismo plano horizontal pero

en diferentes rotaciones. Eso se debe a la rotación de la base que sostiene la cámara. Estas

fotografías posteriormente se pueden unir y tener una mayor amplitud en la fotografía.

3.1.5.4 Producción de Fotografías

El último paso para obtener las fotografías aéreas consiste en el procesamiento de estas. Las

mismas pueden ser procesadas con software de fotografía tales como: Photoshop, Panorama

Factory, PhotoModeler scanner 6, etc. Estos programas de computadora se encargan de

encontrar los parentescos en las fotografías y unirlas con el propósito de obtener una sola

fotografía de mayor amplitud.

Figura 10. Fotografía del campus central.



Sistema de Fot

16

La Figura anterior consta de dos

unidas con un software de imáge

forma rectangular o cuadrada p

requerirse estas fotografías, debe

fotografía del área de interés.

3.2 Estudio de Caso

Se realizó un estudio de caso con

de fotografías aéreas y aplicar prin

Brown se encuentra ubicada dentr

entre las coordenadas UTM 11262

estudio de suelos, ya que conta

manejo.

La finca Brown tiene un área apro

de la Universidad y la finca de la

pasturas y producción agroforestal

observan algunos árboles descuida

Figura 11. Uso actual de la finca B

La Figura 11 muestra el uso actu

actualmente, correspondiendo las


fotografías tomadas en diferentes posiciones,

es. Posteriormente esta fotografía puede ser

ra que tenga una mejor presentación. Al

tenerse la precaución de que el recorte qued

el propósito de dar inicio a la implementación

cipios de agricultura de precisión en la finca B

de los límites de la Universidad EARTH. La

0 a 1127800 y 542250 a 543250. Fue neces

a con información agronómica para tomar

imada de 73,3 ha, colinda con la Finca Integ

familia Rojas. Durante muchos años ha sido

, se presume que anteriormente se producía

dos en la zona agroforestal.

own (Estudio de suelos finca Brown).

l de la finca en las dos actividades que se r

reas 1 y 3 a ganadería y la 2 agroforestería.

, estas fueron

recortada en

momento de

dentro de la

de un sistema

rown. La finca

finca se ubica

rio realizar un

decisiones de

ada Orgánica

utilizada para

acao, aun se

alizan en ella




17

Figura 12. Ubicación de la finca Brown en el mapa topográfico de Guácimo (Hoja cartográfica3446 I – Escala 1:50000)

En la Figura 12 se puede observar la hoja cartográfica que muestra las diferentes elevaciones

de la finca. El relieve de la finca es plano a ligeramente ondulado, con una pendiente promedio

de 1,2 %. Para aproximar el gradiente de pendiente promedio de la finca se utilizó la Hoja

Cartográfica 3446 I Guácimo, del Instituto Geográfico Nacional, a una escala 1:50000. La

diferencia de elevación entre la parte norte y la parte sur de la finca es aproximadamente de 18

m. En la hoja cartográfica es posible observar algunos humedales y quebradas que indican una

alta probabilidad de inundaciones durante el año.

Recientemente esta finca fue comprada por la Universidad y fue necesario efectuar un estudio

de capacidad de uso de suelos, para clasificar cada sección de la finca de acuerdo al uso

potencial de suelos que tiene cada una de ellas.




18

3.2.1.1 Muestreo de Suelos

Se tomaron muestras compuestas en 15 bloques dentro de la finca, en los bloques se tomaron

de 2 a 4 puntos georeferenciados con un GPS Figura 13 - b) de alta precisión cada 100 metros

en forma cuadriculada. En cada punto se realizaron alrededor de 5 muestreos con un barreno

helicoidal como se muestra en la Figura 13 - c). En dos bloques no se muestrearon todos los

puntos debido a que la vegetación impedía ingresar. En cada punto se determinó la profundidadefectiva, el nivel freático. Se tomó alrededor de 1 kg de suelo como submuestra y de esta se

obtuvo una muestra compuesta para posteriormente realizar el análisis químico, prueba de

textura y color del suelo.

Así mismo en cada punto, con un penetrómetro digital Figura 13 – d), se midió la compactación

del suelo y con un medidor de pH de campo se midió la acidez del suelo. También fue

necesario evaluar la pedregosidad de la finca, esta se determino por observación basándose en

la escala propuesta en la guía Keys to Soil Taxonomy (USDA, 2006).

Figura 13. Actividades de muestreo de suelo.




19

Figura 14. Ubicación de las muestras tomadas para análisis del suelo (Estudio de suelos fincaBrown).




