La lechuga verde y exuberante prospera en una solución nutritiva dentro de tanques de cultivo, todo controlado por varios sensores de calidad del agua que funcionan silenciosamente.
En un laboratorio universitario de la provincia de Jiangsu, un cultivo de lechuga crece vigorosamente sin tierra gracias a un sistema de monitoreo inteligente hidropónico basado en tecnología IoT de banda estrecha. El investigador Zhang Jing explicó que el sistema utiliza múltiples sensores de calidad del agua para monitorear los parámetros de la solución nutritiva en tiempo real, combinados con métodos de control difuso para ajustar automáticamente la calidad del agua según las necesidades del cultivo.
A medida que la tecnología hidropónica se generaliza, estos discretos sensores de calidad del agua desempeñan un papel cada vez más importante. Desde instituciones de investigación profesionales hasta hogares comunes, los sistemas hidropónicos inteligentes están transformando silenciosamente los métodos agrícolas tradicionales.
01 Estado actual de la tecnología hidropónica
En comparación con el cultivo tradicional en tierra, la hidroponía permite un crecimiento más rápido de los cultivos y reduce los problemas de plagas. Dado que los cultivos absorben continuamente los nutrientes de la solución nutritiva, es fundamental monitorear los parámetros de calidad del agua de la solución nutritiva hidropónica con rapidez y precisión, y reponer los nutrientes según sea necesario.
En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología de sensores y la reducción de costos, los sistemas hidropónicos inteligentes han comenzado a pasar de las instituciones de investigación a los hogares comunes.
Un sistema hidropónico inteligente típico generalmente consta de tres componentes principales: sensores, controladores y actuadores.
Entre estos, los sensores se encargan de recopilar diversos parámetros de calidad del agua, actuando como los ojos y los oídos del sistema. Su precisión y estabilidad determinan directamente el éxito o el fracaso de todo el sistema hidropónico.
02 Descripción detallada de los sensores centrales
Sensores de pH
El valor del pH es crucial para el crecimiento de los cultivos hidropónicos. Como bien sabe cualquier persona en acuicultura, el rango óptimo de pH para los cuerpos de agua está entre 7,5 y 8,5.
Los sensores de calidad del agua con pH detectan la concentración de iones de hidrógeno en las sustancias medidas y las convierten en señales de salida utilizables correspondientes.
Los iones H+ de la solución interactúan con el electrodo del sensor para generar una señal de voltaje, cuya magnitud es proporcional a la concentración de H+. Al medir la señal de voltaje, se puede obtener el valor de pH correspondiente de la solución.
Existen en el mercado sensores de pH especializados diseñados para aplicaciones hidropónicas, como sensores de pH hidropónicos automáticos que admiten protocolos de comunicación estándar, con rangos de medición de 0 a 14,00 pH y una resolución de hasta 0,01 pH, lo que permite un control y monitoreo precisos.
Sensores de oxígeno disuelto
El oxígeno disuelto es un factor clave para el crecimiento sano de las raíces en cultivos hidropónicos. Los cuerpos de agua no contaminados por sustancias que consumen oxígeno mantienen el oxígeno disuelto en niveles de saturación.
Los sensores de oxígeno disuelto miden la cantidad de oxígeno disuelto en el agua.
Las moléculas de oxígeno de la solución medida atraviesan la membrana selectiva del sensor y experimentan las correspondientes reacciones de reducción u oxidación en el cátodo y el ánodo internos, generando simultáneamente señales de corriente. La magnitud de la corriente es proporcional a la concentración de oxígeno disuelto.
Los sensores profesionales de oxígeno disuelto están disponibles en diferentes diseños: algunos capaces de soportar duras condiciones ambientales y al mismo tiempo brindar una excelente precisión; otros optimizados para el tiempo de respuesta, adecuados para comprobaciones puntuales y aplicaciones analíticas.
Sensores de concentración de iones
Los sensores de concentración de iones son equipos cruciales para monitorear la composición de la solución nutritiva. Las concentraciones de iones específicos, como nitrato, amonio y cloruro, afectan directamente el crecimiento del cultivo.
Por ejemplo, los sensores de iones de amonio especializados pueden medir el contenido de amonio en aguas naturales, aguas superficiales, aguas subterráneas y diversas aplicaciones agrícolas.
