Drones en la agricultura, una tecnología modernizadora y eficaz

La forma en que se llevan a cabo los procesos hoy y cómo se manejan las plantaciones modernas se ha alejado mucho de la forma en que se practicaba hace unos años gracias al uso de drones en la agricultura

 

Beatriz Riverón,
Bioquímico farmacéutica

Los avances tecnológicos han llegado al campo agrícola y le han dado una nueva cara a la agricultura. Así nació la agricultura de precisión. Con ella llegaron varios beneficios para el sector agrícola mundial. Una de estas principales herramientas utilizadas en agricultura de precisión y que está innovando en el sector es el uso de drones.

La tecnología ya está destacándose en varias áreas. Algunas empresas como el gigante Amazon ya utilizan drones para realizar entregas, otras empresas del sector de la seguridad y la vigilancia, emplean estos pequeños aviones no tripulados para vigilancia y operaciones tácticas. Además de estos usos, los drones se han utilizado ampliamente en publicidad, cadenas de televisión, fotografías y otros pasatiempos. Y se cree que, en los próximos años, el uso de drones en la agricultura estará muy extendido entre los productores, incluso los pequeños productores rurales.

¿Qué son los drones?

La palabra drone tiene origen inglés y puede traducirse como “abeja”, “zángano”, “zumbido” entre otros términos. Este nombre se le dio a los famosos aviones pequeños que cada día ganan más espacio en el escenario mundial. Esta tecnología, que anteriormente se usaba solo con fines militares, actualmente se aplica en varios segmentos de la cadena de producción e incluso se utiliza para fines personales y de entretenimiento. Las pequeñas aeronaves que reciben el nombre de drones no son más que los “Unmanned Aerial Vehicles” (UAV), “Vehículos aéreos no tripulados”. Para entender qué es un dron o UAV, la mejor asociación que se puede hacer es la de los antiguos coches teledirigidos. Los pequeños aviones no tripulados funcionan según el mismo principio que los juguetes, se controlan a través de un control remoto que envía comandos a la aeronave a través de ondas de radio.

De esta forma, los drones no tienen un “piloto”, sino una persona que lo controla a distancia. Estos aviones no tripulados surgieron en la década de 1960 cuando la Marina de los EE. UU. vio la necesidad de observar y monitorear a los enemigos sin poner en riesgo a sus soldados. Inicialmente los drones utilizaban cámaras de registro y reconocimiento de territorio; actualmente están equipados con sensores de alta precisión y su uso está muy extendido en los más diversos ámbitos.

Tipos de drones

Al igual que los aviones que existen diferentes tipos (aviones y helicópteros), los drones también se dividen en distintas categorías. Los UAV se pueden clasificar en: multirotor y de ala fija.

Los drones multirotor son los modelos más famosos, destacando los cuadricópteros, que es el tipo de UAV más conocido y utilizado en todo el mundo. Estas pequeñas aeronaves utilizan el mismo principio de vuelo que los helicópteros, a través de alas móviles, llamadas rotores, que tienen altas rotaciones por minuto (RPM) que permiten volar al dron.

Este modelo es el más asequible y tiene una serie de limitaciones. Los drones multirrotor tienen limitaciones en velocidad, resistencia y alcance. Por lo tanto, no se pueden usar para monitorear grandes áreas y actividades que necesitan viajar grandes distancias.

Por otro lado, los drones multirrotor son más fáciles de controlar, pueden permanecer estáticos en el aire y tomar fotografías y filmar puntos fijos o áreas más pequeñas. Han sido ampliamente utilizados para la producción de películas, fotografías aéreas y son los modelos utilizados por el público para el entretenimiento. Las baterías más modernas permiten al modelo una autonomía de 20 a 30 minutos.

Los drones de ala fija son totalmente diferentes del modelo multirrotor, siendo muy similares a los aviones. Por lo general, tienen un ala delta que crea sustentación para el vuelo y un motor tipo hélice en la parte trasera que impulsa el modelo hacia adelante. Debido a que los drones de ala fija solo necesitan energía para impulsarlos hacia adelante y no para mantenerlos en el aire, como en el caso del modelo multirotor, son mucho más eficientes.