20

3.2.1.2 Descripción de perfil

Se tomaron dos perfiles ubicados en los puntos de las calicatas indicados en la Figura 14. En

cada calicata se separaron los horizontes, se midió la profundidad de cada uno con una cinta

métrica y se prosiguió a realizar la descripción del perfil.

3.2.1.3 Análisis de textura

Las muestras fueron secadas en el horno a una temperatura de 49 °C durante tres días.

Posteriormente fueron molidas para obtener 50 gr de suelo fino y se les adicionó 100 ml de

agua oxigenada a cada muestra. Se dejaron reposar durante un día para eliminar la materia

orgánica, se les añadió 600 ml de agua destilada y 100 ml de hexametafosfato de sodio.

Posteriormente se agitó cada muestra durante siete minutos, a continuación se colocó la

solución en una probeta de un litro y se aforó con agua destilada. La solución se agitó durante

un minuto y se procedió a tomar las lecturas con el hidrómetro de Bouyucus a los 40 segundos

y a las dos horas, asimismo la temperatura para contemplar las variaciones en las lecturas por

la viscosidad de la solución.

Después de obtener los datos se procedió a realizar el análisis, las lecturas del hidrómetro

fueron corregidas en función de la temperatura, si la temperatura sobrepasaba los 20 °C se le

sumaba 0,4 °C por cada grado centígrado de incremento, si la temperatura era menor a los 20

°C se restaba 0,4 °C por cada grado. Al tener las lecturas corregidas se aplicaron las siguientes

fórmulas para determinar las proporciones granulométricas, para posteriormente determinar la

textura en el triángulo de textura (Mehuys, 1995).

% de arcilla= (Lectura corregida a las 2 horas/Peso de muestra seca) x 100

% de limo= ((Lectura corregida a los 40 segundos-Lectura corregida a las 2 horas)/Peso de

muestra seca) x 100% de arena= 100%-(% de limo + % de arcilla)




21

3.2.1.4 Análisis de color

Para determinar el color fue necesario secar las submuestras de suelo, y así poder observar

mejor los colores del mismo. Cabe recalcar que para el análisis de color, las submuestras no

fueron mezcladas, sino que se determinó el color de todas estas. El color fue determinado

basándose en la tabla de colores de Munsell, también para facilitar la percepción de colores de

los lectores, se estandarizaron algunas submuestras para reducir el número de colores. Unavez obtenida los colores, con ayuda del software BabelColor Color Translator and Analyzer

(CT&A) se convirtió de código Munsell a código RGB, el cual es utilizado en el software que se

usó para realizar el mapa de color de suelo (Figura 29).

3.2.1.5 Capacidad de uso de suelos

Se realizó la clasificación taxonómica de los suelos siguiendo las normas establecidas por el

Keys to Soil Taxonomy de USDA (2006). La capacidad de uso de suelo se determino siguiendo

la metodología de Determinación de Capacidad de Uso de las Tierras de Costa Rica (MAG,

1991).

3.2.1.6 Análisis de fotografía aérea

Con el sistema de fotogrametría se tomaron algunas fotografías aéreas de la finca Brown,

Campus de la Universidad, Finca Integrada Pecuaria, Centro de Cosechas. Las fotografías de

finca Brown posteriormente fueron comparadas con los datos del estudio de fertilidad, para

correlacionar la coloración del pasto en la fotografía y los resultados del análisis de suelo.




22

4 Resultados y Discusión

A continuación se presentan los resultados del sistema de fotografía y el estudio de caso de la

finca Brown. Se detalla la producción de hidrógeno y las fotografías tomadas de diferentes

áreas de la Universidad EARTH. En el estudio de caso se muestran mapas indicando la

fertilidad del suelo, acidez extractable, textura, pedregosidad, profundidad efectiva y color.

Estas características permiten indicar la capacidad de uso de los suelos de la finca Brown.

4.1 Sistema de Fotografía

4.1.1 Producción de hidrógeno

Se logró producir el hidrógeno de una manera eficiente con el sistema de producción

desarrollado durante el proyecto. El prototipo fue rediseñado dos veces para obtener un mejor

sistema con la capacidad de inflar completamente el globo en menos tiempo.

