Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias
Volumen 3, Número 3, 2026, julio-septiembre
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
CONTROL TÉRMICO DEL MICROCLIMA EN COLMENAS DE APIS MELLIFERA:
ESTABILIDAD TÉRMICA Y PRODUCCIÓN DE MIEL OBSERVADA
THERMAL CONTROL OF THE MICROCLIMATE IN APIS MELLIFERA HIVES:
THERMAL STABILITY AND OBSERVED HONEY PRODUCTION
Fernando Ignacio Tapia Ramírez
Carlos Felipe Imas Espinoza
Joaquín Ignacio Aravena Núñez
Chile
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
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Control térmico del microclima en colmenas de Apis mellifera: estabilidad
térmica y producción de miel observada
Thermal control of the microclimate in Apis mellifera hives: thermal stability and
observed honey production
Fernando Ignacio Tapia Ramírez
*,a
ftapia@ucm.cl
https://orcid.org/0000-0002-2922-9111
Joaquín Ignacio Aravena Núñez
a
jaravena.nu@gmail.com
https://orcid.org/0009-0007-7696-100X
Carlos Felipe Imas Espinoza
a
cimas@ucm.cl
https://orcid.org/0009-0006-6431-3024
*
Autor de correspondencia: ftapia@ucm.cl,
a
Universidad Católica del Maule, Chile
RESUMEN
Este estudio presenta el diseño, fabricación e implementación de un sistema de
acondicionamiento térmico para colmenas Langstroth de *Apis mellifera*, evaluado en
condiciones productivas de la Región del Maule, Chile. El sistema se basa en un
microcontrolador ATmega328P, sensores de temperatura y humedad, una celda Peltier y un
esquema de control ON/OFF con histéresis. El prototipo fue evaluado en las localidades de
Lircay y San Rafael durante un ciclo anual, y en Hualañé durante un periodo de 30 días en
invierno, todas ubicadas en la Región del Maule. En Lircay y San Rafael, la temperatura interna
de las colmenas intervenidas se mantuvo entre 19,5–23,0 °C y 20,5–23,5 °C, respectivamente.
Estas colmenas registraron producciones de miel superiores a las colmenas de referencia; sin
embargo, el número limitado de unidades experimentales y la ausencia de una replicación
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
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suficiente no permiten establecer una relación causal entre la intervención térmica y la
producción de miel. En Hualañé se observó cualitativamente una mayor presencia aparente de
abejas activas y señales tempranas de ovoposición. Los resultados evidencian la factibilidad
tecnológica del sistema para su aplicación en condiciones climáticas propias de la zona central
de Chile, aunque se requiere una validación posterior con mayor replicación experimental,
grupos de comparación equivalentes y análisis estadísticos.
Palabras clave: Apis mellifera; control térmico; microclima de colmenas; celda Peltier;
producción de miel.
ABSTRACT
This study presents the design, fabrication, and field implementation of a thermal conditioning
system for Langstroth hives of *Apis mellifera* under climatic conditions in the Maule Region,
Chile. The system integrates an ATmega328P microcontroller, temperature and relative
humidity sensors, a Peltier thermoelectric module, and an ON/OFF control strategy with
hysteresis. Field evaluations were conducted in Lircay and San Rafael over an annual cycle and
in Hualañé during a 30-day winter period. In the thermally conditioned hives, internal
temperatures ranged from 19.5 to 23.0 °C in Lircay and from 20.5 to 23.5 °C in San Rafael. The
intervened hives also showed higher honey yields than the reference hives. However, due to the
limited number of experimental units and the lack of sufficient replication, these differences
cannot be interpreted as evidence of a causal effect of thermal conditioning on honey
production. In Hualañé, qualitative observations indicated an apparently greater presence of
active bees and early signs of oviposition. Overall, the findings demonstrate the technological
feasibility of the proposed system for field application in central Chile. Nevertheless, further
studies incorporating larger sample sizes, equivalent control groups, continuous monitoring, and
statistical analysis are required to determine its thermal, biological, and productive effects.
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
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Keywords: Apis mellifera; thermal control; hive microclimate; Peltier cell; honey production.
Recibido: 9 julio 2026 | Aceptado: 12 agosto 2026 | Publicado: 13 agosto 2026
INTRODUCCIÓN
Actualmente, más de la mitad de las plantas cultivadas en todo el mundo dependen, de
los polinizadores. Según la FAO, cerca del 35% de la producción agrícola mundial se ve
influenciada directamente por la actividad de agentes polinizadores (Food and Agriculture
Organization of the United Nations [FAO], s. f.). En términos económicos, en el año 2005, el
valor atribuido al papel de la polinización ascendió a aproximadamente €153.000 millones, lo
que representa cerca del 9.5% del valor total de la producción agrícola mundial destinada a la
alimentación humana, siendo frutas y verduras las principales categorías de cultivos que más
valor obtienen de la polinización por insectos (Gallai et al., 2009).