Una patente para un sensor de concentración de iones de solución hidropónica de una universidad agrícola integra electrodos de iones, sensores de temperatura y sensores de pH, lo que permite una rápida comprensión de los cambios de concentración de iones, las variaciones de temperatura y los cambios de pH en soluciones hidropónicas.
Sensores de conductividad eléctrica (CE)
La conductividad eléctrica es un indicador clave que mide la concentración total de iones en la solución nutritiva y refleja directamente el nivel de fertilidad de la solución nutritiva.
Los transmisores CE automáticos diseñados específicamente para riego agrícola e hidroponía ofrecen rangos de medición de hasta 0-4000 µS/cm, admiten protocolos de salida estándar, pueden conectarse a bombas/válvulas dosificadoras y controlar interruptores de bombas/válvulas.
Sensores de temperatura y turbidez
La temperatura afecta el crecimiento de las raíces del cultivo y la actividad metabólica, mientras que la turbidez refleja la cantidad de partículas suspendidas en la solución nutritiva.
En proyectos de tanques hidropónicos de invernadero inteligentes, los desarrolladores pueden utilizar módulos de sensores de temperatura y humedad digitales de alta precisión, con una precisión de temperatura típica de ±0,3 ℃ y una resolución de 0,01 ℃.
Se pueden utilizar sensores de turbidez especializados con instrumentos multiparamétricos para monitorear el nivel de turbidez de las soluciones nutritivas.
03 Aplicaciones Integradas en Sistemas Inteligentes
Los datos de sensores individuales a menudo son insuficientes para reflejar de forma exhaustiva el entorno hidropónico completo, lo que hace que la fusión de múltiples sensores sea una tendencia creciente en los sistemas hidropónicos inteligentes.
Las sondas multiparamétricas con diseños rentables se pueden integrar fácilmente con sistemas de control y sistemas de telemetría, lo que resulta adecuado para una implementación a largo plazo.
Los equipos de investigación han desarrollado sistemas de monitoreo inteligente basados en IoT para hidroponía que utilizan interfaces de aplicaciones móviles para el monitoreo en tiempo real de los parámetros ambientales hidropónicos, combinados con métodos de control inteligente para ajustar los parámetros de calidad del agua de la solución nutritiva en función de la experiencia operativa y las necesidades de los cultivos.
Los resultados de las pruebas muestran que cuando dichos sistemas regulan las soluciones nutritivas, parámetros clave como el pH y la conductividad eléctrica pueden mantener valores preestablecidos estables dentro de plazos razonables.
04 Desafíos técnicos y tendencias futuras
Si bien la tecnología de sensores hidropónicos ha avanzado significativamente, aún existen varios desafíos. La estabilidad a largo plazo, la capacidad antiincrustante y la frecuencia de calibración de los sensores son aspectos clave en las aplicaciones prácticas.
Los electrodos especialmente selectivos de iones son susceptibles a interferencias de otros iones y requieren una calibración regular.
Los futuros sensores hidropónicos evolucionarán hacia la multifuncionalidad, la inteligencia y la reducción de costos.
Los sistemas de sensores avanzados ya permiten la medición de alto rendimiento de diversos parámetros, incluidos la clorofila, los pigmentos, la fluorescencia, la turbidez y más.
Mientras tanto, con el desarrollo de proyectos de código abierto, las barreras de entrada a los sistemas hidropónicos inteligentes se están reduciendo, lo que permite que más personas participen en esta transformación agrícola.
Hoy en día, cada vez más residentes urbanos comienzan a experimentar con la hidroponía doméstica. En balcones residenciales de varias ciudades, las hortalizas de hoja verde crecen vigorosamente en tanques hidropónicos inteligentes basados en populares plataformas de microcontroladores.
“Los sensores de calidad del agua son el núcleo de los sistemas hidropónicos: son como las 'papilas gustativas' de las plantas que nos dicen qué nutrientes necesitan ajustes”, describió un entusiasta.
Los continuos avances en la tecnología de sensores están convirtiendo la agricultura de precisión de un ideal a una realidad.
También podemos ofrecer una variedad de soluciones para
1. Medidor portátil para la calidad del agua con múltiples parámetros
2. Sistema de boyas flotantes para la calidad del agua multiparamétrica
3. Cepillo de limpieza automático para sensor de agua multiparámetro
4. Conjunto completo de servidores y módulo inalámbrico de software, compatible con RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
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Hora de publicación: 07-nov-2025