El tercer sistema se compone de tres reactores en los que se genera la reacción para producir

el hidrógeno. Durante la prueba de producción de hidrógeno se evaluó la producción de

hidrógeno según la proporción NaOH:H2O adecuada para obtener un mayor rendimiento. Los

tres tanques fueron llenados hasta un 50 % de su volumen con latas de aluminio y porciones de

papel aluminio. En el primer tanque se coloco una mezcla 3:1 (NaOH/H2O), la reacción fue

constante durante 18 minutos y la producción de gas fue moderada. En el segundo se colocó

una mezcla 4:2; la reacción se mantuvo constante durante 22 minutos y fue la que presentó el

mejor resultado, ya que tuvo una alta producción de gas durante ese tiempo. En el caso del

tercer tanque al cual se le colocó una proporción 5:3, se determinó que esta mezcla provoca

una reacción fuerte (tanto en producción de gas como en generación de calor) y se corre el

riesgo de que supere la presión permisible del reactor y explote. La reacción en este último

tanque fue fuerte durante ocho minutos, y a partir de ese tiempo se mantuvo constante con unapresión baja.

4.1.2 Elevación del globo y captura de fotografías

El globo fue elevado tres veces, una vez con cada método de producción de hidrogeno. En las

dos primeras pruebas de elevación se alcanzó una altura aproximada de 900 m. En la última

prueba el sistema de fotografías aéreas fue elevado hasta 600 m. Se determinó que a menor

altura de vuelo, es posible obtener fotografías aéreas con mayor resolución. Las fotografías

pueden ser unidas mediante un software y obtener una fotografía que cubra un área mayor.

4.1.3 Fotografías aéreas obtenidas

En cada elevación de media hora de duración se obtuvieron aproximadamente un máximo de

200 fotografías de diferentes ángulos. Estas se procesaron posteriormente con el software de

imágenes para obtener una fotografía que cubra un área considerablemente amplia.




23

A continuación se muestran algunas fotografías obtenidas con el sistema de fotografía aérea.

Figura 15. Fotografía del PEP, sala de juegos y académico 3.

Figura 16. Logo de la Universidad EARTH en académico 2.




24

Figura 17. Complejo deportivo, transportes y almacén general.

Figura 18. Finca integrada pecuaria.




25

Las siguientes figuras son fotografías editadas con el propósito de abarcar una mayor área.

Figura 19. Fotografía del campus de la Universidad EARTH




26

Figura 20. Fotografía de: Taller didáctico, complejo deportivo, empacadora de banano y centrode cosechas.




27

Figura 21. Fotografía de sección de finca Brown en la parte inferior y cultivo de palmito en partesuperior.




28

Figura 22. Fotografía de la finca integrada pecuaria de la Universidad EARTH.

4.2 Estudio de Caso

Agrupando y relacionando todos los resultados, fue posible determinar y clasificar secciones de

la finca de acuerdo a su capacidad de uso de suelo. Esta clasificación fue realizada de acuerdoa las normas establecidas en la metodología de Determinación de Capacidad de Uso de Tierras

de Costa Rica (MAG, 1991).

Para el mejor entendimiento de los resultados de las variables obtenidos en la finca se

elaboraron mapas con el programa Surfer 8.0, utilizando un sistema de interpolación llamado

Kriging lineal , es un modelo geoestadístico que utiliza un semivariograma para la obtención de

datos interpolados.

4.2.1 Acidez extractable

En la Figura 24 se observa que la acidez extractable en la parte sur oeste de la finca Brown no

tiene problemas significativos, en el resto de la finca se puede realizar un encalamiento para

mejorar esta propiedad, debe considerarse que por cada unidad arriba de 0,5 cmol(+)/kg de

acidez extractable debe aplicarse una tonelada de CaCo3.




29

Figura 23. Mapa de Acidez Extractable (Estudio de suelo finca Brown).

4.2.2 Textura

En la Figura 25 se presenta el análisis de textura efectuado en la finca Brown, se puede

observar que la mayor parte de la finca está conformada por una textura franco limosa, la

textura de estos suelos se encuentra entre un rango de liviano a moderadamente liviano, esta

textura franca que se presenta permite inferir en que los suelos tienen alta retención de

humedad.




30

Figura 24. Mapas de textura (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.3 Profundidad efectiva

La profundidad efectiva es una variable que se relaciona con la capacidad de penetración de las

raíces, es fundamental que los cultivos tengan un buen desarrollo radicular para obtener

buenos rendimientos, en la Figura 26 se puede observar cómo está distribuida la profundidad

efectiva en la finca, se puede observar que la mayoría del área cuenta con una profundidad

efectiva deficiente.




31

Figura 25. Mapa de profundidad efectiva (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.4 Pedregosidad

En la Figura 27 se puede observar el alto grado de pedregosidad que posee. Se encontraron

áreas en las que la alta pedregosidad dificulta gravemente cualquier uso agrícola que se

pretenda implementar en la finca.