Estos agentes polinizadores, principalmente las abejas, sufren una dramática pérdida
demográfica debido a factores como la expansión urbana (McKinney, 2002), el uso
indiscriminado de pesticidas (Brittain et al., 2010) y las adversidades climáticas (Obeso &
Herrera, 2018), todas consecuencias de la actividad humana. Apis mellifera es el tipo de abeja
más comúnmente utilizado por los apicultores para la producción de miel, y resulta crucial
proteger sus condiciones microclimáticas, asegurando niveles óptimos de supervivencia,
producción, y uso eficiente, de sus recursos alimenticios (Li et al., 2016). En Chile la actividad
apícola comenzó a regularizarse en el año 2022 bajo el amparo de la ley 21.489, que establece
normativas para el desarrollo sostenible de esta práctica. Además, otros organismos regulados
por el ministerio de agricultura, como la oficina de estudios y políticas agrarias (ODEPA), y el
servicio agrícola y ganadero (SAG), contribuyen al registro y desarrollo de buenas prácticas
apícolas. En este contexto, la división de protección pecuaria del SAG, ha generado el sistema
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oficial de información pecuaria (SIPEC) logrando obtener un catastro nacional de apicultores y
sus colmenas, identificando un total de 1.533.405 colmenas, al año 2023, y destacando la
producción de miel, el servicio de polinización de cultivos y la obtención de material vivo, como
actividades líderes (Servicio Agrícola y Ganadero [SAG], 2024). Las condiciones climáticas
únicas de este país, que abarcan desde el desierto de Atacama hasta la Patagonia, ofrecen
una diversidad de ecosistemas que favorecen la apicultura, sin embargo, estas mismas
condiciones exponen a las colmenas a variados desafíos, como grandes variaciones de
temperatura en el norte y climas dinámicos con fríos extremos en el sur. Otras investigaciones
han aplicado procedimientos similares a los descritos en este documento, aunque éstas no se
han desarrollado en Chile, destacando entre los territorios estudiados países como España
(Pérez Méndez, 2014), Perú (García Cárdenas, 2023; Jerí Alejos, 2023), Colombia (Dimate
Moreno, 2023) y Ecuador (Gualotuña Guachamín, 2017). En estos estudios se han evaluado
diversas variables ambientales, incluyendo cambios extremos de temperatura y su efecto en las
cámaras de cría durante temporadas frías, así como la regullación de estas temperaturas en
periodos donde se excede el umbral óptimo para la supervivencia de estos insectos
polinizadores. Adicionalmente, en los estudios realizados en Perú y Ecuador, se implementó la
transmisión de datos a plataformas en la nube, facilitando el análisis continuo de la información
recabada durante el estudio. En el ámbito comercial existen diversas soluciones orientadas al
monitoreo remoto de colmenas, entre ellas plataformas como 3Bee, Beenalytics, Beewise,
BroodMinder y BeeHero. Estos sistemas incorporan, con distintas configuraciones, sensores de
temperatura, humedad, peso y actividad, junto con herramientas de registro y visualización de
datos para apoyar la toma de decisiones del apicultor (3Bee, s. f.; BeeHero, s. f.; Beenalytics, s.
f.; Beewise, s. f.; BroodMinder, s. f.). Sin embargo, la mayoría de estas soluciones se concentra
en la adquisición y transmisión de información, mientras que el sistema desarrollado en este
estudio incorpora, además, una etapa de actuación térmica automática mediante una celda
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Peltier y un control ON/OFF con histéresis. Esta diferencia constituye el principal aporte
tecnológico del prototipo, al integrar monitoreo y acondicionamiento térmico en una misma
arquitectura de control.
