Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 6 No. 7.1
Edición Especial UNJBG 2025
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EVALUACIÓN DE UN INVERNADERO AUTOMATIZADO PARA OPTIMIZAR EL
RIEGO Y CONDICIONES DE GERMINACIÓN DE LECHUGA, TACNA
EVALUATION OF AN AUTOMATED GREENHOUSE TO OPTIMIZE IRRIGATION AND
GERMINATION CONDITIONS OF LETTUCE, TACNA
Autores: ¹Alexia Valeria Maquera Pilco.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0009-0006-7815-7093
¹E-mail de contacto: avmaquerap@unjbg.edu.pe
Afiliación: ¹*Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
Artículo recibido: 31 de junio del 2025
Artículo revisado: 1 de julio del 2025
Artículo aprobado: 12 de julio del 2025
¹Estudiante de la carrera profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
Resumen
El presente estudio tuvo como objetivo
automatizar un invernadero para generar
condiciones óptimas de germinación de
lechuga y evaluar el consumo de agua respecto
a un sistema tradicional de cultivo. Se diseñó
un prototipo de invernadero automatizado que
integró sensores ambientales de temperatura y
humedad del suelo conectados a un sistema de
control mediante Arduino. Estos sensores
activaron automáticamente componentes como
riego por aspersión, ventilación y calefacción,
manteniendo las condiciones ideales de 20 a 25
°C de temperatura y entre 60 y 80 % de
humedad del suelo. Se compararon dos
métodos de cultivo: el invernadero
automatizado y una bandeja tipo forestry sin
control ambiental. En el tercer día de
observación, se registró un consumo de 400 ml
de agua en el invernadero frente a 700 ml en la
bandeja. Asimismo, en el invernadero se logró
una germinación más rápida y uniforme, con
una altura promedio de 1.5 centímetros,
mientras que en la bandeja no se observaron
brotes. Concluyendo que el sistema
automatizado mejora tanto la eficiencia hídrica
como las condiciones para el desarrollo
temprano de la lechuga, siendo una alternativa
viable para zonas agrícolas con limitaciones de
agua.
Palabras clave: Automatización,
Invernadero, Sensores, Aspersión,
Germinación, Agua, Temperatura,
Humedad.
Abstract
The present study aimed to automate a
greenhouse to generate optimal germination
conditions for lettuce and evaluate water
consumption compared to a traditional
cultivation system. An automated greenhouse
prototype was designed that integrated
environmental temperature and soil moisture
sensors connected to an Arduino-based control
system. These sensors automatically activated
components such as sprinkler irrigation,
ventilation, and heating, maintaining ideal
conditions of 20 to 25°C and 60 to 80% soil
moisture. Two cultivation methods were
compared: the automated greenhouse and a
forestry-type tray without environmental
control. On the third day of observation, 400 ml
of water consumption was recorded in the
greenhouse versus 700 ml in the tray.
Furthermore, germination was faster and more
uniform in the greenhouse, with an average
height of 1.5 centimeters, while no sprouts
were observed in the tray. The conclusion is
that the automated system improves both water
efficiency and conditions for the early
development of lettuce, making it a viable
alternative for agricultural areas with limited
water resources.
Keywords: Automation, Greenhouse,
Sensors, Sprinkling, Germination, Water,
Temperature, Humidity.
Sumário
O presente estudo teve como objetivo
automatizar uma estufa para gerar condições
ótimas de germinação para alface e avaliar o
consumo de água em comparação com um
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sistema de cultivo tradicional. Foi projetado um
protótipo de estufa automatizada que integrou
sensores de temperatura ambiente e umidade do
solo conectados a um sistema de controle
baseado em Arduino. Esses sensores ativaram
automaticamente componentes como irrigação
por aspersão, ventilação e aquecimento,
mantendo condições ideais de 20 a 25 °C e 60 a
80% de umidade do solo. Dois métodos de
cultivo foram comparados: a estufa
automatizada e uma bandeja do tipo florestal
sem controle ambiental. No terceiro dia de
observação, 400 ml de consumo de água foram
registrados na estufa versus 700 ml na bandeja.
Além disso, a germinação foi mais rápida e
uniforme na estufa, com altura média de 1,5
centímetros, enquanto nenhum broto foi
observado na bandeja. A conclusão é que o
sistema automatizado melhora tanto a eficiência
hídrica quanto as condições para o
desenvolvimento inicial da alface, tornando-se
uma alternativa viável para áreas agrícolas com
recursos hídricos limitados.
Palavras-chave: Automação, Estufa,
Sensores, Aspersão, Germinação, Água,
Temperatura, Umidade.
