Calderón Jessenia, Analuisa Ángel, Chango Wilson, Aguilar Pedro
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Revista Mikarimin. Publicación cuatrimestral. Vol. X, Año 2024, No. 2 (mayo – agosto)
Aplicación web progresiva para gestionar pronósticos agrícolas en las plantaciones de
cacao en Orellana
PWA to manage agricultural forecasts in cocoa plantations in Orellana
AUTORES: Calderón Vivanco, Jessenia Marlene
1
Analuisa Iza, Ángel Daniel
2
Chango Sailema, Wilson Gustavo
3
Aguilar Encarnación, Pedro Stalyn
4
Dirección para correspondencia: jessenia.calderon@espoch.edu.ec
Fecha de recepción: 2023/07/29
Fecha de aceptación: 2028/05/28
DOI: 10.61154/mrcm.v10i2.3211
RESUMEN
La industria del cacao se enfrenta a desafíos constantes para mejorar la producción y sostenibilidad
el cultivo de cacao depende de condiciones ambientales específicas y requiere un manejo cuidadoso
para obtener una alta calidad y rendimiento con el fin de superar estos desafíos, se ha adoptado la
tecnología de sensores y monitoreo automatizado en las plantaciones de cacao. El problema radica
en la falta de información en tiempo real sobre las condiciones del cultivo y la dificultad para
realizar ajustes precisos en las prácticas agrícolas esto puede llevar a una producción subóptima,
menor calidad del cacao y menor rentabilidad para los agricultores el enfoque adoptado es la
1
Estudiante, Facultad de Informática y Electrónica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Orellana.
Orellana, Ecuador. Email: jessenia.calderon@espoch.edu.ec ) CÓDIGO ORCID https://orcid.org/0000-0002-6231-
3796
2
Estudiante, Facultad de Informática y Electrónica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Orellana,
Orellana. Ecuador. Email: angel.analuisa@espoch.edu.ec )CÓDIGO ORCID https://orcid.org/0000-0003-2029-9858
3
Ph.D en Computación Avanzada, Facultad de Informática y Electrónica, Docente de la Carrera Tecnologías de la
Información, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Orellana. Orellana, Ecuador. E-mail:
wilson.chango@espoch.edu.ec )CÓDIGO ORCID https://orcid.org/0000-0003-3231-0153
4
Magister en Software, Ingeniero en Sistemas Informáticos, Docente de la Carrera Tecnologías de la Información,
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Orellana. Orellana, Ecuador. Email: pedro.aguilar@espoch.edu.ec)
CÓDIGO ORCID https://orcid.org/0009-0005-1664-2280
Mikarimin. Revista Científica Multidisciplinaria ISSN 2528-7842
Implementación de una PWA para gestionar pronósticos agrícolas en las plantaciones de cacao en Orellana.
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utilización estratégica de sensores ubicados en las plantaciones de cacao para recopilar datos en
tiempo real sobre variables críticas como la temperatura y la humedad del suelo. Estos datos se
envían a una Progressive Web App (PWA) dedicada, que proporciona información clara y
comprensible a los agricultores sobre las condiciones del cultivo el uso de sensores y la PWA
permite a los agricultores tomar decisiones informadas basadas en datos en tiempo real permitiendo
realizar ajustes precisos en el riego, la fertilización y otras prácticas agrícolas para optimizar la
producción y calidad del cacao la optimización del cultivo de cacao ofrece beneficios significativos
para los agricultores al mejorar la eficiencia, productividad, calidad y sostenibilidad de su
producción esta tecnología innovadora brinda una ventaja competitiva en el mercado como también
impulsar el éxito a largo plazo en la industria del cacao.
PALABRAS CLAVE: Cacao; Sensores; Monitoreo automatizado; Producción; Sostenibilidad;
previsión. (Tesauro de la UNESCO)
ABSTRACT
The cocoa industry faces constant challenges to improve production and sustainability. Cocoa
farming depends on specific environmental conditions and requires careful management to obtain
high quality and yield to overcome these challenges, sensor technology and automated monitoring
have been adopted in cocoa plantations. The problem lies in the lack of real-time information on
crop conditions and the difficulty to make accurate adjustments in farming practices this can lead
to suboptimal production, lower cocoa quality and lower profitability for farmers the approach
adopted is the strategic use of sensors located in cocoa plantations to collect real-time data on
critical variables such as temperature and soil moisture. This data is sent to a dedicated Progressive
Web App (PWA), which provides clear and understandable information to farmers on crop
conditions the use of sensors and the PWA allows farmers to make informed decisions based on
real-time data enabling accurate adjustments to irrigation, fertilization and other farming practices
to optimize cocoa production and quality the optimization of the cocoa crop offers significant
benefits to farmers by improving the efficiency, productivity, quality and sustainability of of their
production This innovative technology provides a competitive advantage in the marketplace as well
as drive long-term success in the cocoa industry.
