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Integrantes: Marco Silva, Carlos Carvajal 1.Tema Riego Inteligente. Revisión bibliográfica 2.Introducción En las últimas décadas, el aumento de la demanda de recursos hídricos debido al crecimiento p oblacional y a la intensificación de la agricultura ha llevado a la búsqueda de soluciones más efic ientes y sostenibles para el manejo del agua. En este contexto, el riego inteligente ha emergido como una tecnología clave que combina sensores, automatización y análisis de datos para opti mizar el uso del agua en la agricultura. A diferencia de los métodos tradicionales, el riego intelig ente permite un control preciso y adaptativo, ajustándose a las necesidades específicas de las pl antas en tiempo real y reduciendo el desperdicio de agua. Debido al crecimiento de la población, la expansión urbana, la industrialización y el cambio climático, es necesario mejorar la eficiencia en el uso del agua y redistribuirla en las regiones con escasez, en un rango del 25% al 40%. En la mayoría de los casos, se espera que esta redistribución provenga de la agricultura, ya que es el sector que más consume agua a nivel global. Los fenómenos climáticos extremos son cada vez más frecuentes, provocando períodos de sequía más intensos y prolongados en diversas partes del mundo, lo que afecta especialmente a sectores como la agricultura bajo riego, que dependen en gran medida del clima y requieren una alta demanda de agua. En el marco de la gestión integral del agua, no basta con identificar los usos directos del recurso; es fundamental también analizar toda la cadena de suministro. Esto permite vincular los impactos ambientales de un sistema productivo con cada unidad de producto de consumo, lo que contribuye a una mejor comprensión de la dimensión global del agua dulce. La Huella Hídrica (HH) es un indicador de sostenibilidad que permite medir el impacto del sector agropecuario en el medio ambiente, al calcular y analizar el volumen de agua utilizada directa o indirectamente en un proceso productivo, diferenciando los distintos usos del recurso hídrico y el impacto de diversas prácticas de manejo. Evaluar este indicador, además de cuantificar la magnitud del uso de recursos naturales, ayuda a identificar los puntos críticos de mayor impacto, lo que permite detectar riesgos potenciales para el sector y, a partir de ellos, desarrollar y validar estrategias que conduzcan a sistemas más eficientes y sostenibles desde el punto de vista ambiental. El desarrollo de tecnologías avanzadas, como el Internet de las Cosas (IoT), la inteligencia artifici al (IA) y la teledetección, ha sido fundamental para el progreso del riego inteligente. Estas herra mientas permiten la recolección y el análisis de grandes volúmenes de datos sobre las condicion es del suelo, el clima y las características de las plantas, lo que a su vez facilita la toma de decisi ones informadas. La integración de estas tecnologías no solo optimiza el uso del agua, sino que también mejora la eficiencia energética y reduce los costos operativos, contribuyendo a una agr icultura más sostenible y competitiva.
Sin embargo, a pesar de los beneficios prometedores del riego inteligente, su adopción generali zada enfrenta varios desafíos. Estos incluyen los altos costos iniciales de implementación, la nec esidad de capacitación técnica para los agricultores y las limitaciones en la infraestructura tecno lógica en áreas rurales. Además, existen preocupaciones sobre la seguridad de los datos y la pri vacidad, así como sobre la adaptabilidad de estas tecnologías a diferentes condiciones agrícolas y climáticas. Este artículo de revisión se enfoca en explorar estos temas, proporcionando una vi sión integral de las oportunidades y barreras que enfrenta el riego inteligente, y ofreciendo per spectivas para su futuro desarrollo 3.Metodología Para llevar a cabo esta revisión sobre riego inteligente, se siguió una metodología sistemática q ue incluye la búsqueda, selección y análisis de la literatura científica relevante publicada en los últimos diez años. El proceso se dividió en las siguientes etapas: 1.Búsqueda de Literatura: Se realizaron búsquedas exhaustivas en bases de datos académicas r econocidas, como Web of Science, Scopus, y Google Scholar. Se utilizaron palabras clave como " riego inteligente", "tecnologías de riego", "sensores en agricultura", "Internet de las Cosas en ag ricultura", y "eficiencia hídrica". También se incluyeron términos relacionados como "inteligenci a artificial en riego" y "automatización del riego". 2.Criterios de Inclusión y Exclusión: Se establecieron criterios específicos para la inclusión de est udios en la revisión. Se seleccionaron artículos que abordaran directamente las tecnologías y m etodologías del riego inteligente, su impacto en la eficiencia del uso del agua, la productividad a grícola y la sostenibilidad ambiental. Se excluyeron estudios que no presentaran datos empírico s o que no estuvieran relacionados con la agricultura. Además, se priorizaron aquellos artículos revisados por pares y publicados en revistas de alto impacto.
