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Uso de sensores inteligentes en la agricultura

 

Use of smart sensors in agriculture

 

Utiliza��o de sensores inteligentes na agricultura

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: lsanchez@uagraria.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 26 de julio de 2025 *Aceptado: 24 de agosto de 2025 * Publicado: �04 de septiembre de 2025

 

       I.          Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

     II.          Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

   III.          Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

   IV.          Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador.

 

Resumen

La agricultura de precisi�n es una estrategia tecnol�gica que busca optimizar la gesti�n de cultivos y recursos para mejorar la eficiencia y sostenibilidad. Utiliza tecnolog�as de la informaci�n y comunicaci�n para monitorear y analizar la variabilidad de la producci�n, el suelo y el clima. Esto permite tomar decisiones precisas y aplicar insumos, como agua y fertilizantes, solo donde y cuando sea necesario. Esta metodolog�a se basa en tres etapas: recolecci�n de datos, an�lisis e implementaci�n. La recolecci�n de datos se realiza a trav�s de diversas herramientas, incluyendo sensores remotos, sensores en campo, y redes de sensores inal�mbricos. Estos sistemas inteligentes monitorean variables como la humedad del suelo, la salud de las plantas, las plagas y las condiciones clim�ticas en tiempo real. Al integrar datos de m�ltiples fuentes, la agricultura de precisi�n no solo aumenta la productividad y rentabilidad de los cultivos, sino que tambi�n reduce los costos, minimiza el impacto ambiental y optimiza el uso de recursos cr�ticos como el agua. Por ejemplo, el uso de sensores de humedad del suelo permite un riego automatizado y exacto, evitando el desperdicio. As�, se presenta como una respuesta innovadora a la creciente demanda de alimentos, promoviendo una producci�n agr�cola m�s sostenible y eficiente.

Palabras Clave: agricultura; datos; humedad; sensor; tecnolog�a.

 

Abstract

Precision agriculture is a technological strategy that seeks to optimize crop and resource management to improve efficiency and sustainability. It uses information and communication technologies to monitor and analyze variability in production, soil, and climate. This enables accurate decisions and the application of inputs, such as water and fertilizers, only where and when needed. This methodology is based on three stages: data collection, analysis, and implementation. Data collection is carried out through various tools, including remote sensors, field sensors, and wireless sensor networks. These intelligent systems monitor variables such as soil moisture, plant health, pests, and weather conditions in real time. By integrating data from multiple sources, precision agriculture not only increases crop productivity and profitability but also reduces costs, minimizes environmental impact, and optimizes the use of critical resources such as water. For example, the use of soil moisture sensors enables automated and accurate irrigation, avoiding waste. Thus, it is presented as an innovative response to the growing demand for food, promoting more sustainable and efficient agricultural production.

Keywords: agriculture; data; humidity; sensor; technology.

 

Resumo

A agricultura de precis�o � uma estrat�gia tecnol�gica que procura otimizar a gest�o das culturas e dos recursos para melhorar a efici�ncia e a sustentabilidade. Utiliza as tecnologias de informa��o e comunica��o para monitorizar e analisar a variabilidade na produ��o, no solo e no clima. Isto permite decis�es precisas e a aplica��o de inputs, como �gua e fertilizantes, apenas onde e quando necess�rio. Esta metodologia assenta em tr�s etapas: recolha de dados, an�lise e implementa��o. A recolha de dados � realizada atrav�s de diversas ferramentas, incluindo sensores remotos, sensores de campo e redes de sensores sem fios. Estes sistemas inteligentes monitorizam vari�veis ​​como a humidade do solo, a sa�de das plantas, as pragas e as condi��es meteorol�gicas em tempo real. Ao integrar dados de m�ltiplas fontes, a agricultura de precis�o n�o s� aumenta a produtividade e a rentabilidade das culturas, como tamb�m reduz os custos, minimiza o impacto ambiental e optimiza a utiliza��o de recursos cr�ticos, como a �gua. Por exemplo, a utiliza��o de sensores de humidade do solo permite uma rega automatizada e precisa, evitando desperd�cios. Assim, apresenta-se como uma resposta inovadora � crescente procura de alimentos, promovendo uma produ��o agr�cola mais sustent�vel e eficiente.

Palavras-chave: agricultura; dados; humidade; sensor; tecnologia.

