Desarrollo conceptual y simulación de un sistema de regulación climática de invernadero basado en PLC utilizando datos sintéticos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.53591/easi.V3i2.2446

Palabras clave:

Greenhouse automation, Climate control, Programmable logic controller (PLC), Human–machine interface (HMI), System simulation

Resumen

Este artículo presenta el diseño conceptual y la simulación de un sistema automatizado de control climático de invernaderos para el cultivo de melón en la región costera de Ecuador. La propuesta se basa en el uso de controladores lógicos programables (PLC) y una interfaz hombre-máquina (HMI), desarrollada íntegramente en un entorno de simulación con datos sintéticos y supuestos de ingeniería predefinidos. El sistema está diseñado para regular variables ambientales críticas como la temperatura del aire, la humedad relativa y la humedad del suelo mediante una lógica de control estructurada y modular implementada en lenguaje Ladder. La metodología adoptada prioriza la validación lógica y funcional del sistema sin depender de sensores físicos ni pruebas de campo, lo que permite evaluar la coherencia operativa en diferentes escenarios ambientales simulados. Los resultados demuestran un comportamiento estable y consistente del sistema, con respuestas automáticas adecuadas a condiciones de estrés térmico e hídrico. Además, la estrategia de control propuesta muestra posibles mejoras en la eficiencia del uso del agua y la estabilidad del microclima del invernadero. Este estudio representa una contribución preliminar, no experimental, que proporciona una base estructurada para futuras etapas de implementación física, validación de campo e integración de tecnologías avanzadas en sistemas de automatización de invernaderos agroindustriales.

Biografía del autor/a

  • Franklin Cesar Ramírez-Baquerizo, Universidad Estatal Península de Santa Elena

    Ingeniero Electricista, especialidad en Electrónica y Automatización Industrial con Maestría en Electrónica y Automatización, estudios de pregrado en la ESPOL y posgrado en la UPSE, con 5 años de experiencia laboral en el área de Sistemas de automatización y protección contra incendio, generadores eléctricos, convertidores de frecuencia de media y baja tensión, 5 años de experiencia docente en instituciones de nivel terciario, impartiendo materias básicas y especializadas, dentro de la docencia participé en el departamento de Extensión Comunitaria del CETNAV en el programa “Mi Pesca Segura” en el proyecto de la carrera eléctrica “Ilumino Mi Pista”, capacitaciones en el área laboral brindadas por el Ministerio de Trabajo, certificados de cursos impartidos por el CES, mi principal fortaleza son las materias básicas para que puedan ser complementadas en cursos superiores sin ningún problema.

  • Oscar Carrasco Agraces, Universidad Estatal Península de Santa Elena, Universidad de Guayaquil

    Ingeniero en Telecomunicaciones con mención en Gestión Empresarial 
    (2003), Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, Ecuador. Máster 
    en Electrónica y Automatización (2024), UPSE, Ecuador. Diplomado en 
    Gestión del Mantenimiento (2010), SEAS España, y Diplomado en 
    Automatización Industrial (2011), Siemens S.A. Profesional con más de 
    20 años de experiencia en dirección de proyectos de automatización y 
    mantenimiento industrial, aplicando metodologías predictivas y ágiles. 
    Ha ejercido como docente universitario y coordinador académico en 
    programas de Automatización y Control. Actualmente se desempeña 
    como Project Manager y Vicepresidente de Desarrollo Profesional del 
    Capítulo PMI Guayas. Áreas de experticia: Dirección de Proyectos, 
    Transformación Digital, Automatización Industrial y Gestión del 
    Mantenimiento. 

  • Freddy Pincay-Bohórquez, Universidad de Guayaquil

    Ingeniero en sistemas computacionales de la universidad de Guayaquil, 
    máster en modelado computacional en ingeniería de la universidad de 
    Cádiz. Docente universitario con 14 años de experiencia, Gestor general 
    de personal académico de la facultad de Ingeniería industrial de la 
    universidad de Guayaquil, director de tesis de grado. Capacitador de 
    herramientas tecnológicas, programador de microcontroladores. 

