INTRODUCCIÓN
La agricultura en la actualidad es la base fundamental del desarrollo y sustento de muchas familias de Bolivia, con una producción de diferentes tipos de vegetales, frutas, tubérculos, cereales y legumbres que se dan en diferente región, debido al variado clima que hay en los distintos departamentos.
Las regiones del altiplano boliviano (La Paz, Oruro Y Potosi), desarrolla una producción es limitada debido al clima frio y árido que hay en la región, esto dificulta a la producción de hortalizas de hoja, ya que, al ser un vegetal de clima tropical, las condiciones climáticas del altiplano no favorecen a las hortalizas de hoja, como también la falta de agua, lluvias y también la sequía haciendo imposible su crecimiento.
De esta manera determinamos la necesidad de implementar un sistema de riego automatizado para la producción de hortalizas es en altiplano, debido a que la producción del de estas es baja, no obstante, en esta se siembra más tubérculos y pocas variedades de cereales, y su producción está limitada de 1-2 veces al año. Con este sistema de riego automatizado la producción de las hortalizas de hoja haciendo uso de un invernadero se podrá cultivar y cosechar una variedad de hortalizas de hoja; con una mayor productividad, eficiencia e higiene, beneficiando a muchas familias de la región del altiplano.
El presente proyecto se enmarca en el paradigma socio–crítico, el cual reconoce que la investigación no debe limitarse a describir o interpretar la realidad, sino que debe aportar a su transformación. En este sentido, el diseño de un sistema hidropónico automatizado con técnica NFT responde a una problemática concreta del altiplano boliviano: la escasez de agua, las condiciones climáticas adversas y la baja producción de hortalizas de hoja.
Bajo este paradigma, la investigación se orienta a generar un cambio social, contribuyendo al fortalecimiento de la seguridad alimentaria y a la mejora de las condiciones de vida de las comunidades rurales. El proyecto no solo aporta conocimientos técnicos y académicos, sino que también promueve la conciencia crítica frente a los efectos del cambio climático y la necesidad de adoptar tecnologías sostenibles que garanticen la producción continua de alimentos.
Enfoque
El presente proyecto adopta un enfoque socio-critico, al considerar que la investigación no se limita únicamente a describir fenómenos o comprobar hipótesis, sino que busca promover cambios en la realidad social. Bajo esta perspectiva, se plantea el diseño e implementación de un sistema hidropónico automatizado con técnica NFT, orientado a responder a la problemática agrícola del altiplano boliviano, caracterizada por la escasez de agua, las condiciones climáticas extremas y la baja productividad de hortalizas de hoja.
Planteamiento del Problema
El cambio climático en el mundo se pudo observar a gran escala con la llegada de la corona virus COVID-19 en el año 2019-2022, durante los inicios de la pandemia se dictó en el mundo un estado de cuarentena que duró 3 meses de confinamiento, por lo cual el planeta pudo cambiar de un estado de contaminación a un estado de recuperación, alterando el ecosistema en todo el mundo.
El cambio climático en Bolivia ha generado serias preocupaciones, especialmente en relación con la disponibilidad de agua. En este contexto, se advierte que “las posibles implicaciones del cambio climático en Bolivia, como ser el retroceso de los glaciares y su posible desaparición en el siglo XXI” (Andersen, 2009, p. 25),
El cambio climático que ocurriría durante el siglo XXI va a afectar al sector agropecuario en Bolivia en muchas diferentes maneras. En el presente estudio analizamos no solo los “Efectos brutos iniciales del cambio climático sobre los rendimientos agrícolas, sino también los efectos netos permitiendo que ocurra una adaptación espontánea a través de la sustitución de cultivos” (Andrade, 2014, p. 13)
La producción de hortalizas en huertos hidropónicos, permite aprovechar espacios reducidos, ofreciendo variedad de cultivos, calidad, alta productividad y menor uso de agua; beneficiando a si a familias en las áreas rurales para la producción doméstica e industrial.
Identificación del Problema
Como determinamos en un principio el problema principal es la escasez de agua debido a la poca lluvia y también las sequias en las localidades del altiplano boliviano, mediante este problema pudimos determinar otros factores que impiden la producción de hortalizas.