Calderón Jessenia, Analuisa Ángel, Chango Wilson, Aguilar Pedro
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Revista Mikarimin. Publicación cuatrimestral. Vol. X, Año 2024, No. 2 (mayo – agosto)
KEYWORDS: Cocoa; Sensors; Automated monitoring; Cocoa; Production; Sustainability;
Forecasting.
INTRODUCCIÓN.
En la industria del cacao la búsqueda de métodos innovadores para mejorar la producción y la
sostenibilidad se ha convertido en una prioridad según (Hayford, 2023) el cultivo de cacao enfrenta
diversos desafíos, como enfermedades, plagas, cambios climáticos y prácticas agrícolas
ineficientes, que afectan negativamente la productividad y calidad de los granos de cacao por lo
tanto es crucial buscar estrategias innovadoras que permitan optimizar el cultivo de cacao y
garantizar su sostenibilidad a largo plazo.
Uno de los enfoques más prometedores es el monitoreo inteligente del cultivo de cacao que utiliza
sensores y una PWA (Progressive Web App) para recopilar y analizar datos en tiempo real. Por
otro lado, (Bianchini, 2020) en su investigación manifiestan que el campo de la agricultura de
precisión la implementación de sensores en el cultivo de cacao brinda una valiosa fuente de datos
sobre variables críticas como la temperatura, la humedad del suelo. Estos sensores, ubicados
estratégicamente en la plantación monitorean continuamente estas variables y envían los datos
recopilados a una PWA dedicada los agricultores pueden acceder a información en tiempo real
sobre las condiciones del cultivo y realizar ajustes precisos en el riego, la fertilización y otras
prácticas agrícolas. De igual manera (Tech, 2023) analisa la importancia de optimizar el cultivo de
cacao va más allá de la simple mejora de la productividad. Un cultivo de cacao saludable y bien
manejado no solo aumenta la rentabilidad para los agricultores, sino que también contribuye a la
conservación del medio ambiente y a la mejora de las condiciones de vida. Además, el cacao de
calidad superior, obtenido a través de prácticas de cultivo óptimas, tiene un mayor valor en el
mercado internacional, lo que brinda oportunidades para mejorar la competitividad de los
productores.
En este contexto la optimización del cultivo de cacao a través de sensores y monitoreo
automatizado emerge como una solución prometedora los avances tecnológicos recientes en el
campo de la agricultura de precisión y la sonorización han abierto nuevas oportunidades para
mejorar la eficiencia y productividad de los cultivos el objetivo General de esta investigación es
mejorar la producción y calidad del cacao mediante el uso de sensores y sistemas de monitoreo
Mikarimin. Revista Científica Multidisciplinaria ISSN 2528-7842
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automatizado además la PWA proporciona una interfaz intuitiva y amigable que permite a los
agricultores visualizar los datos recopilados de manera clara y comprensible (Vanegas, 2023)
presentan una propuesta a través de gráficos tendencias y reportes generados por la aplicación, los
agricultores pueden identificar patrones, detectar problemas potenciales y recibir recomendaciones
personalizadas para optimizar la producción de cacao de manera sostenible la combinación de
sensores y una PWA en el monitoreo inteligente del cultivo de cacao ofrece una oportunidad única
para mejorar la eficiencia, la productividad y la sostenibilidad en la industria del cacao. De igual
manera (Lorente Sierra, 2023 ) nos menciona que, a través de esta tecnología innovadora, los
agricultores pueden aprovechar al máximo los datos recopilados y tomar decisiones fundamentadas
que impulsen su éxito en un mercado cada vez más competitivo.
Las preguntas de investigación que surgen en este estudio son:
Pregunta 1: ¿Cuál es el impacto de la optimización del cultivo de cacao a través de sensores y
monitoreo automatizado en la rentabilidad de los agricultores?
Pregunta 2: ¿Cómo se pueden utilizar los resultados del monitoreo automatizado para tomar
decisiones informadas y mejorar las prácticas de manejo del cultivo de cacao?
Estas preguntas de investigación guiarán el desarrollo del estudio y la búsqueda de respuestas que
contribuyan al conocimiento y avance en el campo de la optimización del cultivo de cacao mediante
el uso de sensores y monitoreo automatizado.