  • Luis Pilacuan-Bonete, Universidad de Guayaquil

    Doctor en Estadística Aplicada por la Universidad de Salamanca en 
    España, Docente e Investigador Acreditado por la Senescyt. 
    Actualmente Co-Editor General de Revistas Científicas de la Universidad 
    de Guayaquil. Desde el año 2017, ha sido docente investigador en la 
    Universidad de Guayaquil, contribuyendo con su experiencia en el 
    ámbito académico y científico. Además, ha dirigido tesis de maestría en 
    estadística aplicada y de grado en ingeniería, demostrando su liderazgo 
    en la formación de nuevos profesionales y su compromiso con el 
    desarrollo académico. Su perfil destaca por su especialización en 
    estadística aplicada, su gestión en investigación y su contribución a la 
    formación de estudiantes de posgrado y pregrado.

Referencias

Albuja-Illescas, L. M., Gómez-Cabezas, M., Jácome-Aguirre, G., Aragón-Suárez, J. P., Jiménez-Lao, R., Peña-Fernández, A., & Lao, M. T. (2025). Microclimate Characterization of a Low-Tech Greenhouse During a Tomato Crop (Solanum lycopersicum L.) Production Cycle in Chaltura, Imbabura. Plants, 14(23). https://doi.org/10.3390/plants14233702

Alsayaydeh, J. A. J., Yusof, M. F., Hern, C. K., Ahmad, M. R., Shkarupylo, V., & Herawan, S. G. (2023). Greenhouse horticulture automation with crops protection by using Arduino. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 14(10). https://doi.org/10.14569/IJACSA.2023.0141013

Ardiansah, I., Calibra, R. G., Bafdal, N., Bono, A., Suryadi, E., & Nurhasanah, S. (2022). An IoT-enabled design for real-time water quality monitoring and control of greenhouse irrigation systems. INMATEH – Agricultural Engineering, 68(3). https://doi.org/10.35633/inmateh-69-39

Ardiansah, I., Nusantara, E. V., Putri, S. H., & Permana, R. H. (2024). A study on microclimate monitoring and control inside greenhouse using fans automation. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 33(1), 101–112. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v33.i1.pp101-112

Attia, M., Belghar, N., Driss, Z., & Soltani, K. (2025). Automated Hydroponic System Measurement for Smart Greenhouses in Algeria. Solar Energy and Sustainable Development Journal, 14(1), 111–130. https://doi.org/10.51646/jsesd.v14i1.306

Belovski, I., Mihalev, T., Koleva, E., & Mandadzhiev, A. (2025). Arduino-Based Sensor System Prototype for Microclimate Monitoring of an Experimental Greenhouse. Engineering Proceedings, 104(1), 54. https://doi.org/10.3390/engproc2025104054

Benique, M. A. R., Falcon Teves, L. E., & Vasquez Ortiz, E. A. (2025). Smart irrigation system with internet of things for rose cultivation in a basic greenhouse in Canchis, Cusco. International Journal of Reconfigurable and Embedded Systems, 14(3), 754–765. https://doi.org/10.11591/ijres.v14.i3.pp754-765

Carrasco Agraces, O. O. (2024). Desarrollo de un sistema de automatización de un invernadero para cultivo de melones en el cantón Lomas de Sargentillo [Tesis de maestría, Universidad Estatal Península de Santa Elena]. Repositorio Institucional UPSE. https://repositorio.upse.edu.ec/items/a812136b-e621-47ac-8bf9-0da28be50d2a.

Maravić Čisar, S., Stanić Molcer, P., & Pinter, R. (2025). Design and implementation of an IoT-based smart irrigation system for sustainable agriculture. Acta Polytechnica Hungarica, 22(12), 1–14. https://acta.uni-obuda.hu/MaravicCisar_StanicMolcer_Pinter_164.pdf

Dudnyk, A., Pasichnyk, N., Yakymenko, I., Lendiel, T., Witaszek, K., Durczak, K., & Czekała, W. (2025). Smart Resource Management and Energy-Efficient Regimes for Greenhouse Vegetable Production. Energies, 18(17), 4690. https://doi.org/10.3390/en18174690

Edan, Y., Adamides, G., & Oberti, R. (2023). Agriculture Automation. Springer Handbooks of Automation: Vol. Part F674 (pp. 1055-1078). Springer Science and Business Media Deutschland GmbH. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96729-1_49