 

Introducci�n

La integraci�n de tecnolog�as de la informaci�n y comunicaci�n en el sector agr�cola ha marcado una revoluci�n conocida como Agricultura 4.0. Bajo este argumento, los sensores no son solo dispositivos de medici�n, sino componentes interconectados que forman parte de sistemas m�s complejos, como el Internet de las Cosas Agr�colas. Estos sensores, al ser inteligentes, tienen la capacidad de procesar datos localmente, comunicarse entre s� y con plataformas centralizadas, y en algunos casos, incluso tomar decisiones aut�nomas. Esto transforma la gesti�n agr�cola tradicional en un modelo din�mico y basado en datos.

La capacidad estos sensores para monitorear par�metros cr�ticos, como la humedad del suelo, la temperatura, la radiaci�n solar y los niveles de nutrientes, es fundamental. Estos datos permiten la aplicaci�n variable de insumos, como agua y fertilizantes, �nicamente donde y cuando son necesarios. Este enfoque no solo optimiza el uso de recursos y reduce costos, sino que tambi�n minimiza la contaminaci�n por el uso de agroqu�micos, contribuyendo a una agricultura m�s sostenible. La precisi�n en el manejo de los cultivos mejora la calidad y el rendimiento de la cosecha, al tiempo que reduce el riesgo asociado a enfermedades o plagas.

Se busca optimizar la producci�n agr�cola, reducir el impacto ambiental y mejorar la eficiencia de los recursos a trav�s de la gesti�n de la variabilidad espacial y temporal de los cultivos. Para esto, los sensores inteligentes juegan un papel crucial al proporcionar datos en tiempo real sobre las condiciones del suelo, la salud de las plantas y los factores ambientales, lo que permite a los agricultores tomar decisiones informadas y oportunas.

En este estudio, nos enfocaremos en la diversidad de sensores inteligentes disponibles, su funcionamiento y su aplicaci�n pr�ctica en diferentes tipos de cultivos. Analizaremos c�mo la recopilaci�n y el an�lisis de datos masivos provenientes de estos dispositivos pueden transformar la toma de decisiones, desde la siembra hasta la cosecha. Tambi�n abordar� los desaf�os y las oportunidades futuras, incluyendo la integraci�n con la inteligencia artificial para la predicci�n de rendimientos y la automatizaci�n total de los sistemas agr�colas. En definitiva, se tienen las bases para explorar c�mo la tecnolog�a de sensores inteligentes est� modelando el futuro de la producci�n de alimentos.

Metodolog�a

Para la elaboraci�n de esta investigaci�n, se utiliz� una metodolog�a de revisi�n bibliogr�fica exhaustiva. Este enfoque permiti� recopilar y analizar una amplia gama de informaci�n de estudios previos, incluyendo hip�tesis, resultados experimentales, t�cnicas e instrumentos, as� como las deducciones de otros investigadores. El objetivo fue establecer una base s�lida de conocimientos sobre el tema uso de los sensores inteligentes en la agricultura.

El estudio se llev� a cabo utilizando dos m�todos principales para abordar el tema:

M�todo inductivo: Se analiz� el uso de sensores inteligentes en casos de estudio espec�ficos dentro del sector agr�cola. A partir de estos ejemplos concretos, se pudieron establecer conclusiones generales sobre su impacto y eficacia en la agricultura de precisi�n.

M�todo Anal�tico: Se desglos� el concepto de sensores inteligentes en sus componentes principales. Esto permiti� examinar a fondo las causas, caracter�sticas y efectos de su implementaci�n, as� como los beneficios que aportan a la producci�n agr�cola.

 

 

Agricultura de precisi�n

En la agricultura� actual se est�n� empleando nuevas t�cnicas y herramientas tecnolog�as las cuales� nos� permiten conocer� y� gestionar� la variabilidad� de� la producci�n para mejorar� la sostenibilidad y eficiencia de los sistemas agr�colas, conform�ndose as� la denominada agricultura de precisi�n (Real y otros, 2022).

Las TIC�s han permitido monitorear condiciones� meteorol�gicas,� fertilidad� del� suelo� y� crecimiento� de� planta;� Buscando� fortalecer� los� esquemas productivos antela alta y creciente demanda de alimentos. As�, surge la Agricultura de Precisi�n que provee modelos, t�cnicas y herramientas, para optimizar las tareas realizadas en este �mbito, a trav�s de tres etapas de procesamiento: recolecci�n y an�lisis de datos e implementaci�n (Garc�a, Rodr�guez, & Cerd�n, 2022).