Introducción
En el Perú, la infraestructura de riego agrícola
presenta una marcada desigualdad. Según el
Ministerio de Agricultura y Riego (2016) solo
el 36 % de las tierras de cultivo disponen de
sistemas de riego, mientras que el 64 % restante
depende de las precipitaciones. De la superficie
agrícola que cuenta con riego, el 87 % se ubica
en la costa, en contraste con apenas un 30 % en
la sierra. Además, predomina el uso del riego
por gravedad (88 %), frente a un escaso 4.3 %
que emplea tecnologías de riego tecnificado
(Palomino y Lima, 2024). Esta limitada
adopción de sistemas eficientes incide
negativamente en el uso racional del agua,
especialmente en regiones como Tacna, donde
el recurso hídrico es escaso y la actividad
agrícola exige soluciones sostenibles (Limache
et al., 2021). Los métodos tradicionales de riego
como el goteo o la inundación, aunque
ampliamente usados en zonas como Magollo,
Copare y La Yarada, presentan limitaciones. El
riego por inundación, por ejemplo, desperdicia
grandes volúmenes de agua, mientras que el
goteo, aunque más eficiente, requiere
inversiones elevadas y mantenimiento
especializado (Cui et al., 2022). En este
contexto, los sistemas de riego automatizados
surgen como una alternativa viable. Un
invernadero automatizado, estructura cerrada
cubierta por material traslúcido, permite
controlar variables ambientales clave como
temperatura y humedad del suelo (Ticona et al.,
2019; Ventura y Lima, 2024). Al integrar
sensores de temperatura y humedad, es posible
activar mecanismos como riego por aspersión,
ventilación o calefacción, según las necesidades
del cultivo (Santander, 2023). Estos sensores
permiten optimizar el tiempo y la cantidad de
riego, reducir el estrés hídrico de las plantas y
mejorar procesos fisiológicos como la
fotosíntesis, transpiración y absorción de
nutrientes (SensorGO, 2022).
Particularmente, el riego por aspersión
reproduce el efecto de la lluvia, proporcionando
agua de manera uniforme mediante la presión
hidráulica generada por bombas, lo cual lo
convierte en un método adaptable y de bajo
consumo (Peralta y Simfendofer, 2001).
Además, permite automatización mediante
programadores, facilitando el suministro
eficiente de agua en zonas agrícolas con suelos
de baja permeabilidad. El cultivo de lechuga
(Lactuca sativa) es sensible a las condiciones
climáticas. Su óptimo desarrollo requiere una
temperatura entre 20 °C y 25 °C y una humedad
del suelo entre 60 % y 80 % (Martínez et al.,
2015). En campo abierto, estas condiciones no
siempre pueden ser garantizadas, y la falta de
información en tiempo real sobre el estado del
suelo conlleva a riesgos excesivos o deficientes,
afectando la germinación (Galindo et al., 2017).
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Así la automatización de un invernadero
mediante la implementación del sensor de
temperatura permitirá darle un ambiente óptimo
para el crecimiento de la planta, mientras que,
el sensor de humedad del suelo permitirá regar
la planta mediante un sistema por aspersión,
solo cuando sea necesario lo que significa una
distribución óptima del agua (Daza et al., 2014;
Valencia et al, 2021).
Materiales y Métodos
El presente trabajo de investigación es de tipo
experimental. La variable independiente es la
automatización del invernadero y las variables
dependientes son consumo de agua, días de
germinación de lechuga (Lactuca sativa). En la
tabla 1 se presenta una lista de materiales
empleados para el desarrollo de la
investigación. Para llevar a cabo este proyecto,
se requiere un listado de materiales que incluye
un sensor de humedad de la tierra y un sensor
de temperatura para monitorear las condiciones
del entorno, un Arduino UNO como placa de
control, un Protoboard y cables de conexión
para realizar las conexiones necesarias, una
bomba de agua sumergible para irrigar las
plantas, un foco para proporcionar iluminación
adicional, ventiladores para mantener una
temperatura adecuada, una pantalla LCD para
mostrar la información recopilada, una bandeja
Forestry para colocar las semillas de lechuga y
facilitar su crecimiento, y las semillas de
lechuga mismas para iniciar el cultivo.
Primeramente, se comprobaron los sensores en
el Arduino y Protoboard. Luego se realizó la
conexión de los cables para instalar los
sensores, focos, y ventiladores. Se conectó el
Lcd para que se logren visualizar los datos de
temperatura y humedad de la tierra a tiempo
real. Se alargaron los cables para que pueda
ingresar los sensores dentro del invernadero. Se
instaló la bomba de agua y los tubos para el
riego por aspersión. Se programó valores
óptimos de temperatura y humedad para la
germinación de la lechuga dentro del prototipo
de invernadero.