En los párrafos previos se ha mencionado reiteradamente a la temperatura como una
variable de medición, sin embargo, es importante comprender y destacar su impacto en una
colmena. La temperatura influye en muchos procesos biológicos de las abejas, como las
condiciones de cría, que pueden causar malformaciones durante el crecimiento (Kronenberg &
Heller, 1982); el estrés térmico, que puede provocar una reducción en el desempeño de tareas,
mayor susceptibilidad a enfermedades y abandono de la colmena; y los límites de
termorregulación, que pueden llevar a la muerte (Walton et al., 2024). Este estudio presenta el
desarrollo de un dispositivo de control térmico de una colmena de abejas tipo Langstroth. La
implementación se realiza en distintas localidades de la región del Maule, Chile, logrando
obtener resultados positivos en cuanto a la estabilidad del microclima ante variaciones
adversas de temperatura. El documento se organiza de la siguiente manera: la siguiente
sección aborda las bases teóricas, considerando los fundamentos de la apicultura, incluyendo
la estructura, el cuidado y el mantenimiento de las colmenas; el diseño del sistema de control,
con un enfoque en sus etapas, funcionamiento teórico y condiciones operativas; y la
configuración experimental, que detalla los procedimientos realizados en terreno.
Posteriormente, se presentan los resultados relacionados con la estabilidad térmica, la
producción de miel y las observaciones cualitativas efectuadas en las colmenas intervenidas.
Finalmente, se discuten las limitaciones del estudio, las posibilidades de optimización del
prototipo y las líneas de investigación futuras.
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METODOLOGÍA
Este trabajo considera aspectos biológicos y conductuales de las abejas, los cuales son
afectados directamente por las condiciones climáticas, principalmente la temperatura. En esta
sección se abordan estos aspectos considerando que, mediante la electrónica, se logra
proponer una solución eficaz para garantizar un microclima adecuado dentro de una colmena
de Apis mellifera.
Apis Mellifera
Apis mellifera, conocida comúnmente como abeja melífera occidental, es una especie
cuya distribución nativa comprende amplias regiones de África, Europa, Oriente Medio y Asia
occidental. Debido a su capacidad de adaptación a diferentes condiciones ambientales, ha sido
manejada y distribuida ampliamente por el ser humano para la producción de miel, la obtención
de otros productos apícolas y la prestación de servicios de polinización. En la estructura social
de una colonia de Apis mellifera pueden distinguirse tres colaboradores principales: reina,
zánganos y obreras (Ros, 2009). Particularmente las obreras, que se constituyen por hembras
infértiles, realizan gran variedad de funciones dentro de la colmena:
• Nodrizas: Alimentan a las larvas.
• Aseadoras: Limpian la colmena.
• Ventiladoras: Producen y mantienen un flujo de aire en la colmena para regular
temperatura y humedad.
• Constructoras: Fabrican panales.
• Guardianas: Protegen la colmena de otras abejas o insectos.
• Forrajeadoras: Salen de la colmena a recolectar agua y alimentos.
• Exploradoras: Buscan fuentes de alimento y nuevos hábitats.
Al introducir una colmena en un nuevo hábitat se debe considerar el clima de origen o el
rango térmico de supervivencia de la especie. En Chile, Apis mellifera corresponde a una
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especie introducida y ampliamente utilizada en la actividad apícola. En la zona central del país,
las colonias se desarrollan bajo condiciones de clima mediterráneo, caracterizado por veranos
secos y cálidos e inviernos fríos y lluviosos. Estas variaciones estacionales influyen en la
disponibilidad de recursos florales, la actividad de la colonia y sus requerimientos de
termorregulación, (Biblioteca del Congreso Nacional de Chile, s. f.). En el tiempo cálido,
considerado desde los primeros días de primavera, la reina se mantiene activa con una
ovoposición de hasta 2000 huevos/día (Crozier, 2019), mientras que las obreras, en su rol de
ventiladoras y forrajeadoras, mantienen una temperatura de 34 °C dentro de la colmena y
realizan la recolección de polen y néctar hasta el fin del periodo de floración (Seshadri &
Walker, 2019). Durante el tiempo frío la supervivencia de la colmena dependerá de sus
reservas de miel y polen. En este punto la abeja reina pausa su actividad reproductiva para
reducir el uso de recursos, mientras que las abejas obreras forman una masa compacta,
manteniendo el calor que generan mediante el movimiento de sus músculos alares, un proceso
que es metabólicamente costoso. Durante el invierno, las obreras forman un agrupamiento
termorregulador y generan calor mediante actividad muscular, lo que permite mantener
temperaturas internas superiores a las del ambiente, aunque la magnitud de esta regulación
depende de la fortaleza de la colonia, la disponibilidad de reservas y la presencia de cría
(Stabentheiner et al., 2010, 2021). En condiciones naturales, las colonias de Apis mellifera se
establecen preferentemente en cavidades protegidas, como huecos de árboles u otros
espacios cerrados que proporcionan resguardo frente a las condiciones ambientales. En el
interior de estas cavidades, las abejas construyen panales de cera destinados a la cría y al
almacenamiento de miel y polen. La selección del sitio de nidificación depende de factores
como el volumen de la cavidad, la protección frente al viento y la lluvia, la altura respecto del
suelo, la orientación de la entrada y la disponibilidad de recursos en el entorno, (Jean-Prost &
Médori, 2007). Debido a esto, los apicultores han diseñado y construido colmenas que facilitan
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la explotación de abejas para polinización y producción de miel, siendo mayoritariamente
utilizada la colmena tipo Langstroth, que se distingue por ser una estructura cúbica, como una
caja, con niveles y tapas, proporcionando la capacidad de expansión en el sentido vertical. Este
diseño favorece las maniobras de transporte, inspección de colonias y extracción de miel.