Con el desarrollo tecnol�gico alcanzado por el hombre en la actualidad, se introducen nuevas formas de monitorio y gesti�n de los proceso. La agricultura representa un �rea de la ciencia que ha evolucionado para aumentar la productividad y eficiencia de sus procesos. Sin embargo, lograr una adecuada infraestructura que permita adquirir los principales par�metros ambientales representa el elemento fundamental para el desarrollo de una agricultura de precisi�n (Ramos, 2023).

Las t�cnicas y tecnolog�as de este tipo de Agricultura, y las que van a ir apareciendo, pueden realmente contribuir a mejorar la eficacia y la eficiencia en el uso y distribuci�n de la mano de obra, fitosanitarios, fertilizantes y agua, como principales insumos agr�colas que en cultivos le�osos representan m�s del 70 % de los costes de producci�n.�(Escola, 2022).

La agricultura de precisi�n apunta a identificar la variabilidad del cultivo y del suelo en un lote para mejorar el manejo y optimizar el empleo de insumos. Los mapas de rendimiento son herramientas relevantes para planificar esta tecnolog�a. Los �ndices de vegetaci�n provenientes de la teledetecci�n permiten monitorear la variaci�n espacio-temporal de los cultivos durante la estaci�n de crecimiento (Ovando y otros, 2021).

Tiene como finalidad optimizar el rendimiento de cultivos, a trav�s de la precisi�n de los mismos en los cuales se desarrolla esta pr�ctica, as� como la toma de decisiones de forma adecuada. La optimizaci�n fruto de la Agricultura de precisi�n contribuye entre otras cosas, al cuidado del suelo, uso racional del agua y de insumos agr�colas (Rambauth, 2021).

Es un instrumento que integra diferentes tecnolog�as para impulsar la rentabilidad agron�mica de forma viable y sustentable; tambi�n, es el resultado de una sobre explotaci�n de recursos producto de la revoluci�n verde, y que la velocidad de su adopci�n depender� del capital terrenal, econ�mico y humano; finalmente, los proyectos e investigaciones sobre esta tecnolog�a se encaminan a la variabilidad espacial de terrenos destinados a la industria agr�cola.�(Rodr�guez & Baquero, 2020).

Se posiciona como un componente estrat�gico en la revoluci�n agr�cola al contribuir significativamente a la definici�n de propiedades del suelo para lograr una productividad �ptima. Adem�s, se destaca su papel crucial en la resoluci�n de desaf�os relacionados con el uso eficiente de recursos, la gesti�n de costos y la mitigaci�n del impacto medioambiental, demostrando as� su importancia en la optimizaci�n de procesos agron�micos (S�nchez y otros, 2024).

Representa una evoluci�n significativa en la forma en que se cultiva y gestiona la tierra, ofreciendo soluciones innovadoras para abordar los desaf�os contempor�neos de la agricultura. Mediante el uso de tecnolog�as avanzadas como sensores remotos, sistemas de riego inteligente, mapeo de suelo y nanotecnolog�a, permite� una gesti�n m�s eficiente de los recursos naturales, una mayor productividad agr�cola y una reducci�n de los impactos ambientales (Guzm�n y otros, 2024).

Agrupa un conjunto de tecnolog�as aplicables en la producci�n agraria, su factor com�n es la toma de decisiones y su posterior ejecuci�n. Introducir las Tecnolog�as de la Informaci�n y la se fundamenta en el establecimiento de un conjunto de nuevas o mejoradas tecnolog�as que buscan la optimizaci�n de los recursos, el aumento de la productividad considerando la variabilidad de los factores asociados con la producci�n de un cultivo, adem�s, permite la recolecci�n en tiempo real de datos y su an�lisis, disminuyendo los tiempos para la toma de decisiones e implementaci�n de acciones de monitoreo, prevenci�n y control. Integra el uso de posicionamiento global (GPS), sistemas de informaci�n geogr�fica (SIG), sensores clim�ticos de cultivo, monitores y veh�culos a�reos no tripulados (VANT), entre otros desarrollos, conectados a un sistema de recolecci�n de informaci�n de informaci�n en tiempo real que facilite el an�lisis de datos.�(Beltr�n, 2023).

Busca la aplicaci�n de insumos en cultivos agr�colas en el lugar, el momento y la cantidad adecuados. El manejo de malezas espec�fico del sitio es una estrategia de agricultura de precisi�n que permite la reducci�n en la aplicaci�n de herbicidas, minimizando costos de insumos, con efectos positivos para el medioambiente� (Jim�nez y otros, 2020).