32

Figura 26. Mapa de pedregosidad (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.5 Compactación

La compactación es una variable directamente relacionada con la profundidad efectiva del

suelo, en la Figura 28 se puede observar que la mayor parte del área presenta una

compactación por arriba de los 750 PSI, Según Rooney (2000), un valor de compactación

mayor a 750 PSI impide drásticamente el crecimiento radical.




33

Figura 27. Mapa de compactación (Estudio de suelos, finca Brown).

4.2.6 Color

En la Figura 29 se puede observar la coloración del suelo seco que se observo en el

laboratorio, se pueden observar algunos suelos de color gris correspondientes a los colores

Munsell, 10YR5/2, 10YR5/3 y 10YR6/4, estos suelos han estado expuestos a un proceso de

gleyzación, proceso durante el cual se da un gran cambio en las propiedades químicas del

suelo, principalmente la reducción del hierro, tornándose en coloraciones grisáceas y verdosas,

estos suelos no son recomendables para la agricultura ya que tienen poco intercambio gaseoso

y provocan asfixia en los cultivos.




34

Figura 28. Mapa del color del suelo en seco (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.7 Fertilidad

En el Cuadro 2 se pueden observar los resultados del análisis químico de suelos, el horizonte A

y B, corresponden a la calicata ubicada en el bloque de muestreo C6, se puede observar que la

acides fluctúa entre ácido y ligeramente ácido, el bloque 2 presento una acidez extractable

bastante alta de 3.6 cmol+/L lo cual significa que es necesario aplicar hasta 3100 kg de CaCo 3.

De manera general se puede determinar que la capacidad de intercambio catiónico efectivo se

encuentra en un nivel moderado, esta variable es de suma importancia para el adecuado

desarrollo del cultivo.




35

Cuadro 2. Análisis químico de suelos mediante el método de Olsen modificado/KCl 1N.

Muestra pH Ac. Ext. K Ca Mg P Fe Cu Zn Mn C N C/N MO

cmol+/L mg/L %

B1 5,1 1,0 0,2 4,4 2,26 8,8 250 7 5 71 3,2 0,3 12,6 5,4B2 4,9 3,6 0,2 4,0 1,9 1,6 195 9 3 67 2,6 0,2 12,3 4,4

B3 5,0 2,5 0,1 4,6 2,2 4,5 365 10 4 125 2,4 0,2 13,5 4,2

B4 5,0 1,0 0,2 5,7 2,9 3,8 289 7 4 39 3,7 0,3 11,9 6,3

B5 5,2 0,9 0,3 5,7 2,6 4,9 313 8 3 40 2,3 0,2 12,9 4,0

B6 5,3 0,5 0,4 4,7 2,5 5,9 291 10 5 68 2,6 0,2 15,4 4,5

B7 5,3 1,0 0,1 4,1 2,3 1,4 249 10 3 72 3,1 0,2 20,4 5,2

B8 5,1 2,0 0,1 5,4 2,8 30,7 312 9 3 112 2,0 0,2 12,5 3,4

B9 5,3 0,6 0,1 5,1 2,7 2,4 252 8 2 52 4,1 0,3 12,8 7,0

B10 5,5 0,4 0,2 5,8 2,5 4,3 191 10 3 11 4,7 0,3 13,9 8,1

B11 5,3 0,6 0,2 4,4 2,3 4,4 314 10 5 33 6,6 0,6 11,9 11,2

B12 5,3 0,5 0,1 4,4 2,7 2,5 278 13 5 62 4,0 0,3 12,0 6,8

B13 5,0 1,5 0,2 4,5 1,8 8,0 468 13 5 58 3,1 0,2 12,8 5,2

B14 5,4 0,6 0,3 5,8 1,7 5,9 285 15 5 29 2,2 0,2 13,7 3,7

B15 5,6 0,2 0,2 6,9 1,8 10,3 317 11 3 5 4,6 0,4 10,9 7,8

HA 5,0 3,3 0,1 4,4 3,0 3,3 340 11 3 94 2,6 0,3 10,5 4,5HB 5,3 1,0 0,1 9,0 9,5 2,7 161 11 2 128 0,6 0,0 30,0 1,0

A continuación se muestran los mapas de curvas de los elementos mayores, a excepción del

nitrógeno, ya que es un elemento que no se da en los análisis químicos debido a su alta

volatilidad y lixiviación, por lo que siempre se recomienda aplicar todo el nitrógeno requerido por

el cultivo.