Optimizar el cultivo de cacao a través de sensores y monitoreo automatizado ha demostrado ser
eficaz en incrementar la productividad y reducir el uso de recursos. Sin embargo, (Flores, 2015)
destacó que este método también presenta desafíos relacionados con la implementación tecnológica
y la necesidad de capacitación especializada para los agricultores. A pesar de estos retos, el uso de
sensores puede ayudar a garantizar condiciones de crecimiento óptimas para maximizar el
rendimiento, permite una gestión más eficiente del agua y los nutrientes, evita el estrés de las
plantas debido a condiciones adversas y reduce el riesgo de plagas. Finalmente, (Rios & Levano,
2022) menciona que al proporcionar datos precisos y en tiempo real, los agricultores pueden tomar
decisiones basadas en evidencia, mejorando así la rentabilidad de su cultivo.
Calderón Jessenia, Analuisa Ángel, Chango Wilson, Aguilar Pedro
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METODOLOGÍA.
Este proyecto se llevó a cabo en la Provincia de Orellana, cantón Francisco de Orellana, con una
muestra intencional de 10 familias cacaoteras. Utilizando la metodología de Ciencia del Diseño, se
desarrolló e implementó una Progressive Web App (PWA) para gestionar pronósticos agrícolas en
las plantaciones de cacao. Esta tecnología permite a los agricultores optimizar el uso de recursos y
mejorar la rentabilidad de sus cultivos mediante decisiones basadas en datos precisos y en tiempo
real.
Sensores para el estudio del Cultivo del Cacao
Cherlinka (2022) muestra que existen diferentes tipos de sensores que se pueden utilizar para el
monitoreo y control del cultivo de cacao.
1. Sensor de humedad del suelo: Este tipo de sensor se utiliza para medir el contenido de
agua en el suelo, lo que ayuda a determinar el momento adecuado para regar las plantas de
cacao.
2. Sensor de temperatura y humedad ambiental: Estos sensores miden la temperatura y la
humedad del aire en la zona de cultivo, lo que permite conocer las condiciones ambientales
y ajustar las prácticas de cultivo en consecuencia.
3. Sensor de luz: Este tipo de sensor mide la cantidad de luz solar que llega a las plantas de
cacao para que las plantas puedan orientarse y asegurarse de que reciben la cantidad
correcta de luz.
4. Sensor de nutrientes: Estos sensores miden los niveles de nutrientes en el suelo, como
nitrógeno, fósforo y potasio, lo que ayuda a determinar el momento adecuado para fertilizar
las plantas de cacao.
5. Sensor de humedad de las hojas: Este tipo de sensor mide la cantidad de humedad en las
hojas de las plantas de cacao, lo que ayuda a detectar la presencia de plagas y enfermedades.
Es importante tener en cuenta que la elección del tipo de sensor dependerá de las necesidades
específicas del cultivo y de los objetivos de monitoreo y control del agricultor el diseño del estudio
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se basa en la utilización de una PWA (Progressive Web App) para medir y monitorear diferentes
variables relacionadas con el cultivo de cacao.
Sensor de Temperatura y Humedad Ambiental
Los sensores de temperatura y humedad ambiental suelen estar compuestos por dos sensores
separados, uno para la temperatura y otro para la humedad (Marcos, 2020) nos menciona que el
sensor de temperatura mide la temperatura ambiente en grados Celsius o Fahrenheit, mientras que
el sensor de humedad mide la cantidad de vapor de agua presente en el aire y lo expresa como un
porcentaje de la humedad relativa.
Para Ramírez (2020) corroborra que estos sensores pueden ser utilizados en la producción de cacao
para medir la temperatura y la humedad ambiental en los invernaderos o las áreas de
almacenamiento. Los sensores pueden ayudar a los productores de cacao a mantener un ambiente
óptimo para el cultivo, asegurando que las condiciones sean adecuadas para el crecimiento y
desarrollo del cacao. Además, los sensores pueden ser utilizados para monitorear las condiciones
ambientales en las áreas de almacenamiento, asegurando que el cacao se mantenga en las
condiciones adecuadas para su almacenamiento a largo plazo.
Las variables y medidas se pueden inferir algunas posibles variables a partir de los tipos de sensores
mencionados, como la humedad del suelo, la temperatura y humedad ambiental, la cantidad de luz
solar, los niveles de nutrientes en el suelo y la humedad de las hojas.