Este modelo puede cubrir grandes distancias, grandes áreas y monitorear varios puntos de interés. Por su gran eficiencia, pueden utilizar tanto motores eléctricos como motores de combustión, como en el caso de las grandes aeronaves y principalmente para uso militar.

Los drones de ala fija tienen una autonomía considerablemente mayor en comparación con el modelo multirrotor, con modelos que pueden permanecer en funcionamiento desde 40 minutos hasta increíbles 16 horas. En los últimos años este modelo ha cobrado mucho protagonismo por su uso en agricultura y vigilancia de grandes superficies forestales. Mediante el uso de sensores y cámaras de alta resolución, los drones de ala fija han logrado grandes avances en varias áreas.

¿Cómo funcionan los drones?

Los drones suelen estar hechos de materiales leves que reducen el peso y facilitan las maniobras en vuelo. Recordando que los aviones no tripulados vuelan de acuerdo con los mismos principios que los helicópteros y aviones, como ya se comentó. Están equipados con dos tecnologías importantes: cámaras que brindan al controlador una vista de dónde está volando el dron y GPS (Global positioning system) que muestra la ubicación exacta durante el vuelo.

Los datos capturados por la cámara y la información del sistema de posicionamiento global del UAV se envían al controlador a través de ondas de radio y se presentan en una pantalla. También es posible controlar el dron sin usar pantallas, pero viéndolo volar y enviando comandos a través del control remoto. La forma de control dependerá de la aplicación a la que se vaya a someter el dron.

Tipos de cámaras

Los drones son capaces de proporcionar imágenes que serían imposibles de detectar a simple vista. Para ello se utilizan cámaras de alta calidad para conseguir las mejores imágenes y realizar todas las funciones que tienen los drones en la agricultura.

Las cámaras utilizadas en drones se pueden dividir en estos dos grupos: Cámaras RGB y NIR, y Cámaras Multiespectrales.

Cámaras RGB

Este tipo de cámara capta los colores de la misma forma que el ojo humano, es decir, en el espectro visible. Estos son los famosos colores del arcoíris.

El acrónimo RGB significa Rojo (red), Verde (green) y Azul (blue). A partir de estos tres colores primarios para cámaras, monitores de televisión y computadoras y escáneres, se forman los otros como el violeta, el naranja y el amarillo.

Al igual que los ojos humanos, este tipo de cámara no captura algunas frecuencias, incluidos los rayos ultravioleta, microondas e infrarrojos (importantes para la detección remota).

Cámaras NIR

Las cámaras NIR (Near Infrared) o infrarrojo cercano, son muy importantes para la detección en la agricultura. Hoy en día este rango es uno de los más utilizados en teledetección, ya que proporciona una valiosa información sobre el estado fisiológico y sanitario de las plantaciones.

Cámaras multiespectrales

Las cámaras multiespectrales o hiperespectrales son cámaras que tienen múltiples sensores. Cada uno de ellos tiene un filtro específico de alta calidad para capturar diferentes formas de onda reflejadas. De esta forma, estas cámaras captan y separan los diferentes tipos de color inclusive frecuencias invisibles al ojo humano, como el infrarrojo.

Esta tecnología se ha aplicado a la agricultura de precisión, con el objetivo de optimizar algunos procesos y aumentar la productividad. Los UAV tienen la capacidad de producir imágenes de muy alta calidad que se utilizan en software y algoritmos, proporcionando el análisis de los más diversos aspectos de una plantación.

La tecnología permite monitorear todo el largo de la plantación e incluso obtener información como la capacidad de retención de agua del suelo, tasa de crecimiento y detectar enfermedades de una planta a más de 200 metros de distancia.

Ejemplos de usos de los drones en la plantación

Teledetección

La teledetección es el tratamiento, almacenamiento y análisis de los datos recopilados, con el objetivo de comprender mejor los fenómenos existentes en la superficie monitoreada.

