Digitalización aplicada a los sectores productivos (Ciclo Medio) – Sesión 7

U.T. 2: LA 4ª REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

Sesión 7: Introducción a los Sistemas Ciberfísicos (CPS)

CE 2 a)

1. ¿Qué son los Sistemas Ciberfísicos (CPS)?

• Los sistemas ciberfísicos (CPS) son sistemas que combinan procesos físicos (p.ej: un sistema de riego), con tecnología computacional. En ellos, la tecnología y las redes de comunicación controlan y observan los procesos físicos mediante un intercambio constante de información.

• Componentes de los CPS:
  • Sensores: Dispositivos que recogen datos del entorno físico.
  • Actuadores: Elementos que ejecutan acciones físicas basadas en las decisiones computacionales.
  • Controladores: Unidades de procesamiento que analizan los datos y toman decisiones.
  • Redes de comunicación: Sistemas que permiten la transferencia de datos entre los componentes.

2. Ejemplos de Sistemas Ciberfísicos en la Industria

• Fabricación Inteligente:
  • Se usan los Sistemas Ciberfísicos para monitorear y controlar procesos de producción en tiempo real.
  • Beneficios: Aumento de la eficiencia, reducción de desperdicios, mejora en la calidad del producto.
  • Ejemplo: Líneas de ensamblaje automatizadas en la industria automotriz.

• Agricultura de Precisión:
  • Se utilizan los Sistemas Ciberfísicos para gestionar cultivos y recursos agrícolas de manera precisa.
  • Beneficios: Optimización del uso de agua y fertilizantes, aumento de la productividad, reducción del impacto ambiental.
  • Ejemplo: Sensores de humedad del suelo y sistemas de riego automatizados.

3. Ejemplos de Sistemas Ciberfísicos en Jardinería

• Riego Inteligente:
  • Son sistemas que utilizan sensores de humedad del suelo para ajustar automáticamente el riego de plantas.
  • Beneficios: Ahorro de agua, mejora en la salud de las plantas, reducción del tiempo y esfuerzo manual.
• Monitoreo de Plantas:
  • Se utilizan sensores para monitorear la salud de las plantas, incluyendo humedad, temperatura y luz.
  • Beneficios: Detección temprana de problemas, optimización de las condiciones de crecimiento, reducción del uso de recursos.

Otros ejemplos en agricultura y jardinería:

• Sensores de velocidad del viento para controlar la ventilación de invernaderos:
  • Estos sistemas utilizan sensores para medir la velocidad del viento alrededor del invernadero.
  • Si el viento es muy fuerte, los sensores envían una señal a un sistema automatizado que cierra las ventilaciones o persianas del invernadero para proteger las plantas.
  • Si el viento es suave o inexistente, el sistema puede abrirlas para mantener una buena circulación de aire, ayudando a controlar la temperatura y la humedad en el interior.

• Sensores de humedad ambiental en el interior de un invernadero:
  • Estos sensores miden la humedad en el aire dentro del invernadero.
  • Si la humedad es muy baja, el sistema puede activar rociadores o humidificadores para aumentar la humedad y proteger las plantas de condiciones secas.
  • Si la humedad es demasiado alta, el sistema puede activar ventiladores o abrir ventanas para evitar problemas como el moho o enfermedades en las plantas.

• Sensores de luz para ajustar la sombra en cultivos:
  • En algunos invernaderos o sistemas de cultivo al aire libre, se instalan sensores que miden la cantidad de luz que reciben las plantas.
  • Si el sol está muy fuerte, el sistema puede desplegar toldos o pantallas para reducir la luz directa y evitar que las plantas se quemen.
  • Si está nublado o al atardecer, el sistema retrae los toldos para permitir que las plantas reciban más luz natural.

• Sensores de nutrientes en el suelo:
  • Este sistema utiliza sensores que detectan los niveles de nutrientes en el suelo, como nitrógeno, fósforo y potasio, que son esenciales para el crecimiento de las plantas.
  • Cuando los niveles son bajos, el sistema puede activar la fertilización automática, liberando nutrientes en el suelo para mantener un crecimiento saludable y evitar que las plantas se debiliten.

• Drones para monitoreo de cultivos:
  • Los drones son sistemas ciberfísicos que vuelan sobre los campos y capturan imágenes de las plantas, el suelo y las condiciones generales del cultivo.
  • Usando estas imágenes y otros datos, el sistema puede detectar zonas con estrés hídrico, enfermedades o falta de nutrientes.
  • Esto permite a los agricultores tomar decisiones más informadas sobre qué áreas necesitan más atención y optimizar el uso de recursos.

Actividad para la Semana 7

• Tarea de investigación:

Investiga en tu Centro qué Sistema o Sistemas Ciberfísicos hay instalados en alguna de las instalaciones (invernaderos, cabezal de riego, campo, etc).

Indica qué tipo de sensor es y para qué sirve. Haz un par de fotos del mismo y sube toda la información más las fotos al Aula virtual.

Demostración Práctica:

Sistema de riego automático con Arduino.