Módulo Antártico de Producción Hidropónica (MAPHI)
Grupo de investigación forestal, agrícola y manejo del agua, Universidad de la Patagonia Austral, Comando Conjunto Antártico
Se instalaron tres módulos MAPHI en la Antártida, Base Marambio, Base Esperanza y Base Belgrano 2 la más cercana al polo sur. Además, se instaló un módulo de pruebas en la ciudad de Río Gallegos (provincia de Santa Cruz) donde el equipo técnico evalúa nuevos equipos y componentes para mejorar el sistema de producción y su adaptación a sistemas productivos comerciales.
Problemas o necesidades que resuelve
Desde 1904, La República Argentina sostiene su presencia de manera ininterrumpida en la Antártida, uno de los territorios más hostiles del planeta. En ese lugar, se enfrentan grandes desafíos logísticos entre los cuales se encuentran la provisión de alimentos frescos como una de las mayores limitaciones dada su rápida perecibilidad. Para enfrentar este problema, investigadores del INTA desarrollaron en 2015 el Módulo Antártico de Producción Hidropónica (MAPHI). Un innovador sistema permite cultivar hortalizas sin suelo (prohibido por el Protocolo de Madrid) y sin sol, reemplazando ambos con el uso de técnicas hidropónicas y el uso de luminarias LED de alta eficiencia. Su diseño aislado incorpora luces y sistema de bombeo automáticos, calefacción y ventilación, asegurando un ambiente controlado para producir verduras frescas todo el año (independientemente del clima extremo que lo rodea). Además, el control de estas variables vuelve previsible al sistema, ya que garantiza una producción constante con un bajo riesgo. El desarrollo de MAPHI trasciende al ámbito de producción antártico, ya que el sistema puede implementarse en comunidades aisladas o regiones marginales para la agricultura, como las estancias de la Patagonia, puestos fronterizos, escuelas rurales o cualquier lugar donde la logística dificulte el acceso a verduras frescas. También es útil en la producción tecnificada de plantines en ambientes controlados, ayudando a ampliar la ventana de producción y mejorar las cosechas. El sistema MAPHI nació como una solución para los científicos y militares que viven en la Antártida, pero hoy abre las puertas a una nueva forma de producir alimentos en sitios extremos o aislados, mejorando el acceso a alimentos frescos donde antes parecía imposible.
Propuesta
Estructura principal
Como estructura principal se utilizó un contenedor marítimo dry cargo de 20 pies, el cual se modificó para que pueda albergar al sistema de producción y los equipos necesarios para su funcionamiento. El objetivo de utilizar este tipo de contenedores fue rescatar su versatilidad como estructura logística, su capacidad de carga y también su resistencia, que combinado a su bajo costo relativo lo vuelve una opción ideal.
Sistema de producción
El sistema de producción cuenta con dos sectores (“estanterías”) con tres niveles cada uno. Cada sector se encuentra montado sobre 8 columnas dispuestas cuatro en cada vértice y los 4 restantes ubicadas de manera equidistante. El módulo cuenta con tres niveles productivos de 3600 mm de largo por 600 mm de ancho, pintados con esmalte sintético blanco para favorecer el reflejo de la luz que incide fuera de la superficie de captación de la planta.
En cada nivel de producción (cinco de los seis posibles) se instalaron 12 cajones de polipropileno de alto impacto. Cada cajón posee una tapa removible del mismo material con 4 perforaciones en su superficie, lo que permite anclar 4 plantas por cajón, dando un total de 240 plantas adultas para todo el sistema (4 plantas por cajón x 12 cajones por nivel x 5 niveles de producción). El sexto nivel se destina a la producción de los plantines necesarios para abastecer a los cajones de las 240 plantas necesarias para cargar el sistema, para lo cual se utilizan dos bandejas plásticas de 545 mm x 280 mm x 40 mm, mientras que en el espacio restante es aprovechado para para la producción de microgreens (germinados) en 10 bandejas de las 12 posibles en ese nivel, dándole al módulo un mayor dinamismo en la producción de alimentos.
El módulo posee dos tipos de luces compatibles para producir, las luces de sodio de alta presión (SAP) y las luces LED de cultivo. Las luces SAP fueron montadas sobre porta lámparas de metal y cerámica en una luminaria de acero inoxidable brillante 430 que se atornillaron directamente al panel mediante tornillos autoperforantes. Estas luces son asistidas por balastos encapsulados (IP 66) conectados mediante cable TPR 3 x 1,5 mm. La segunda opción de iluminación son luces con 64 diodos y chip controlador marca instaladas de forma perpendicular a los niveles y equidistantes a las columnas del sector de producción.
Sistema de monitoreo remoto
El avance en la tecnificación de los sistemas productivos frutihortícolas implica, entre otras cosas, poder vincular los sistemas de producción a tecnologías de uso regular como los celulares y las computadoras. La posibilidad de verificar de manera remota el estado de un sistema y accionar sobre variables críticas del mismo, permite mejorar la producción e implica una enorme ventaja que en algunos casos diferencia a los proyectos viables de aquellos destinados a fracasar.
Es por esto que se determinó la necesidad de desarrollar una única mota multi-sensor adoptando la Tecnología de Internet de las Cosas (IoT) para la gestión, monitoreo, y análisis de los dispositivos y sensores IoT de manera centralizada.
Las capacidades del sistema de monitoreo instalado son:
● Adquirir datos físicos a través de sensores.
● Pre procesar los datos de manera local.
● Conectarse a Internet para transmitir datos y recibir órdenes.
● Almacenar los datos en Cloud.
● Analizar los datos con Cloud Computing.
● Presentar los datos al usuario.
● Realizar todas las operaciones de manera segura.
● Identificar y gestionar todos los dispositivos de manera simple.
En este desarrollo, la innovación central reside en la implementación de un sistema IoT apoyado en una mota universal multi-sensor, vinculado a un panel de monitoreo que permite visualizar datos del sistema intensivo de producción MAPHI, pre procesarlos en tiempo real y brindar información fácil y rápida de comprender para el operario, lo que facilita la toma de decisiones a través de un desarrollo personalizable y no “enlatado” (predefinido por un fabricante y sin la capacidad de adaptarse a las condiciones del usuario), como los que se encuentran disponibles actualmente en el mercado.
Ventajas
•Sistema modular, transportable.
•Componentes de fabricación nacional.
•Alta eficiencia en el uso de agua.
•Baja carga de trabajo (comparado con métodos hidropónicos tradicionales).
•Alta productividad por metro cuadrado.
•Reducción sustancial del ciclo de cultivo.
•Dos métodos de producción.
•Sistema de control redundante.
•Sistema probado para diversos cultivos de interés nacional.
•Sistema de monitoreo con base en hardware libre.
•Sistema de monitoreo sin membresía.
•Mota universal multisensor.
•Mota de programación remota.
•Sistema adaptable no enlatado.
•Interfaz de monitoreo sencilla (fácil lectura e interpretación).
•No requiere para su mantenimiento mano de obra con conocimientos específicos.
Posición en cuanto a la Propiedad Intelectual
Patente en trámite (INPI)
N° de referencia WEB: 3240806
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Ing. Agr. (Mg.) Jorge A. Birgi, [email protected], INTA Santa Cruz, [email protected]; Gerencia Gestión de la Innovación, Coordinación Nacional de Relaciones Institucionales y Vinculación Tecnológica, Buenos Aires - Argentina