Seguimiento de la sanidad del cultivo

La necesidad de monitorear el desarrollo y salud de la plantación es el principal motivo que lleva a los productores a buscar información sobre el uso de drones en agricultura de precisión. A través de sensores infrarrojos estas pequeñas aeronaves son capaces de monitorear cada una de las plantas en un extenso campo. Los drones recopilan información de todas las plantas, lo que permite el seguimiento en ciertas regiones o especies y cultivos específicos.

NDVI

Este parámetro, Normalized Difference Vegetation Index, que se puede traducir como Índice de vegetación de diferencia normalizada, viene dado por un cálculo.

Tiene varias aplicaciones en la agricultura, que permiten un mejor control de las plantaciones y ganancias de productividad. Entre los usos más frecuentes del NDVI, se pueden destacar:
– Seguimiento de plantaciones y cultivos
– Detección de plagas y sequías
– Ubicación de plagas
– Estimaciones de productividad
– Cartografía agrícola
– Mapeo de agua.

El NDVI, Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada, es un indicador que ayuda mucho en los estudios de teledetección, permitiendo excelentes resultados y permitiendo una combinación de numerosas fuentes de información.

Demarcación del área de plantación

Como los drones brindan a los productores una vista aérea y panorámica, es posible delimitar los lugares de siembra y monitorear el crecimiento de la plantación, evitando que exceda los límites estipulados.
Mediante el análisis de las imágenes realizadas por los drones, también es posible determinar cuáles son las mejores zonas para plantar.

Relevamiento del número de plantas en un área determinada

Las imágenes identificadas por los drones aún van más allá del área de plantación. Las imágenes obtenidas a través de estas tecnologías permiten realizar análisis que identifican el número de plantas en un área o región determinada. Utilizando imágenes como base y aplicando modernos algoritmos, los drones permiten conocer el número de plantas existentes, detectar zonas de menor densidad y optimizar la replantación.

Detección de plagas

Mediante el uso de sensores y el procesamiento de imágenes realizado tras el vuelo del dron, se crea un mapeo de plagas y enfermedades en la plantación. Las imágenes permiten a los productores diferenciar entre plantas sanas e infectadas y cómo la plaga está proliferando de manera efectiva. La rápida identificación de enfermedades y plagas permite a los agricultores tomar acciones efectivas, reduciendo pérdidas y asegurando una alta productividad.

Aplicación y fumigación de plaguicidas

Además de detectar plagas con precisión, los vehículos aéreos no tripulados también se pueden utilizar para la aplicación de productos químicos para la resolución de problemas en el cultivo. A través de modernas técnicas, estas pequeñas aeronaves logran reducir el uso de pesticidas, reduciendo los desechos y sobre todo el impacto ambiental. Los drones son capaces de volar a baja altura y a diferentes velocidades, esto sumado a su pequeño tamaño permite rociar químicos en lugares exactos, aumentando la efectividad y reduciendo el gasto en pesticidas.

Monitoreo del sistema de riego

Manejar el sistema de riego de una plantación es una tarea ardua y que los productores enfrentan varios problemas, especialmente en plantaciones extensivas. Cuando las plantas alcanzan ciertas alturas o tamaños, las inspecciones de las boquillas de riego y las mangueras de distribución se vuelven extremadamente difíciles. Mediante el uso de drones es posible tener acceso al sistema de riego, detectar fallas y actuar sobre la causa del problema. Este monitoreo reduce significativamente las fallas y, por lo tanto, evita que se interfiera con el crecimiento y la producción de las plantas.

Detección de focos de incendio

Acercarse a las regiones de fuego es una tarea extremadamente peligrosa y difícil. Por eso los drones se han convertido en un gran aliado en la lucha contra incendios. Los UAV pueden sobrevolar la plantación muy cerca del fuego e incluso con malas condiciones de visibilidad. Esto permite detectar fácilmente los focos, ayudando a combatir el fuego y, sobre todo, evitando que se propague por el resto de la plantación.

Como puede verse, la aplicación de estos pequeños aviones es muy amplia.