Además, permite buena ventilación y proporciona sombra, creando condiciones de hábitat
adecuadas para las abejas (Jean-Prost & Médori, 2007).
Alteraciones funcionales de una colmena
A pesar de los esfuerzos por generar un diseño que proporcione cierta comodidad y
protección para las abejas, existen factores externos que alteran las condiciones funcionales de
la colmena.
La reducción de la flora, tanto en cantidad como en diversidad, impacta negativamente
en la producción de miel y, en consecuencia, disminuye las probabilidades de supervivencia de
las abejas durante el invierno (Lázaro & Tur, 2018). A esto se suma el uso de productos
fitosanitarios tóxicos para las abejas, la exposición a parásitos, como Varroa destructor (un
ácaro que se alimenta de la hemolinfa) y Nosema ceranae microsporidio parásito que infecta
las células epiteliales del ventrículo de las abejas adultas. (Seshadri & Walker, 2019). Además,
la presencia de especies invasoras, como polillas de cera, hormigas, avispas asiáticas o el
escarabajo de colmena, puede causar daños significativos tanto en las poblaciones como en
las reservas de alimento (Ros, 2009). Por último, las condiciones de cambio climático,
especialmente las variaciones de temperatura, alteran el ecosistema circundante y afectan los
ciclos biológicos de las abejas, influyendo en la sincronía de la actividad de la colmena durante
los cambios estacionales.
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Variables y rangos de interés
Las condiciones microclimáticas también pueden influir en la dinámica de agentes
parasitarios; sin embargo, esta relación no es lineal ni permite inferir que las temperaturas
bajas favorezcan necesariamente su proliferación. En el caso de Varroa destructor, la World
Organisation for Animal Health reconoce que la supervivencia y la dinámica del ácaro están
condicionadas por variables ambientales, y establece que su diagnóstico debe basarse en la
cuantificación directa de la infestación en abejas adultas, cría o residuos de la colmena (World
Organisation for Animal Health [WOAH], 2021). Estudios experimentales han descrito, además,
variaciones en el crecimiento poblacional de V. destructor entre colonias y temporadas,
asociadas con factores térmicos, humedad relativa y características biológicas de la colonia
(Harris et al., 2003).
Respecto de Nosema ceranae, corresponde clasificarlo como un microsporidio, es decir,
un hongo parásito altamente especializado que infecta las células epiteliales del ventrículo de
las abejas adultas. La evidencia oficial señala que su multiplicación depende de la temperatura
y que N. ceranae puede presentar sensibilidad frente a temperaturas bajas y capacidad de
reproducción bajo condiciones térmicas más elevadas. Por consiguiente, no resulta
científicamente adecuado afirmar que las bajas temperaturas constituyen por sí solas
condiciones óptimas para su proliferación (WOAH, 2024).
En consecuencia, en este estudio la temperatura y la humedad se emplearon como
indicadores del desempeño microclimático del sistema y no como medidas directas del estado
sanitario de las colonias. No se realizaron recuentos de ácaros, análisis microscópicos, pruebas
moleculares ni otras evaluaciones diagnósticas para determinar la presencia o carga de V.
destructor o N. ceranae.
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Diseño del sistema de control
Controlar la temperatura al interior de una colmena requirió dotar a un dispositivo con
las etapas necesarias para fijar y alcanzar un setpoint térmico, teniendo en cuenta condiciones
sensadas en la colmena y perturbaciones ambientales. Esto da lugar a la implementación de un
sistema de lazo cerrado, implicando las siguientes etapas:
• Medición de la temperatura como variable de control.
• Comparación con valor de referencia a través de un controlador que compara con un
setpoint establecido calculando la diferencia entre ambos.
• Decisión de control donde la diferencia calculada determina si debe activar o
desactivar el actuador.
• Acción del actuador: El cual en función de la configuración del controlador acciona la
fuente térmica.