- Revisión y Análisis Crítico: Los estudios seleccionados fueron revisados críticamente, centrán dose en los avances tecnológicos recientes, las aplicaciones prácticas y los resultados obtenidos en diversas condiciones agrícolas. Se evaluaron también los desafíos reportados en la impleme ntación de estas tecnologías, incluyendo los costos, las barreras técnicas, y las implicaciones par a la sostenibilidad.
- Síntesis de Resultados: Los hallazgos se sintetizaron en temas clave que abordan las principal es tendencias en el riego inteligente, sus beneficios potenciales y las barreras para su adopción. Además, se identificaron lagunas en la literatura actual, sugiriendo áreas para futuras investiga ciones.
- Validación y Fiabilidad: Para asegurar la fiabilidad de la revisión, se compararon los resultado s obtenidos con otras revisiones recientes y se discutieron con expertos en el campo. Además, s e realizaron consultas con profesionales de la agricultura para evaluar la aplicabilidad 4.Desarrollo del contenido, con citas normas APA La investigación actual se centra en la optimización de sistemas de riego automático para los cultivos de mora "Rubus ulmifolius". Esto incluye el estudio de la humedad del suelo para el uso
prácticas que permitan un uso eficiente de los mismos, van a resultar en menor impacto en cuerpos de agua. Sobre estos tres puntos críticos se sugieren las siguientes prácticas de manejo para mitigar los impactos en el uso del agua por el cultivo: Suministro controlado y monitoreo de riego La reducción del uso de agua en los sistemas productivos de arroz requiere de la implementación de mecanismos y herramientas que permitan controlar y monitorear el ingreso y salida del agua en las parcelas, con el fin de determinar el desempeño del riego. En la actualidad, con el uso de nuevas tecnologías, algunas de las herramientas que se han propuesto incorporan el uso de sistemas de información geográfica (SIG) y agricultura de precisión. El uso de herramientas como Arcgis proporcionan en tiempo real información de la uniformidad en la distribución del agua en el lote, y a su vez permite determinar la existencia de déficits o excesos para ser corregidos en los próximos periodos del cultivo. Diseño de sistemas productivos más eficientes. En los sistemas productivos, los productores pueden implementar diferentes acciones que permitirán un uso más eficiente del agua. Por ejemplo, una adecuada preparación de suelo, incluyendo las labores de labranza y la nivelación laser, puede generar una reducción significativa en el uso del agua como es el caso de la tecnología AMTEC en Colombia. AMTEC (Adopción Masiva de Tecnología) es un programa que incluye labores de campo tales como adecuación de suelos con landplane, caballones con nivelación laser y manejo controlado del caudal de entrada. Evaluaciones realizadas comparando los sistemas tradicionales versus los sistemas con AMTEC han indicado que con la utilización de estas prácticas se puede alcanzar un ahorro de hasta 42% de agua de riego. Esta reducción junto a los incrementos de la producción refleja una reducción de la HH del 39% (1327 m3/ton en AMTEC y 2164 m3/ton en sistema tradicional). De igual forma, es importante la conformación y adecuación de canales de riego, especialmente en las regiones donde el ingreso de agua se realiza sin intermitencias. Realizar esto en los lotes mejorará la entrada y salida del recurso hídrico, incrementando la eficiencia del uso del agua, además de reducir la eliminación por efecto de la escorrentía de nutrientes. Programación adecuada del riego El riego fraccionado es otra práctica que ha mostrado incrementos en la eficiencia del uso del agua, no solo al reducir su uso, si no, también al incrementar el rendimiento, disminuyendo así el indicador de huella hídrica. Trabajos previos en Cuba, evaluaron plantas que permanecieron en condiciones inundadas durante todo su ciclo y plantas que se sometieron a suspensión de la lámina de agua por un periodo de 15 días en tres momentos diferentes de la etapa de ahijamiento. La suspensión de la lámina de agua