Agricultura vertical inteligente: un modelo sostenible para la resiliencia de los sistemas alimentarios urbanos en Colombia
DOI:
https://doi.org/10.26507/paper.4525Palabras clave:
Agricultura vertical inteligente, Automatización, Internet de las cosas, Sostenibilidad urbana, Seguridad alimentariaResumen
La presente investigación desarrolla un modelo de agricultura vertical inteligente y automatizada para la ciudad de Cali, Colombia, como respuesta a los desafíos de seguridad alimentaria, uso eficiente de recursos y sostenibilidad urbana. Mediante un enfoque metodológico mixto que combinó revisión sistemática de literatura, entrevistas a expertos y modelación matemática, se determinaron los requerimientos técnicos y agronómicos para implementar estos sistemas en el contexto colombiano. El estudio establece un predimensionamiento técnico específico para Cali, evaluando parámetros como eficiencia energética, uso de recursos hídricos y rendimiento de cultivos a través de simulaciones que permitieron optimizar los sistemas de control automatizado basados en IoT, análisis de datos en tiempo real y algoritmos de aprendizaje automático. Los resultados revelan que, a pesar de la alta inversión inicial, la integración de tecnologías de automatización y control ambiental con estrategias de eficiencia energética permite desarrollar sistemas viables técnica y económicamente. La modelación matemática demuestra que la producción de 100 toneladas anuales de biomasa requiere aproximadamente 1.5 millones de kWh de electricidad, lo que representa un desafío que puede mitigarse mediante la implementación de energías renovables y sistemas de iluminación LED optimizados para la fotosíntesis. El análisis multicriterio aplicado evalúa integralmente aspectos técnicos, financieros, sociales y ambientales, asegurando la viabilidad y sostenibilidad del modelo propuesto. La relevancia de esta investigación radica en su aporte a la transformación de los sistemas alimentarios urbanos a través de soluciones tecnológicas que responden a múltiples Objetivos de Desarrollo Sostenible, incluyendo producción y consumo responsables, ciudades sostenibles y acción climática.
Citas
Abbasi, R., Martinez, P., Ahmad, R. (2022). The digitization of agricultural industry -- a systematic literature review on agriculture 4.0. Smart Agricultural Technology. https://doi.org/10.1016/j.atech.2022.100042
Benis, K., Ferrão, P. (2018). Commercial farming within the urban built environment -- Taking stock of an evolving field in northern countries. Global Food Security, Vol. 17, pp. 30-37. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2018.03.005
Bugbee, B. G., Monje, O. (1992). The limits of crop productivity: Theory and validation. BioScience, Vol. 42, No. 7, pp. 494-502.
Kalantari, F., Mohd Tahir, O., Mahmoudi Lahijani, A., Kalantari, S. (2017). A Review of Vertical Farming Technology: A Guide for Implementation of Building Integrated Agriculture in Cities. Advanced Engineering Forum, Vol. 24, pp. 76-91. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/aef.24.76
Maraveas, C., Bartzanas, T. (2022). Application of IoT for Smart Greenhouse. Infrastructures, Vol. 7, No. 1, pp. 7. https://doi.org/10.3390/infrastructures7010007
Murillo, J., Gomez, N., Apestegui, X. (2021). Guía para la priorización de medidas de adaptación al cambio climático utilizando el Método de Análisis Multicriterio. Journal of Environmental Management, Vol. 34, No. 2, pp. 78-95.
Nelson, J. A., Bugbee, B. (2014). Economic analysis of greenhouse lighting: Light emitting diodes vs. high intensity discharge fixtures. PloS ONE, Vol. 9, No. 6, e99010.
Oliveira, L., Moreira, A., Silva, M. (2021). Advances in agriculture robotics: A state-of-the-art review and challenges ahead. Robotics, Vol. 10, No. 2. https://doi.org/10.3390/robotics10020052
Pattison, P. M., Tsao, J. Y., Brainard, G. C., Bugbee, B. (2018). LEDs for photons, physiology and food. Nature, Vol. 563, No. 7732, pp. 493-500.
Rogers, E. M. (2003). Diffusion of innovations in agriculture: A longitudinal study. Rural Sociology, Vol. 68, No. 2, pp. 213-234.
Shamshiri, R.R., Kalantari, F., Ting, K.C., Thorp, K.R., Hameed, I.A., Weltzien, C., Ahmad, D., Shad, Z. (2018). Advances in greenhouse automation and controlled environment agriculture: A transition to plant factories and urban agriculture. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, Vol. 11, pp. 1-22. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181101.3210
Thomaier, S., Specht, K., Henckel, D., Dierich, A., Siebert, R., Freisinger, U.B., Sawicka, M. (2015). Farming in and on urban buildings: Present practice and specific novelties of zero-acreage farming (ZFarming). Renewable Agriculture and Food Systems, Vol. 30, pp. 43-54. https://doi.org/10.1017/S1742170514000143
Zhu, X. G., Long, S. P., Ort, D. R. (2008). What is the maximum efficiency with which photosynthesis can convert solar energy into biomass? Current Opinion in Biotechnology, Vol. 19, No. 2, pp. 153-159.
De Wit, C. T. (1965). Photosynthesis of leaf canopies. Agricultural Research Reports, Wageningen, pp. 663.
Kozai, T., Niu, G., Takagaki, M. (Eds.) (2016). Plant Factory: An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production. Academic Press, London, pp. 405.
Somerville, C., Cohen, M., Pantanella, E., Stankus, A., Lovatelli, A. (2022). Producción de alimentos en acuaponía a pequeña escala -- Cultivo integral de peces y plantas. FAO, Roma, pp. 288. https://doi.org/10.4060/i4021es
Zarate, M. (2015). Manual de Hidroponia. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, pp. 184.
Ezquivel, E. (2017). Aeroponia. II Congreso Nacional de Sistemas Alternativos de Producción, Universidad Autonoma Agraria Antonio Narro, Torreon, pp. 45-58.
Graamans, L., Baeza, E., van den Dobbelsteen, A., Tsafaras, I., Stanghellini, C. (2018). Plant factories versus greenhouses: Comparison of resource use efficiency. Proceedings of the American Society for Horticultural Science Annual Conference, Washington D.C., pp. 31-43.
Fuentes electrónicas
Arias, J. (2020). Algunas propuestas para la seguridad alimentaria en el POT. Alcaldía Mayor de Bogotá. Consultado el 30 de septiembre de 2023 en https://bogota.gov.co/mi-ciudad/pot-algunas-propuestas-para-la-seguridad-alimentaria
Rankin, S., Hurtado, L., Bonilla, O., Mosquera, E., Lundy, M. (2021). Perfil Sistema Alimentario Cali, ciudad-región: Construyendo un entendimiento común que articule e impulse la acción. Consultado el 20 de febrero de 2024 en https://cgspace.cgiar.org/handle/10568/114862
Cómo citar
Descargas
Descargas
Publicado
Evento
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería - ACOFI

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
| Estadísticas de artículo | |
|---|---|
| Vistas de resúmenes | |
| Vistas de PDF | |
| Descargas de PDF | |
| Vistas de HTML | |
| Otras vistas | |