Figura 1. Valores de humedad para un sensor
de humedad
Para evaluar la automatización del invernadero
en relación con el consumo de agua y los
parámetros climatológicos (temperatura y
humedad), se realizó una comparación entre la
germinación de la lechuga (Lactuca sativa) en
un invernadero automatizado y en una bandeja
tipo forestry bajo condiciones ambientales
normales. Para ello, se registró la cantidad de
agua utilizada en cada sistema, así como las
condiciones climatológicas y el número de días
requeridos para la germinación de las semillas
de lechuga (Lactuca sativa) en ambos entornos.
Resultados y Discusión
Automatización del invernadero mediante
sensores para generar condiciones óptimas
para la germinación de lechuga y controlar
el riego
Para la automatización se implementó un
sistema de control programado en Arduino,
utilizando sensores de temperatura y humedad
del suelo para la activación automática de
componentes clave del sistema: ventiladores,
luminaria y riego por aspersión, esta
programación son presentados en la Tabla 2
indicando que cuando la temperatura ambiental
detectada es menor a 20 °C, el sistema activa un
relay que enciende una fuente de calor o foco
(acondicionador térmico), con el fin de
mantener una temperatura mínima favorable
para la germinación de Lactuca sativa. En caso
contrario, el foco permanece apagado.
Asimismo, si la temperatura supera los 25 °C,
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se activan dos ventiladores conectados al
sistema (ventilador y ventilador2) para regular
el ambiente interno del invernadero y evitar
condiciones térmicas extremas que podrían
afectar negativamente el desarrollo del cultivo.
En cuanto a la humedad del suelo, el sistema
evalúa dos umbrales críticos. Si la humedad es
mayor a 800 unidades (valor del sensor), se
considera que el sustrato está seco, por lo que se
activa la bomba de agua mediante el
bombarelay, iniciando el riego por aspersión.
Por el contrario, si la humedad es menor a 500
unidades, se asume que el sustrato está lo
suficientemente húmedo, por lo que el sistema
apaga automáticamente la bomba para evitar el
exceso de agua.
Tabla 1. Condiciones programadas para la
automatización del invernadero
Sensor
Condición
detectada
Acción del
sistema
Componente
activado
Temperatura
T < 20 °C
Enciende
fuente de
calor
Relay (foco)
T > 25 °C
Activa
sistema de
ventilación
Ventilador 1 y
2
Humedad del
suelo
Humedad >
800 u
(sustrato
seco)
Activa riego
por
aspersión
Bomba de agua
(relay)
Humedad <
500 u
(sustrato
húmedo)
Desactiva
riego
Bomba de agua
apagada
Fuente: elaboración propia
Figura 1. Código para la automatización
La Figura 2 muestra la activación de la bomba
de agua cuando el sensor de humedad del suelo
registró un valor de 800, correspondiente a una
humedad inferior al 60 %.
Figura 2. Riego por aspersión
Evaluación del consumo de agua y el efecto
de los parámetros climatológicos en la
germinación de lechuga
Para evaluar el consumo de agua y el efecto de
los parámetros climatológicos en la
germinación de Lactuca sativa, se compararon
dos métodos de cultivo: un invernadero
automatizado y una bandeja forestry. Al tercer
día, la planta en el invernadero automatizado
utilizó 400 ml de agua, mientras que en la
bandeja forestry el consumo fue de 700 ml,
generando un excedente innecesario de 300 ml
(Tabla 2). Esto evidencia que el sistema
automatizado permitió un uso más eficiente del
recurso hídrico, activando el riego solo cuando
la humedad del suelo fue inferior al umbral
programado (menos del 60 %).
Tabla 2. Consumo de agua de 3 días
Método
Consumo de agua
Invernadero automatizado
400 ml
Bandeja forestry
700 ml
Fuente: Elaboración propia
La Tabla 2 nos muestra al tercer día bajo
condiciones controladas de temperatura (20–
25 °C) y humedad del suelo (60–80 %), la
germinación en el invernadero fue más rápida y
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uniforme (Figura 3), a diferencia de la bandeja
forestry, donde no se observó un crecimiento
significativo en el mismo periodo (Figura 5).
Esta diferencia se atribuye al monitoreo y
control automatizado que mantuvo las
condiciones óptimas para el desarrollo de la
planta.