 

 

Red de sensores en la agricultura

Son una tecnolog�a agr�cola que permite obtener un mayor rendimiento de los cultivos, debido a que por medio de estas se puede realizar el monitoreo y control de las variables ambientales que afectan al cultivo, de esta forma se logra generar unos ambientes ideales de crecimiento para las plantas�(Alarc�n y otros, 2022).

Esta red se comprende de nodos sensor, los cuales b�sicamente son un sistema embebido equipado con sensores y de un transceptor inal�mbrico de comunicaci�n. Estos nodos recolectan los datos de las variables para despu�s ser trasmitidos inal�mbricamente a otro nodo conocido como nodo base. El nodo base solo tiene como tarea utilizar una red inal�mbrica de �rea local o red GSM para enviar los datos al servicio web donde ser�n almacenados� (Mora, 2020).

Son una parte fundamental del IoT, han permitido la creaci�n de ecosistemas inteligentes en diversos �mbitos. Estas redes son cada vez m�s populares por su capacidad para recopilar datos de manera autom�tica. Este crecimiento ha sido impulsado por avances t�cnicos y comerciales que han reducido los costos de implementaci�n, siempre y cuando el equipo encargado cuente con los conocimientos y habilidades necesarios (Sol�rzano, 2024).

Son tecnolog�as de la informaci�n capaces de asistir a la producci�n agr�cola con costos de implementaci�n y uso cada vez m�s accesibles y rentables. Constituyen una herramienta de uso creciente, que permite monitorear dentro de un predio agr�cola los par�metros m�s importantesde los procesos, ya sean clim�ticos o agron�micos (Steinfeld y otros, 2021).

En el Ecuador, estas redes son empleadas para mejorar la agricultura de precisi�n y son usadas para monitorear la humedad relativa, la temperatura, la humedad del suelo, la luz y la lluvia. Adem�s, posibilitan la reducci�n del gasto agua y de la utilizaci�n de pesticidas, tan perjudiciales para la salud humana, de los cultivos y de los suelos. En los cultivos ayudan a controlar la temperatura y la humedad de cada planta, para mantener el estado ideal de la misma y entregar un buen producto para el consumo humano (Tobar & Mor�n, 2022).

Los sensores remotos ofrecen la capacidad de observar un objeto sin estar en contacto con el mismo, son utilizados en aplicaciones para la agricultura y tienen un gran potencial de desarrollo para el cultivo del banano (Musa AAA). Durante las �ltimas d�cadas las investigaciones en sensores remotos y agricultura se han incrementado gracias a la disponibilidad de im�genes satelitales de alta resoluci�n y al uso de veh�culos a�reos no tripulados que generan informaci�n base para las investigaciones (Guzm�n y otros, 2022).

Uso de sensores inteligentes en la agricultura

Los sensores agr�colas son herramientas tecnol�gicas indispensables en la agricultura moderna, ya que ayudan a los agricultores a tomar decisiones precisas mediante la recopilaci�n y el an�lisis de datos sobre el entorno de las tierras de cultivo y las caracter�sticas de los cultivos. Mediante aplicaciones como la gesti�n del riego, la gesti�n de nutrientes, el monitoreo de plagas y enfermedades, la adaptaci�n al cambio clim�tico y la toma de decisiones basada en datos, los sensores agr�colas proporcionan soluciones m�s eficientes y sostenibles para la producci�n agr�cola (Niuboltech, 2025).

Los sensores de humedad del suelo son dispositivos que permiten medir en tiempo real el agua presente en el suelo, lo que los convierte en herramientas valiosas para optimizar el riego y evitar el desperdicio de agua en la agricultura (Giron y otros, 2023).

Desempe�an un papel fundamental en la optimizaci�n del riego y la prevenci�n del desperdicio de agua en la agricultura. Los sensores de bajo costo presentan una ventaja econ�mica significativa en comparaci�n con los sensores comerciales de marcas reconocidas, al tiempo que brindan mediciones precisas (Giron W. , 2023).

Una forma de automatizar el riego es a trav�s de �stos sensores ya que al monitorear la humedad se puede tomar mejores decisiones en la programaci�n del riego, tales como el determinar la cantidad de agua a aplicar y cu�ndo aplicarla. Tambi�n le puede ayudar a igualar los requerimientos de agua del cultivo con la cantidad aplicada con el riego; y as� evitar p�rdidas de agua excesivas por percolaci�n profunda o por escurrimientos o bien evitar aplicar una cantidad insuficiente (Vel�squez, 2021).

