Un gemelo digital desarrollado en Córdoba reduce hasta un 32 % el consumo de agua en el riego agrícola

Un grupo de investigación del Departamento de Agronomía de la Universidad de Córdoba y del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) ha desarrollado AquaCrop-IoT, una plataforma que permite al agricultor consultar desde cualquier dispositivo móvil cuánta agua necesita su cultivo cada día, en función de la evolución real de la cosecha. La herramienta combina imágenes de la plantación, datos meteorológicos y modelos matemáticos para ajustar las necesidades hídricas en tiempo real.

Resultados probados en condiciones reales

Durante su validación en una finca de trigo en la campiña cordobesa, el sistema logró reducir en torno a un 32 % el volumen de agua recomendado sin afectar al rendimiento del cultivo. Este ensayo confirmó la capacidad de la plataforma para mejorar la eficiencia hídrica incluso en un contexto de escasez de precipitaciones.

El desarrollo se recoge en el trabajo “AquaCrop-IoT: A smart irrigation platform integrating real-time images and weather forecasting”, publicado en la revista Computers and Electronics in Agriculture. La investigación se apoya en el concepto de gemelo digital, una réplica virtual que reproduce el estado real de la parcela y facilita la toma de decisiones de riego más eficientes. A través de esta copia digital, el agricultor puede visualizar cómo evoluciona el cultivo, cuánta agua consume y qué impacto tendría regar más o menos en los días siguientes.

De AquaCrop a un modelo dinámico en tiempo real

Como punto de partida, los investigadores utilizaron AquaCrop, un modelo de simulación desarrollado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) para estimar la respuesta de los cultivos al agua disponible. Aunque se trata de una referencia internacional para planificar el riego, no está diseñada para reaccionar en tiempo real a lo que sucede en el campo.

AquaCrop-IoT automatiza y amplía este modelo mediante su integración con sensores y cámaras, ajustando los cálculos diariamente según la evolución del cultivo. “AquaCrop es una simplificación, no reproduce todos los procesos reales, como plagas o enfermedades. Gracias a nuestra conexión con sensores, la realidad del cultivo corrige el modelo”, explica a la Fundación Descubre la investigadora del IAS-CSIC Margarita García-Vila, una de las autoras del estudio.

Una finca gestionada como gemelo digital

En la práctica, el sistema utiliza una cámara convencional que toma una imagen diaria del terreno y calcula automáticamente la cubierta vegetal, es decir, la superficie del suelo cubierta por las hojas, un indicador clave del crecimiento y la transpiración de las plantas. Cuando el dispositivo detecta que el desarrollo se ralentiza por estrés, plagas o déficit nutricional, la plataforma corrige el modelo y ajusta las recomendaciones para evitar riegos innecesarios.

Datos meteorológicos integrados en el modelo

Junto a las imágenes, los científicos incorporaron una estación meteorológica equipada con doce sensores que miden radiación solar, temperatura, humedad, precipitación, velocidad y dirección del viento. Estos datos, combinados con registros históricos y pronósticos de la Agencia Estatal de Meteorología (Aemet), alimentan el modelo AquaCrop y dan forma al gemelo digital de la parcela, generando recomendaciones adaptadas a las condiciones reales.

Computación en el borde y acceso desde cualquier dispositivo

Para evitar problemas de conectividad, la plataforma utiliza computación en el borde (edge computing), procesando los datos directamente en la finca sin depender de una conexión continua a internet. Posteriormente, toda la información se vuelca en una aplicación web intuitiva, accesible desde cualquier dispositivo con navegador, donde se visualizan imágenes, gráficos y previsiones personalizadas. “Los agricultores consultan las predicciones climáticas porque aportan información útil para gestionar su finca. Nuestra plataforma le suma una simulación de la evolución, si tendrá problemas de estrés o el riego recomendado, reduciendo la cantidad de agua y energía empleados”, matiza el investigador de la UCO Francisco Puig, coautor del estudio.

Ahorro de agua demostrado en un cultivo de trigo

En el ensayo realizado en un cultivo de trigo duro, sembrado en enero de 2023 en una explotación privada de Córdoba y durante un año especialmente seco, AquaCrop-IoT corrigió la predicción inicial del modelo al detectar un retraso en la emergencia del cultivo. Con esta información, se ajustó el calendario de riego y se redujo el volumen de agua aplicado. Mientras AquaCrop habría recomendado cuatro riegos con un total de 64,8 milímetros, la versión desarrollada en Córdoba propuso tres riegos y 44,1 milímetros, lo que supuso un ahorro del 32 % de agua.

Una solución adaptable y de bajo coste

Aunque la validación se realizó en trigo, los investigadores destacan que la plataforma es aplicable a otros cultivos, especialmente herbáceos, como maíz u hortalizas. Además, se trata de una solución de bajo coste. “Los dispositivos empleados supusieron unos 150 euros por cámara y menos de 200 euros por servidor, lo que facilitaría su implantación en explotaciones medianas”, señalan los autores.

Evolución futura e integración con nuevas tecnologías

El sistema está abierto a incorporar nuevas fuentes de información, como sensores de humedad del suelo o imágenes captadas por drones. Los investigadores trabajan también en integrar la herramienta con aplicaciones móviles, de modo que el agricultor pueda tomar una fotografía desde su teléfono sin necesidad de instalar cámaras fijas y calibrar automáticamente el estado del cultivo en ese momento.

El objetivo final es recopilar la mayor cantidad de información posible y convertirla en conocimiento práctico. “La revolución tecnológica ha llegado también al campo. Existen sensores que generan muchos datos, pero se envían a plataformas sin interacción. Los nuestros se integran en una herramienta útil e intuitiva para facilitar la toma de decisiones”, señala el investigador de la UCO Juan Antonio Rodríguez-Díaz, coautor del estudio.

El desarrollo de AquaCrop-IoT ha contado con financiación del proyecto Qualifica de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y de la Unidad de Excelencia María de Maeztu de la Universidad de Córdoba, acreditada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.