Optimización de invernaderos con tecnología 4.0

Para optimizar con procesos tecnológicos la producción de hortalizas en huertos familiares, estudiantes de mecatrónica e ingeniería en sistemas computacionales y profesores del cuerpo académico de ingeniería aplicada de la Universidad del Valle de Puebla (UVP), coordinado por el maestro José Rodrigo Cuautle Parodi, realizan un proyecto de cultivo de invernadero hidropónico con procesos automatizados a partir de la tecnología 4.0.

La tecnología 4.0 se traduce como la cuarta revolución industrial que conlleva a la digitalización del sector manufacturero, impulsando la conectividad y el uso de nuevas tecnologías en los diferentes sectores productivos para que se adapten y evolucionen hasta lograr una mayor competitividad.

A partir de esta tecnología, en la UVP han desarrollado un invernadero hidropónico que permite al productor cosechas exitosas y seguras, libres de agroquímicos y en espacios reducidos, gracias al control automático de su operación, basado en sistemas de inteligencia artificial, capaces de controlar y regular factores como la humedad, flujo de riego, temperatura, luminosidad, entre otros aspectos.

“En un futuro vamos a tener deficiencias en el abasto de alimentos, además de que el aumento en la población va a ser exponencial, esto sin dejar de lado que el uso de agroquímicos también representa un problema mayor. Habrá entonces una necesidad de crecimiento en la producción del campo y probablemente no suceda a la par de las necesidades requeridas”, expresó en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Eduardo Berra Villaseñor, académico investigador de la Universidad del Valle de Puebla.

Refirió que ante este panorama, la UVP se dio a la tarea de implementar un proyecto que, a partir de una visión multidisciplinaria, representara una opción de aprendizaje para los estudiantes y al mismo tiempo generara una opción viable y económica para fomentar el cultivo en invernaderos, apoyados en tecnología 4.0.

Para lograr su objetivo, desarrollaron un softwarellamado “Invernadero”, con el que controlan, desde una computadora o a través de un celular con una aplicación, cualquier información que generen los datos de los sensores colocados dentro del invernadero y que permiten monitorear las condiciones y necesidades de las plantas.

“Trabajamos con la red llamada Invernadero, gracias a los sensores tenemos información sobre la humedad, la altura, los niveles barométricos de posibilidades de lluvia y el nivel del tanque de agua con que se riegan los cultivos. Uno de los sensores monitorea la cantidad de luz, así como la cantidad de agua que está fluyendo en el sistema”, detalló Berra Villaseñor.

El académico mencionó que este sistema permite frenar la bomba o activarla para que el agua circule por los cultivos y también emite una alerta si la temperatura se eleva o si hay que regularla.

“Cuando hace mucho calor y hay mucha luz, se activa el riego para que la planta no se estrese con el cambio de condiciones climáticas. También si el nivel de agua llega a cero, automáticamente se abre la llave para que se llene otra vez el tanque de agua y la cosecha está asegurada. Este pequeño sistema permite que el productor o usuario no tenga que estar al pendiente todo el tiempo del cultivo y pueda realizar otras actividades, y si lo descuida, no habría problema porque el sistema controla todo”.

Qué se cultiva

En la UVP, hasta el momento han cultivado lechuga orejona, jitomate y coliflor, lo que les permitió manejar parámetros en la programación de la luz, temperatura y humedad. No obstante, están en constante aprendizaje porque buscan diversificar su producción para enriquecer el sistema.

“Primero ponemos un cultivo de prueba y vamos sacando la información para alimentar la base de datos, a partir de ahí se fijan estándares para un cultivo posterior, es decir, se perfecciona el sistema de inteligencia artificial. De esta forma, cuando al programa se le indica que se cultivarán jitomates, solo busca los parámetros de esta verdura que ya registró y los aplica en un siguiente cultivo para su adecuado desarrollo”.

La inteligencia artificial actuará en este proyecto cuando el sistema detecte los niveles de luz y temperatura y dé sugerencias de lo que requieren las plantas para que tengan un mejor crecimiento. El internet de las cosas convierte así este invernadero en un sistema inteligente.

Colaboración y aprendizaje

La idea de desarrollar este proyecto surgió cuando el biotecnólogo Juan Ramón Torres conversó con el maestro Berra Villaseñor sobre las necesidades que tenía en cuanto al cuidado y manejo de un invernadero, ya que representaba un reto por el tiempo invertido, sobre todo en el riego, además de que las condiciones para su funcionamiento estaban establecidas por el estatus visual que hacía de la planta.

“Conocí al maestro Eduardo Berra en un curso y tuvimos varias ideas en conjunto cuando le comenté que tenía un invernadero y hacía manual el riego”.

La colaboración se concretó después de que se montó el invernadero dentro de la UVP, donde los estudiantes de mecatrónica, Jonathan Álvarez y Edson Aguilar, desarrollaron un sistema de control automático de luminosidad.

“Básicamente es recorrer unas cortinas de forma automática para que regulen la cantidad de luz que ingresa al invernadero, para que las plantas tengan las condiciones óptimas para que crezcan lo mejor posible”, expresó en entrevista Jonathan Álvarez.

Edson Aguilar desarrolló la parte de la conductividad eléctrica de la solución efectiva, es decir, el mecanismo de transporte de agua y nutrientes hacia la planta para que pueda mantenerse de forma adecuada. Asimismo, participa en el diseño de sensores que puedan conectarse con la red wifi y faciliten al usuario la operación del invernadero.

Hasta el momento, el invernadero ya opera con algunos sensores diseñados por un exalumno, Daniel Angoa, quien recicló baterías de cargadores de laptop para crearlos y posteriormente los imprimió en 3D en forma de hojas.

Ángel Ortega de la Luz también participa en este proyecto, él es estudiante de ingeniería en sistemas y su función consiste en desarrollar la aplicación que permita el control automático de este sistema a través de un dispositivo.

“Se puede contar con dos aplicaciones en Android y manejarla con un navegador web, mediante una dirección URL o bien, tener un dominio que nosotros agregamos. Lo que se tiene que hacer es recibir los datos que arroja la tarjeta de red, transformarlos y ponerlos de manera gráfica para que el usuario interactúe de manera intuitiva en la aplicación que se va a generar”, explicó Ortega de la Luz.

Estos estudiantes son la segunda generación que participa en este proyecto, del cual ya se han generado cuatro proyectos de tesis, agregó la maestra Mónica Pérez Castañeda, docente e investigadora de este cuerpo académico, quien añadió que las cosechas se han empleado para productos elaborados por estudiantes del área de gastronomía y nutrición.

Pérez Castañeda expresó que lo que sigue es desarrollar otras propuestas para implementar un invernadero comercial con capacidad para 225 plantas, además se mantienen abiertos para establecer colaboraciones o recibir apoyos para poder trasladar esta experiencia a escuelas de nivel básico en zonas marginadas.

Fuente: CONACYT.