Formulación del Problema
De qué manera beneficiará la producción de acelga y perejil con técnica NFT raíz flotante, en la región altiplánica del departamento de La Paz
Propósito de la investigación
Propósito general
Desarrollar sistema automatizado para la producción de acelga y perejil, con técnica NFT raíz flotante para la región altiplánica del departamento de La Paz.
Propósito específicos
Recopilar estudios afines acerca de la importancia de los cultivos en NFT.
Evaluar la necesidad de implementar el sistema NFT en el altiplano.
Supuesto de investigación
La implementación de un sistema automatizado de cultivo hidropónico con técnica NFT de raíz flotante permitirá incrementar la eficiencia productiva de acelga y perejil en la región altiplánica de La Paz, optimizando el uso del agua y garantizando un crecimiento controlado frente a las limitaciones climáticas.
Justificación Académica
El presente proyecto de hidroponía con sistema automatizado NFT (Nutrient Film Technique) se justifica académicamente al constituir un espacio de aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería Electrónica, integrando diversas áreas como la automatización, control de procesos, electrónica aplicada y energías renovables.
Desde una perspectiva formativa, permite al estudiante desarrollar competencias en el diseño, implementación y evaluación de sistemas tecnológicos que responden a problemas reales en el contexto boliviano, específicamente en la región altiplánica, donde las condiciones climáticas limitan la producción agrícola tradicional. Asimismo, fomenta la investigación interdisciplinaria al vincular la ingeniería con la agronomía, la sostenibilidad ambiental y la seguridad alimentaria.
Justificación Metodológica
La metodología adoptada en este proyecto se justifica en la necesidad de investigación, que combina el análisis teórico con la validación práctica a través del diseño y construcción de un prototipo funcional. Por un lado, la revisión bibliográfica y el análisis documental permitieron fundamentar el estudio con antecedentes científicos y técnicos sobre la hidroponía y los sistemas automatizados de riego.
Este enfoque metodológico asegura la rigurosidad académica del trabajo, al vincular la teoría con la práctica y al permitir la evaluación de variables relevantes como consumo de agua, control de temperatura, automatización del riego y eficiencia en el crecimiento de hortalizas. Asimismo, la modalidad experimental brinda evidencia empírica que valida la aplicabilidad del sistema en la región altiplánica, garantizando la pertinencia de los resultados tanto en el ámbito académico como en el productivo.
Justificación Social
El presente proyecto es para poder solucionar los problemas adversos que hay en el altiplano boliviano al momento de sembrar hortalizas, no obstante, no descartamos la opción que al momento de instalar el sistema hidropónico automatizado NFT podrá beneficiar a las comunidades tanto para la producción doméstica como industrial, ya que la producción será continua, y no solamente esperando la producción convencional.
Marco referencial
Marco conceptual
La presente investigación se enmarca en la intersección de la automatización y la agricultura sostenible, integrando conceptos fundamentales que permiten la comprensión y aplicación del sistema automatizado de cultivo hidropónico en la región altiplánica.
Hidroponía: técnica de cultivo sin suelo que utiliza soluciones nutritivas para el desarrollo de las plantas, optimizando el uso del agua y reduciendo la dependencia de la tierra cultivable.
El desarrollo de “la hidroponía es un sistema agrícola innovador que permite el cultivo de hortalizas, plantas ornamentales y medicinales, forrajes y semillas certificadas, especialmente en lugares donde estos productos son de difícil acceso” (Kaza, 2018, p. 11).
Técnica NFT (Nutrient Film Technique): modalidad de hidroponía en la que las raíces de las plantas están en contacto con una delgada película de solución nutritiva en circulación continua, garantizando oxigenación y absorción de nutrientes.
El tipo de alternativa “NFT es una técnica de cultivo en agua a raíz desnuda, en canaletas, en cuyo fondo, fluye constantemente una película muy fina de solución nutritiva de 1 a 4 mm de altura” (Martin, 2015, p. 18).
Automatización: aplicación de sistemas electrónicos y de control, en este caso mediante un PLC (Controlador Lógico Programable), para gestionar procesos como riego, temperatura, humedad e iluminación, asegurando eficiencia y reducción de errores humanos.
Implementar un sistema de riego automatizado según
Producción de hortalizas de hoja (acelga y perejil): alimentos seleccionados por su valor nutricional, adaptabilidad a la técnica NFT y demanda en el consumo doméstico e industrial.