4.2.7.1 Fosforo

Los suelos de la finca muestran cantidades bajas de fosforo disponible, esto está altamente

relacionado con el origen de los suelos, ya que estos fueron formados a partir de procesos

volcánicos, por lo regular estos suelos tienden a fijar el fosforo, por lo que es recomendablerealizar las aplicaciones de fosforo de manera gradual, para evitar mayor fijación de fosforo y

también mantener el pH en un rango neutral, en la Figura 30 se puede observar la distribución

de este elemento en la finca.




36

Figura 29. Mapa de fósforo (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.7.2 Potasio

El potasio resulto estar muy por debajo del rango óptimo, que es entre 0,2 y 0,6 cmol(+)/kg,cabe mencionar que no todos los cultivos son sensibles a las aplicaciones de potasio, a menos

de que se apliquen en altas cantidades.




37

Figura 30. Mapa de potasio (Estudio de suelos finca Brown).

4.2.8 Capacidad de uso de suelo

En base a los resultados obtenidos de las diferentes características físicas y químicas de los

suelos de la finca Brown, se determino que existen dos unidades de manejo en la finca:

IVs13d1 y Vs13d12.




38

La unidad de Clase IVs13d1 tiene fuertes limitaciones por profundidad efectiva reducida (s1),

alta pedregosidad (s3) y problemas de drenaje (d1) y la unidad de Clase Vs13d12 tiene fuertes

limitaciones por profundidad efectiva reducida (s1), pedregosidad (s3), problemas de drenaje

(d1) y riesgo de inundación (d2).

Los suelos clase IV son limitados para la producción agrícola, son aptos para plantaciones de

baja exigencia, como los pastos y los sistemas forestales, es posible mejorar este suelo, perocon altos costos en prácticas culturales, principalmente para implementar un adecuado sistema

de drenaje que permita reducir el exceso de humedad.

La clase V presenta limitaciones más serias para la agricultura, por lo que se debe limitar al

establecimiento de plantaciones forestal, también la profundidad efectiva es reducida, por lo que

no sería posible un buen desarrollo radicular de los cultivos, es la parte más baja de la finca, por

lo que es la que presenta mayores problemas de drenaje.

En la Figura 32 se pueden observar los limites de cada unidad de manejo identificada en la

finca Brown.

Figura 31. Mapa de capacidad de uso finca Brown (Estudio de suelos finca Brown).




39

4.3 Conclusiones y recomendaciones

Se logró cumplir con los objetivos propuestos, obteniendo un sistema de fotografía aérea de

bajo costo capaz de tomar fotografías de alta resolución. Se aplicaron exitosamente los

principios de agricultura de precisión en el estudio de caso. Se determinó la capacidad de uso

de los suelos de la finca Brown. A continuación se puntualiza cada una de las conclusiones y

las recomendaciones que se consideraron pertinentes.Producción de Gas

• Se diseñó un sistema para producción de hidrogeno que funciona mediante la reacción de

hidróxido de sodio y aluminio, siendo este método de menor costo (224 %) que utilizando

helio.

• Se recomienda una proporción 4:2 NaOH:H2O porque se obtiene mayor cantidad de

hidrogeno.

• Se recomienda realizar un análisis químico de los residuos de la reacción que se da en la

producción de hidrógeno, para determinar el grado de contaminación y poder realizar unmanejo más adecuado de este residuo.

• Se recomienda la utilización de materiales que resistan mayor presión para el manejo de

gases como acero inoxidable en la elaboración del sistema de producción de hidrogeno.

• El hidrógeno puede ser almacenado en el globo para reducir costos, se debe tener

precaución de colocar el globo en un lugar seguro.

• Sistema de fotografía

• El sistema de fotografía aérea tiene la capacidad de tomar fotografías hasta 900 m de altura

con una resolución de 12,1 mega pixeles.

• No es necesario tomar las fotografías hasta los 900 metros para obtener fotografías

amplias, ya que tomándolas a alturas más bajas, es posible obtener fotografías con mayor

resolución y posteriormente se pueden unir mediante un software.

• Es recomendable utilizar el sistema de fotografía a inicios de la mañana cuando no hay

vientos fuertes, para que este no interfiera con la calidad de las fotografías.

• Esta tecnología permite que pequeños y medianos agricultores puedan tener acceso a

fotografías aéreas que les permitan tomar decisiones de manejo más adecuadas.

• Con las fotografías aéreas es posible delimitar las áreas de producción y poder calcular las

dosis de insumos más adecuadamente.

• Con este sistema es posible determinar las áreas de producción exactas con mayor

facilidad, sin tener que recurrir a métodos topográficos de alto costo.

• Esta tecnología no solo puede usarse en agricultura, también podría servir para el sector

turístico, gubernamental e industrial.




5 Lista de Referencias Bibliográficas

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