incrementó el rendimiento agrícola entre un 16 y 32 %, con respecto al control inundado y el rendimiento industrial fue de un 67 %. Los porcentajes mayores de granos enteros se lograron en los tratamientos sometidos a suspensión de la lámina, alcanzándose los mejores resultados con la suspensión a los 30 DDT. Este manejo permitió un ahorro de agua aproximadamente de 1931,4 m3/ha, respecto al tratamiento inundado. Uso racional de fertilizantes El componente de huella gris es el segundo de mayor importancia en la evaluación de huella hídrica para el arroz en las zonas evaluadas, siendo especialmente el uso de fertilizantes nitrogenados uno de los procesos que generó mayor impacto. Una de las estrategias es encontrar alternativas de manejo que mejoren la eficiencia de la fertilización, tales como el manejo de la fertilización con base en el análisis de los suelos, el fraccionamiento de las aplicaciones, el uso de materiales recubiertos de lenta liberación, la incorporación de especies fijadoras de nitrógeno en rotación, entre otras. Así mismo, por la alta contribución que tienen los
plaguicidas en el componente de huella gris, también se deben realizar prácticas en el cultivo para reducir las aplicaciones. Algunas de las alternativas es emplear los umbrales de acción para la toma de decisiones en cuanto a aplicaciones, mantener las dosis recomendadas. Uso racional de plaguicidas La contaminación del agua por la aplicación de plaguicidas está dada por el potencial de lixiviación que presentan los productos. Este potencial depende especialmente de dos propiedades que presentan todos los plaguicidas, el Koc y el DT50. El coeficiente de partición suelo-agua denominado Koc es un indicador de la capacidad de absorción de una sustancia al suelo con respecto al agua, mientras que el DT50 es una medida del tiempo que se requiere para que el 50% de un compuesto desaparezca del suelo o del agua por degradación, ya sea biológica (biodegradación) y fisicoquímica (hidrolisis, fotolisis, etc.). Una de las prácticas que los técnicos y productores pueden realizar es la identificación y selección de plaguicidas con bajo riesgo de lixiviación, a partir de estas dos propiedades. En general, este riesgo decrece si el DT50 es menor, y el Koc incrementa. Un Koc bajo indica que la concentración del pesticida es mayor en la solución del suelo por lo que es más probable que se lixivie. Así mismo, la lixiviación es más lenta cuando el suelo presenta altos contenidos de materia orgánica que en suelos con menor contenido. Una de las estrategias a considerar para reducir el componente de huella gris en los sistemas agrícolas es la incorporación de materiales como harina de corteza de plátano, biochar, etc., los cuales permiten reducir la carga contaminante al remover y/o absorber los ingredientes activos lixiviados. Pueden presentar una alta capacidad de absorción, buena moldeabilidad y capacidad de recuperación, insensibilidad a las sustancias tóxicas y ser fáciles de utilizar. Estudios a nivel de laboratorio han determinado que la harina de plátano tiene la capacidad de eliminar gran cantidad de atrazina, diurón y dimetoato (99.6%, 96,7% y 64.4% respectivamente); por su parte el té gastado tiene la capacidad de eliminar el cloropirifos y el imidacloprid. A partir de este alto potencial de remoción, es importante determinar la manera correcta de la disposición de estos materiales y hacer pruebas en cultivos comerciales. (Romero & Sierra, 2020) Este proyecto ha representado un desafío significativo en varios aspectos, siendo el principal de ellos la integración exitosa de diversas tecnologías, protocolos, librerías y aplicaciones, logrando que funcionen de manera coordinada. Si bien se logró el resultado final esperado en su totalidad, se realizaron cambios durante el desarrollo, especialmente a nivel de software: la lógica se encuentra completamente en el módulo principal IoT, mientras que los otros dos módulos actúan como componentes pasivos. Además, se trasladó la funcionalidad de memorización del tiempo de riego al módulo principal IoT en lugar del módulo