Estos conceptos, interrelacionados, permiten comprender la relevancia del proyecto en el ámbito académico, tecnológico y social, ya que la hidroponía automatizada se plantea como una alternativa innovadora frente a los problemas de escasez de agua, suelos no aptos y variabilidad climática en la región altiplánica de La Paz.
Según
Marco teórico
Para el desarrollo de un sistema del sistema automatizado de un cultivo hidropónico, determinaremos el tema principal de la hidroponía observando sus ventajas y desventajas y el sistema al cual se desarrollará siendo este un sistema NFT, Además, se mencionará la parte eléctrica del sistema y también la parte de energías alternativas.
Hidroponía
El desarrollo de un sistema del sistema automatizado de un cultivo hidropónico,
determinaremos el tema principal de la hidroponía observando sus ventajas y desventajas y el sistema al cual se desarrollará siendo este un sistema NFT. En la solución nutritiva, como su nombre dice, se encuentran disueltos los elementos necesarios para el crecimiento de la planta.
El sustrato que se utiliza “En la agricultura hidropónica se sustituye el por un sustrato inerte que suministra nutrientes esenciales para el desarrollo de la planta” (Moncayo, 2023, p. 16).
Historia de la hidroponía
A pesar del cambio que sea desarrollado en los últimos años respecto a la agricultura la hidroponía se ha desarrollado a una mayor velocidad a partir de diferentes experimentos, esto con la finalidad; de determinar los factores de crecimiento de las plantas.
Según el estudio que realizo
Técnicas de recirculantes (NFT)
Con esta técnica las raíces permanecen sumergidas en la solución nutritiva las cuales son: goteo, inundaciones y drenaje y NFT.
Es utilizada principalmente en la producción de hortalizas de alta calidad en invernaderos.
Según el estudio del instituto mexicano de tecnología de agua “se basa en el flujo permanente de una pequeña cantidad de solución de nutrientes, también llamada NFT (Nutrient Film Technique) o Técnica de la película de nutriente que se distribuye a través de tubos; donde el cultivo se nutre mediante la circulación del sustrato” (Bartolón, 2022, p. 6).
La técnica que plantea
Producción de Hortalizas de Hoja
Las hortalizas de hoja constituyen un grupo de cultivos de gran importancia en la alimentación humana debido a su alto contenido de vitaminas, minerales, antioxidantes y fibra dietética. En Bolivia “su producción se ve limitada por factores climáticos, especialmente en la región altiplánica, donde las bajas temperaturas, la escasez de agua y las heladas restringen el crecimiento de estos vegetales bajo sistemas tradicionales de cultivo en suelo” (Cadavid, 2020, p. 25).
Entre las hortalizas de hoja más destacadas se encuentran “la acelga (Beta vulgaris var. cicla) y el perejil (Petroselinum crispum), seleccionadas en este proyecto como cultivos modelo por su adaptabilidad a los sistemas hidropónicos y su demanda tanto en el consumo doméstico como en el mercado local” (Birgi, 2015, p. 14).
Acelga
“La producción de la acelga es una hortaliza versátil que se puede cultivar con éxito en huertos hidropónicos; requiere al menos 6 horas de luz diaria al día tolerando la sombra, con una temperatura optima de entre 15-25 grados centígrados” (Bartolón, 2022, p. 20,24).
Perejil
Cabe mencionar que el perejil se puede adaptar fácilmente a diferentes condiciones, por lo tanto, su producción se puede llevar a cabo a través de diferentes técnicas; en este caso se hará por hidroponía.
Según el estudio del instituto mexicano de tecnología de agua
Automatización de Procesos Agrícolas
La automatización agrícola integra sistemas electrónicos y de control para regular variables como riego, temperatura y humedad, con el fin de optimizar recursos, mejorar la eficiencia y asegurar condiciones estables en la producción, reduciendo la dependencia de la mano de obra y del ambiente; según
El uso de sensores, contactores y relés permite un monitoreo en tiempo real que brinda precisión y confiabilidad, reduciendo el consumo de agua y energía, y protegiendo los cultivos frente a estrés hídrico y cambios bruscos de temperatura.
En síntesis, la automatización aplicada a la hidroponía representa una solución tecnológica que vincula la ingeniería electrónica con la agricultura moderna, asegurando mayor productividad y sostenibilidad en regiones con condiciones adversas.