Los sensores utilizados en fertirriego son fundamentales para optimizar el uso de agua y nutrientes, asegurando un crecimiento saludable de los cultivos mientras se reduce el desperdicio de recursos. Estos miden diferentes par�metros como la humedad del suelo, la conductividad el�ctrica, la temperatura, los niveles de nutrientes y otros factores cruciales para gestionar eficazmente el fertirriego (Cintel, 2025).

Estos sensores de reciente aparici�n determinan el nivel de macronutrientes contenidos en el suelo, estos son: Nitr�geno (N), F�sforo (P) y Potasio (K). Si bien, la conductividad aparente del suelo que miden algunas sondas volum�tricas permite tener una visi�n global de los niveles m�ximos y m�nimos de fertilizante tolerados por el cultivo, las sondas NPK permiten determinar qu� macronutriente en concreto est� fuera del rango tolerable por la planta y en consecuencia hacer una mejor elecci�n del tipo de fertilizante utilizado, as� como de las cantidades aplicadas (PRISMAB, s.f).

Se deben usar algunos sensores de movimiento/vibraci�n, que son muy sensibles, ya que pueden capturar incluso peque�as pulsaciones de plagas en el campo; tambi�n se podr�an utilizar sensores ac�sticos que puedan registrar algunas frecuencias especiales producidas por plagas, aunque resulta dif�cil su identificaci�n directa se puede se�alar la presencia de algunos insectos en un �rea espec�fica del campo. El an�lisis y el procesamiento de im�genes con otras tecnolog�as inform�ticas avanzadas tambi�n existen para identificar plagas directamente (Alcivar, 2020).

Un sistema de monitoreo clim�tico inteligente con integraci�n de sensores para la recolecci�n de datos en tiempo real se presenta como una soluci�n importante, este permitir� la recolecci�n precisa y continua de datos atmosf�ricos, proporcionando datos en tiempo real a partir de variables esenciales como lo son: la humedad, la temperatura y la velocidad del viento. La capacidad de detectar cambios clim�ticos de manera inmediata es importante para la preparaci�n y mitigaci�n de desastres naturales, debido a que se puede generar respuestas inmediatas y eficaces que pueden salvar vidas y reducir da�os materiales (Lanziano, 2024).

Estos sensores tienen la capacidad de formar una red, con lo cual se obtuvo la temperatura, la humedad relativa y luminosidad de varios puntos dentro de un invernadero. La informaci�n recopilada, fue concentrada en internet y por medio de un algoritmo de interpolaci�n, se determin� aquellas zonas con mayor temperatura. Lo cual permiti� realizar riegos puntuales y localizados para hacer uso eficiente del agua. Con los datos obtenidos, se pudo calcular el coeficiente de evapotranspiraci�n para estimar la cantidad de agua necesaria en cada zona del cultivo (Aguilar y otros, 2023).

 

Conclusiones

La agricultura de precisi�n es una evoluci�n tecnol�gica impulsada por las tecnolog�as de la informaci�n y la comunicaci�n y otras herramientas avanzadas, que optimizan la gesti�n de los recursos agr�colas como el agua y los fertilizantes. Esta metodolog�a no solo incrementa la eficiencia y la rentabilidad de los cultivos, sino que tambi�n contribuye a la sostenibilidad ambiental al reducir el uso de insumos, mitigar la sobreexplotaci�n de recursos y minimizar el impacto ecol�gico. Es decir, representa una estrategia fundamental para enfrentar la creciente demanda de alimentos de manera m�s productiva y responsable.

Las redes de sensores inal�mbricos son un componente clave en la agricultura de precisi�n, permitiendo el monitoreo y control automatizado de variables cruciales como la humedad del suelo, la temperatura y la luz.� Esta tecnolog�a, cada vez m�s accesible y rentable, optimiza el rendimiento de los cultivos al crear ambientes de crecimiento ideales y reduce significativamente el uso de recursos como el agua y los pesticidas. Su integraci�n, junto con el Internet de las Cosas, representa una herramienta fundamental para una producci�n agr�cola m�s eficiente y sostenible.

Los sensores inteligentes son herramientas imprescindibles en la agricultura moderna, ya que permiten a los agricultores recopilar y analizar datos en tiempo real para tomar decisiones m�s precisas y sostenibles. Estos dispositivos miden variables cr�ticas como la humedad del suelo, los niveles de nutrientes (NPK), y la presencia de plagas, lo que optimiza el riego y la fertilizaci�n al reducir el desperdicio de recursos. Por lo tanto, su uso no solo mejora la eficiencia y la rentabilidad de los cultivos, sino que tambi�n contribuye a la sostenibilidad ambiental.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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