de riego, al igual que el umbral de humedad con el módulo de medición de la humedad. Si bien se lograron los objetivos principales del proyecto, los objetivos secundarios no pudieron ser alcanzados debido a la falta de tiempo. Algunas tareas no se completaron en el plazo previsto, lo que llevó a utilizar el tiempo asignado para los objetivos secundarios con el fin de lograr los objetivos principales. El retraso en la planificación se debió principalmente a la falta de experiencia en el uso de la tecnología BLE con GATT y en la implementación de la comunicación MQTT. Además, la integración del servicio IoT en la nube presentó un desafío adicional. Aunque inicialmente se planteó como un servicio que permitía almacenar datos y visualizar un historial a través de una interfaz gráfica, al elegir el protocolo MQTT se descubrió que los servicios gratuitos se limitan a un broker MQTT que distribuye los datos a los clientes suscritos. La creación del menú del sistema principal IoT también generó retrasos en el proyecto. Inicialmente se utilizó una librería para gestionar las
hídrica. Además, se ha resaltado la necesidad de un manejo racional de fertilizantes y plaguicidas para disminuir la contaminación de cuerpos de agua, sugiriendo que el uso de herramientas de agricultura de precisión y tecnologías de información geográfica puede contribuir a mejorar la eficiencia en el uso del agua y a reducir el impacto ambiental. 5.2 Recomendaciones Integración de Nuevas Tecnologías: Es recomendable seguir explorando y mejorando la integración de tecnologías IoT y sistemas de información geográfica en la agricultura, para optimizar el uso del agua y reducir el impacto ambiental. La implementación de herramientas como ArcGIS y la adopción de tecnologías como AMTEC deberían ser promovidas a nivel regional y nacional para mejorar la sostenibilidad en los sistemas agrícolas. Desarrollo de Capacidades Técnicas: Se debe priorizar la formación y capacitación en tecnologías emergentes y protocolos de comunicación, como BLE y MQTT, para los profesionales y técnicos del sector agrícola. Esto permitirá una mejor gestión de proyectos tecnológicos y una mayor eficiencia en la implementación de sistemas automatizados de riego. Optimización de Recursos y Sustentabilidad: Es crucial investigar y desarrollar materiales y prácticas agrícolas más respetuosas con el medio ambiente, como el uso de fertilizantes de liberación controlada y materiales de bajo impacto ambiental. Asimismo, es necesario implementar sistemas de reciclaje y reutilización de componentes electrónicos y plásticos utilizados en estos proyectos, para reducir la huella ecológica de las tecnologías aplicadas. Monitoreo y Ajuste Continuo: Es importante establecer un sistema continuo de monitoreo y ajuste de los sistemas de riego automático, que permita evaluar la eficacia de las intervenciones y realizar mejoras en tiempo real. Esto incluye la implementación de estadísticas detalladas sobre el riego realizado y el análisis del rendimiento agrícola para adaptar las estrategias de riego a las condiciones cambiantes del clima y del suelo. Diversificación de Herramientas y Aplicaciones: Se recomienda continuar con el desarrollo de aplicaciones móviles y sistemas de control remoto que faciliten la gestión del riego a distancia, especialmente para agricultores en zonas rurales. El uso de aplicaciones basadas en MQTT para dispositivos móviles puede ser una herramienta valiosa para mejorar la accesibilidad y la eficiencia en la gestión del riego.
6.Bibliografía Bibliografía Cabrera, S. G., & Montes, I. O. (Marzo de 2021). IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA RIEGO BASADO EN LA TECNOLOGÍA ARDUINO PARA CONTROLAR BALANCE DE HUMEDAD EN EL RECINTO SIETE RÍOS. Obtenido de Universidad Técnica de Cotopaxi: http://repositorio.utc.edu.ec/handle/27000/ López, J. (13 de Julio de 2023). Universidad Oberta de Catalunya. Obtenido de https://openaccess.uoc.edu/handle/10609/148749?locale=es Romero, M., & Sierra, L. (2020). Consorcio Centro de Investigación CGIAR. Obtenido de https://hdl.handle.net/10568/