Contexto Altiplánico
El altiplano boliviano, que comprende los departamentos de La Paz, Oruro y Potosí, se caracteriza por un clima frío, seco y árido, con temperaturas que oscilan entre los 5 °C y 15 °C en promedio, y con presencia de heladas y sequías prolongadas. Estas condiciones climáticas limitan la agricultura tradicional, que se centra principalmente en la producción de tubérculos (papa, oca), cereales (quinua, cebada, cañahua) y legumbres, pero con rendimientos bajos y escasa diversidad de hortalizas.
Frente a estas limitaciones, la hidroponía se plantea como una alternativa viable, ya que permite producir hortalizas en ambientes controlados mediante invernaderos y con un consumo eficiente de agua. “Además, el sistema NFT favorece la producción continua durante todo el año, incrementando la seguridad alimentaria y mejorando la economía local” (Choque, 2021, p. 36)
Marco legal
El presente proyecto se enmarca dentro de la normativa boliviana que regula la producción agrícola sostenible, el uso racional del agua y la promoción de energías renovables, además de la normativa internacional que orienta la seguridad alimentaria.
“Reconoce el derecho humano al agua como fundamental e irrenunciable” (2009, CPE Art.16: Editorial del Estado Plurinacional de Bolivia).
Por otro lado también.
“Establece el acceso universal y equitativo a los servicios básicos de agua potable y riego” (2009, CPE Art.16: Editorial del Estado Plurinacional de Bolivia).
Estos dos artículos son esenciales para saber los accesos básicos que debemos tener con el servicio del agua potable y riego.
Marco Institucional
En el ámbito nacional, la investigación se vincula con instituciones como el Ministerio de Desarrollo Rural y Tierras (MDRyT), encargado de impulsar políticas de seguridad alimentaria y de producción sostenible; el Instituto Nacional de Innovación Agropecuaria y Forestal (INIAF), que promueve la investigación en nuevas tecnologías agrícolas; y los gobiernos municipales de la región altiplánica, que trabajan en programas de agricultura urbana y periurbana.
Finalmente, a nivel internacional, el proyecto se articula con los lineamientos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), especialmente aquellos relacionados con el hambre cero, la gestión eficiente del agua y la producción sostenible, lo que refuerza su pertinencia global.
Referencia Bibliografica
Andersen, L. (2009). Cambio climatico en Bolivia hasta 2100. Bolivia: Regional de Economía del Cambio Climático en Sudamérica.
Andrade, M. (2014). La economia en el cambio climatico de Bolivia. Bolivia: Validación de Modelos Climáticos.
Antiñapa, L. C. (2018). Producción de hortalizas de hoja (acelga) en sistema vertical rotacional a diferentes. Mendoza: Jornadas de jovenes investigadores AUGM.
Arano, C. R. (2007). Hidroponia: algunas paginas de su historia. Tecnologia de produccion , 25:
Bartolón, J. d. (2022). Como construir un sistema de hidroponia para tener un huerto. Mexico: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
Birgi, A. (2015). Produccion hidroponica de hortalizas de hoja. Santa Cruz: Área de producción Agrícola.
Cadavid, V. C. (2020). Diseño e implementacion de un sistema de riego automatizado. Bogota: Mujeres Empresarias Maria Poussepin.
Choque, D. B. (2021). Evaluacion de dos variedades de apio en tres dencidades de transplante en sistema hidroponicio. La Paz: Facultad de Agronomía, Universidad Mayor de San Andrés.
Garcia, O. V. (2023). Automatización del sistema de riego y monitoreo de variables ambientales en el Huerto de la Finca “El Retiro". Mexico: El Retiro.
Guzman, P. J. (2016). Diseño y construcción de un sistema de automatización para huerto doméstico con tecnología aeropónica. Quito: EPN.
Kaza, M. G. (2018). Produccion hidroponica como alternativa de escases de agua. La Paz-El Alto: Apthapi.
Martin, R. A. (2015). Evaluacion de tres variedades de lechuga cultivadas con NFT. La Paz: Universitaria Andina.
Moncayo, T. A. (2023). Desarrollo de un sistema hidroponico automatizado para zonas urbanas . Guayaquil: Tecnológica del Litoral