Tabla 3. Condiciones en las que se encuentra la
planta para su crecimiento
Parámetro
Temperatura
(°C)
Humedad
(%)
Altura
(cm)
20-25°C
60-80%
1.5
No controlado
No
controlado
0
Fuente: elaboración propia
Figura 3. Germinación de la planta en el
invernadero automatizado al tercer día
Figura 4. Germinación de la planta en la
bandeja forestry al tercer día
Los resultados evidenciaron que el sistema
automatizado respondió eficazmente ante las
condiciones climáticas internas del
invernadero. Cuando la temperatura descendía
por debajo de los 20 °C, se activaban
automáticamente los focos para generar calor, y
al superar los 25 °C, se encendían ventiladores
para mantener el rango ideal. Asimismo, al
detectar un valor de humedad mayor a 800
unidades (indicación de suelo seco), el sistema
activaba la bomba para iniciar el riego por
aspersión, apagándose automáticamente cuando
el nivel de humedad descendía por debajo de
500 unidades. Esta dinámica de control
automático es coherente con lo mencionado por
SensorGO (2022), quien sostiene que los
sensores permiten monitorear y mantener
condiciones fisiológicas adecuadas para el
cultivo al activar funciones clave como la
transpiración, fotosíntesis y absorción de
nutrientes. Además, se cumplió el criterio
técnico propuesto por Bustos (2017), quien
establece que, para una buena germinación de
Lactuca sativa, la temperatura debe oscilar
entre 18 y 20 °C y la humedad relativa debe
mantenerse entre 60 y 80%. Estas condiciones
fueron replicadas con éxito en el invernadero
automatizado gracias al sistema programado en
Arduino, lo cual no fue posible en la bandeja
forestry, donde no se tenía control ambiental.
De esta manera, la automatización del
invernadero no solo ofreció un entorno
constante, sino que también aseguró el
cumplimiento de los rangos fisiológicos
óptimos para el crecimiento de la lechuga,
mostrando una germinación más uniforme y
rápida.
En cuanto al uso del recurso hídrico, se observó
una diferencia sustancial entre ambos sistemas.
El invernadero automatizado consumió solo
400 ml al tercer día, mientras que la bandeja
forestry requirió 700 ml, lo que representa un
exceso de 300 ml de agua. Esto demuestra que
el sistema automatizado, al regar únicamente
cuando el sensor lo indica, promueve un uso
racional del agua. Según Palomino y Lima
(2024), el riego tecnificado por aspersión
permite conservar las propiedades físicas del
suelo y mejora la eficiencia en la distribución
del agua, al aplicarla en la cantidad necesaria y
solo cuando es requerido por el cultivo. Esta
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afirmación es respaldada en este estudio, donde
la automatización redujo el desperdicio de agua
sin afectar negativamente el desarrollo de la
planta. Respecto al efecto de los parámetros
climatológicos, se evidenció que bajo
condiciones controladas (20–25 °C de
temperatura y 60–80 % de humedad), la
germinación de la lechuga en el invernadero fue
más acelerada, alcanzando una altura de 1.5 cm
al tercer día. En contraste, en la bandeja
forestry, donde no hubo control de temperatura
ni humedad, no se observó crecimiento en el
mismo periodo. Este hallazgo concuerda con
SensorGO (2022), quien destaca la importancia
de sensores ambientales para garantizar una
adecuada apertura estomática y funcionamiento
metabólico de la planta. Asimismo, refuerza la
afirmación de que el rendimiento de los cultivos
está estrechamente vinculado al control preciso
del microclima. Por tanto, el uso de un
invernadero automatizado no solo mejora la
eficiencia del riego, sino que también optimiza
el desarrollo fisiológico del cultivo.
Conclusiones
La automatización del invernadero permitió
crear un ambiente controlado y favorable para
la germinación de lechuga (Lactuca sativa).
Gracias a los sensores de temperatura y
humedad, fue posible activar de forma
automática el sistema de riego por aspersión, los
ventiladores y la fuente de calor, manteniendo
la temperatura entre 20 y 25 °C y la humedad
del suelo entre 60 y 80 %. Estas condiciones,
recomendadas por diversos estudios, facilitaron
una germinación más rápida y uniforme,
alcanzando una altura de 1.5 cm al tercer día.
Esto demuestra que, al automatizar el control
del ambiente, se mejora significativamente el
desarrollo inicial de la planta, reduciendo
riesgos y variaciones propias del cultivo
tradicional. Se comparó el consumo de agua
entre el invernadero automatizado y una
bandeja forestry sin control ambiental, donde el
invernadero solo necesitó 400 ml de agua en
tres días, mientras que la bandeja usó 700 ml
para el mismo periodo, confirmando que el
sistema automatizado permite regar únicamente
cuando la planta lo necesita, evitando el
desperdicio del recurso hídrico.
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