Beneficios y ventajas frente otras tecnologías

– Seguimiento del área de plantación. El seguimiento mediante drones permite el control de la plantación, asegurando que su tamaño esté dentro de lo planificado y alcance la productividad deseada.

– Reduce el tiempo de operaciones en pequeñas extensiones

– Algunas aplicaciones de drones pueden ser realizadas por otras tecnologías como aviones y satélites, pero la gran ventaja de estas pequeñas aeronaves es que realizan actividades como: monitoreo, conteo de plantas, entre otras, en un tiempo mucho menor, en áreas de menos de 5.000 hectáreas.

– Retorno de la inversión. El retorno de la inversión que se obtiene con el uso de drones en las plantaciones es en muchos casos muy rápido, alcanzándose una cifra positiva en una sola cosecha. Esto se debe a que se evitan grandes pérdidas gracias al plan de acción incorporado. El uso de drones reduce en gran medida el costo operativo, permite administrar datos e información sobre la plantación, asegurando intervenciones rápidas y decisiones precisas. Todo ello garantiza un rápido retorno del importe invertido en esta tecnología. Al comparar la rentabilidad, podemos decir que, en algunos casos, las imágenes producidas por drones brindan una calidad muy alta a un costo mucho más asequible que las fotos de aviones tripulados o satélites.

– Los drones tienen la gran ventaja de volar mucho más cerca del suelo que otras tecnologías como aviones y helicópteros, lo que garantiza que las imágenes tengan una mayor calidad.

– Los drones permiten reducir significativamente las pérdidas de cultivos por plagas e incendios. Los aviones pequeños pueden detectar plagas al comienzo de la infestación, lo que permite un combate rápido y también permite encontrar y eliminar fácilmente los focos de incendios.

 

En los últimos años, la caída del precio de los drones y la flexibilización de las normas sobre su uso han hecho que esta tecnología sea más competitiva que otras alternativas. Considerando la fotografía aérea, con el precio que se cobra por un día completo de imágenes realizadas con drones, sería posible obtener aproximadamente 1 hora de servicio si se usara un avión, por ejemplo.

Los drones o UAVs son una de las tecnologías más buscadas en los últimos años en los más diversos sectores y para numerosas aplicaciones. Estos pequeños aviones no tripulados han revolucionado numerosos segmentos, brindando ganancias en productividad, seguridad e incluso una reducción en los costos operativos.

Además de asegurar todos los beneficios que presenta para la agricultura, los drones se están aplicando en los sectores ambiental y forestal, ayudando en el control y seguimiento de bosques, conteo de árboles, entre varias aplicaciones más.

La demanda de drones por parte de empresarios y productores rurales ha aumentado significativamente en los últimos años. Esto se debe no solo a los numerosos beneficios de su aplicación, sino también a que son más accesibles que algunas tecnologías que se utilizan de forma tradicional, como el uso de satélites para la teledetección.

Los drones se han convertido en un gran aliado de las grandes plantaciones que buscan la excelencia en la producción de alimentos y bosques de alta productividad.

Esta tecnología ha mostrado resultados altamente satisfactorios para la agricultura de precisión, brindando un rápido ROI (Return On Investment) y convirtiéndose en un gran diferenciador para las plantaciones que se enfocan en la automatización.

 

Fuentes

https://pixforce.com.br/drones-na-agricultura/ Acceso el 06/03/2022.
https://www.precisionag.com/in-field-technologies/drones-uavs/a-realistic-look-at-uavs-and-aerial-application-in-agriculture/ Acceso el 06/03/2022.

Spanaki, K.; Karafili, E.; Sivarajah, U.; Despoudi, S.; Irani, Z. (2021).
Artificial intelligence and food security: swarm intelligence of AgriTech drones for smart AgriFood operations.
Production Planning & Control.

Imagen
https://www.kdedirect.com/blogs/news/drones-in-agriculture?gclid=CjwKCAiA1JGRBhBSEiwAxXblwXFPxWmr56spRpDYSA7jgbaCNI06UpmGHjcUyu_c22YqfHhBarjm8hoCPWoQAvD_BwE Acceso el 06/2022.