Pluviómetro S-RGF-M002
Es un dispositivo utilizado para medir la cantidad de precipitación que cae en una determinada
área. Este pluviómetro es un modelo de tipo convencional, es decir, consta de un recipiente
cilíndrico de paredes verticales con una sección transversal uniforme y un diámetro de boca de
entrada estándar de 200 mm. Este modelo de pluviómetro es utilizado comúnmente en estaciones
meteorológicas, campos agrícolas, estaciones hidrológicas y en otras aplicaciones donde se
requiere la medición precisa de la precipitación. La medición de la precipitación es importante para
prever sequías, inundaciones y otros eventos climáticos que pueden afectar la agricultura, la gestión
del agua y la planificación urbana.
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HOBO RX3000
Un Datalogger inalámbrico es un dispositivo utilizado para la monitorización y registro en tiempo
real de datos ambientales esenciales, como temperatura, humedad, velocidad del viento, radiación
solar y lluvia. Este equipo se conecta a sensores específicos que capturan los datos y los envía de
manera inalámbrica a un ordenador o dispositivo móvil para su análisis y visualización su
funcionalidad permite configurar alertas de alarma vía correo electrónico o mensajes de texto si se
exceden ciertos límites en los parámetros medidos, lo que posibilita tomar medidas preventivas
para evitar daños o pérdidas. Su versatilidad lo hace particularmente útil en áreas como la
agricultura, gestión del agua, energía y estudios de impacto ambiental, donde la monitorización
continua de las condiciones es fundamental.
MongoDB
Es una base de datos NoSQL (no relacional) que se utiliza para almacenar y recuperar grandes
cantidades de datos de manera eficiente y escalable. A diferencia de las bases de datos relacional
(Treviño-Villalobos, 2019) MongoDB utiliza un modelo de documentos que permite almacenar
datos estructurados y no estructurados los datos se almacenan en colecciones, que son similares a
las tablas en una base de datos relacional, y cada documento en una colección puede tener su propio
conjunto de campos y valores. Esto permite una mayor flexibilidad en la organización de los datos
y permite la incorporación de nuevos campos sin tener que modificar la estructura de la base de
datos.
Base de Datos: Clave – Valor
Es un tipo de base de datos NoSQL (no relacional) que utiliza un modelo de datos simple en el que
cada registro se almacena como un par de valores: una clave única y un valor asociado. Estos pares
de clave-valor se almacenan en una tabla o espacio de nombres, y se pueden recuperar mediante la
clave.
PWA (Progressive Web Apps)
Las PWA se basan en estándares web abiertos, como HTML, CSS y JavaScript, y están diseñadas
para funcionar en cualquier dispositivo que tenga un navegador web moderno Aguirre (2020) las
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PWA utilizan un enfoque progresivo para mejorar la funcionalidad de la aplicación a medida que
el navegador y el dispositivo permiten más capacidades.
Las PWA se basan en tres principios fundamentales: progresividad, conectividad y accesibilidad.
La progresividad significa que las PWA funcionan en cualquier navegador web,
independientemente del dispositivo o plataforma en el que se ejecuten. La conectividad se refiere
a la capacidad de trabajar sin conexión, lo que significa que las PWA pueden seguir funcionando
incluso cuando no hay conexión a Internet Sánchez Jaque (2022) La accesibilidad se refiere a la
facilidad de acceso a la aplicación, lo que significa que las PWA se pueden instalar en el dispositivo
del usuario y se pueden acceder desde la pantalla de inicio como cualquier otra aplicación nativa.
El procedimiento del estudio puede implicar la instalación de sensores en la plantación de cacao,
la configuración de una PWA para recopilar y analizar los datos en tiempo real, y el monitoreo
continuo de las variables del cultivo. Los agricultores podrán acceder a la PWA para obtener
información sobre las condiciones del cultivo y realizar ajustes precisos en el riego, la fertilización
y otras prácticas agrícolas.
Docker
Es una plataforma de software poderoso y versátil que simplifica el proceso de implementación y
administración de aplicaciones en diferentes entornos y plataformas, y es una herramienta esencial
para los desarrolladores y operadores de sistemas que buscan una forma eficiente y escalable de
crear y gestionar aplicaciones modernas.
Framework React
Es una biblioteca de JavaScript popular y ampliamente utilizada que se utiliza para construir
interfaces de usuario reactivas y escalables. React utiliza componentes reutilizables y una técnica
de "virtual DOM" para actualizar la interfaz de usuario de manera eficiente y se utiliza en una
amplia variedad de aplicaciones web y móviles (Kopachovets, 2023).
Python
Para Zapata (2023) es un lenguaje de programación de alto nivel, interpretado y orientado a objetos,
que se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones es conocido por su sintaxis clara y legible, su