Ezurike, B. O., Ajah, S. A., Ijeh, I. C., Nwawelu, U. N., Chuks, C., Nwokenkwo, U., & Okoronkwo, C. A. (2025). Numerical modeling and thermal analysis of an energy-efficient smart greenhouse. Energy Science & Engineering. Advance online publication. https://doi.org/10.1002/ese3.70248

García-Chica, A., Chica, R. M., Caparros-Mancera, J. J., Giménez-Fernández, A., & Torres-Moreno, J. L. (2025). Future of smart greenhouses in Almería: Farmers’ perspectives and fuzzy logic-based evaluation. Smart Agricultural Technology, 12, 101515. https://doi.org/10.1016/j.atech.2025.101515

Hooshmand, A. H. (2025). Smart modular greenhouse control via IoT, LabVIEW, and PSO-PID integration. Computers and Electrical Engineering, 128(Part B), 110713. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2025.110713

Huynh, H. X., Tran, L. N., & Duong-Trung, N. (2023). Smart greenhouse construction and irrigation control system for optimal Brassica juncea development. PLOS ONE, 18(10), e0292971. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0292971

Jaliyagoda, N., Lokuge, S., Gunathilake, P. M. P. C., Amaratunga, K. S. P., Weerakkody, W. A. P., Bandaranayake, P. C. G., & Bandaranayake, A. U. (2023). Internet of things (IoT) for smart agriculture: Assembling and assessment of a low-cost IoT system for polytunnels. PLOS ONE, 18(5), e0278440. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0278440

Mishra, R. K., Dash, A. R., & Panda, A. K. (2025). IoT-enabled smart farming: A cloud-based approach for polyhouse automation. Expert Systems with Applications, 279, 127358. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2025.127358

Naagarajan, R. A., & Streif, S. (2025). Enhancing greenhouse management with interpretable AI: A natural language interface for advanced and optimization-based control. Smart Agricultural Technology, 11, 101041. https://doi.org/10.1016/j.atech.2025.101041

Pizzileo, G., Colizzi, L., Guerriero, E., Adamo, T., & Chiriacò, M. V. (2025). Resource use efficiency and environmental sustainability in greenhouse agriculture through IoT-based irrigation and fertilization management. Smart Agricultural Technology, 12, 101180. https://doi.org/10.1016/j.atech.2025.101180

Rocamora-Osorio, C., Aragon-Rodriguez, F., Codes-Alcaraz, A. M., & Ferrández-Pastor, F.-J. (2025). Automated IoT-Based Monitoring of Industrial Hemp in Greenhouses Using Open-Source Systems and Computer Vision. AgriEngineering, 7(9), 272. https://doi.org/10.3390/agriengineering7090272

Rodríguez-Nieto, D., Navas, E., & Fernández, R. (2025). Automated seeding in hydroponic greenhouse with a dual-arm robotic system. IEEE Access, 13, 1–14. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3541954

Săcăleanu, D.-I., Matache, M.-G., Roșu, Ș.-G., Florea, B.-C., Manciu, I.-P., & Perișoară, L.-A. (2024). IoT-Enhanced Decision Support System for Real-Time Greenhouse Microclimate Monitoring and Control. Technologies, 12(11), 230. https://doi.org/10.3390/technologies12110230

Traiphat, W., Nramat, W., Sukruan, P., Utaprom, P., Piamboriboon, P., & Naramat, S. (2025). Experiments comparing the efficency between watering vegetable crops with traditional methods and automatic watering systems. EUREKA: Physics and Engineering, (1), 66-74. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2025.003657

Venkataramanan, V., Pimpale, M., Kapure, V., Mishra, P., Rokade, A., Bhushan, T., & Singh, J. (2025). A Hybrid IoT and Machine Learning Framework for Smart Greenhouse Automation in Sustainable Agriculture. International Research Journal of Multidisciplinary Technovation, 7(4), 58-69.

https://doi.org/10.54392/irjmt2545

Publicado

05-01-2026

Cómo citar

Ramírez Baquerizo, F. C., Carrasco Agraces, O., Pincay-Bohórquez, F., & Pilacuan-Bonete, L. (2026). Desarrollo conceptual y simulación de un sistema de regulación climática de invernadero basado en PLC utilizando datos sintéticos. EASI: Ingeniería Y Ciencias Aplicadas En La Industria, 4(3), 40-53. https://doi.org/10.53591/easi.V3i2.2446