Se seleccionó un control ON/OFF con histéresis debido a su simplicidad de
implementación y a la elevada inercia térmica del sistema. La banda de histéresis permitió
reducir las conmutaciones frecuentes del actuador alrededor del setpoint.
Configuración experimental
El desarrollo experimental se estructuró en dos etapas: la fabricación y verificación
funcional del prototipo, seguida de su implementación en colmenas ubicadas en distintas
localidades de la Región del Maule, Chile. El sistema se diseñó como una arquitectura de
control en lazo cerrado compuesta por una unidad de procesamiento, sensores de temperatura
y humedad, un actuador termoeléctrico, elementos de conmutación, almacenamiento local de
datos y una etapa de alimentación y protección eléctrica. La unidad de control correspondió a
una placa Arduino UNO Rev. 3, basada en el microcontrolador ATmega328P. Como elemento
calefactor se empleó una celda Peltier TEC1-12706 acoplada a una placa disipadora para
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favorecer la distribución del calor. La activación del actuador se realizó mediante un módulo de
relés de dos canales alimentado a 5 V. La medición de la temperatura de la placa calefactora
se efectuó con un sensor digital DS18B20 configurado con una resolución de 12 bits, mientras
que la temperatura y la humedad relativa, tanto internas como externas, se midieron mediante
dos sensores DHT22.
El DS18B20 presenta un intervalo nominal de medición entre −55 y 125 °C y una
exactitud declarada de ±0,5 °C en su intervalo principal de operación. Los sensores DHT22
permiten medir temperaturas entre −40 y 80 °C, con una exactitud nominal de ±0,5 °C, y
humedad relativa entre 0 y 100 %, con una exactitud declarada de aproximadamente ±2 % HR.
Las especificaciones y funciones de los principales componentes se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1.
Componentes principales del prototipo y función dentro del sistema
Componente
Función
Colmena Langstroth
Unidad física que alberga la colonia de abejas.
Arduino UNO Rev. 3
Procesamiento de señales y ejecución del algoritmo de
control.
Celda Peltier TEC1-12706
Generación de calor para el acondicionamiento térmico.
Módulo de relés de dos canales, 5
V CC
Conmutación del actuador térmico.
Sensor DS18B20
Medición de la temperatura asociada a la placa calefactora.
Sensor DHT22 interior
Medición de la temperatura y humedad relativa dentro de la
colmena.
Sensor DHT22 exterior
Medición de la temperatura y humedad relativa ambiental.
Módulo data logger con tarjeta SD
Registro local de las variables experimentales.
Fuente de alimentación
Conversión de 220 V CA a 12 V CC.
Convertidor reductor LM2596
Regulación de tensión para sensores, actuadores y
comunicaciones.
Placa disipadora
Distribución del calor generado por la celda Peltier.
Tablero eléctrico
Montaje y protección de los componentes electrónicos.
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Sistema de alimentación
ininterrumpida
Continuidad operativa ante interrupciones de la red eléctrica.
Antes de su instalación en terreno, los sensores fueron sometidos a una verificación
metrológica en los laboratorios de Ingeniería Civil Electrónica de la Universidad Católica del
Maule. Para ello se utilizó un horno de calibración FLUKE 9100S, estableciendo temperaturas
de referencia de 10, 20 y 30 °C. Las lecturas proporcionadas por los sensores se compararon
con los valores de referencia del equipo, observándose diferencias relativas de hasta
aproximadamente un 4 %. Este nivel de desviación se consideró admisible para los objetivos
de monitoreo y control térmico del prototipo. La comprobación permitió verificar la coherencia
de respuesta de los sensores dentro del intervalo térmico de interés, aunque no correspondió a
una calibración metrológica certificada.
Las variables fueron adquiridas y almacenadas cada 10 minutos. Cada registro incluyó
la temperatura de la placa calefactora, la temperatura y humedad relativa internas, la
temperatura y humedad relativa externas y el estado de activación del actuador. Los datos
fueron almacenados localmente en archivos con formato CSV mediante una tarjeta SD,
conservando una referencia temporal para cada observación. La misma periodicidad de 10
minutos se empleó durante las pruebas preliminares de transmisión remota. La continuidad del
sistema se respaldó mediante una fuente de alimentación ininterrumpida, lo que permitió
mantener la adquisición y el almacenamiento de datos ante interrupciones breves de la red
eléctrica. Durante los periodos analizados no se identificaron pérdidas de registros atribuibles a
fallas de alimentación, sensores o almacenamiento. Tampoco se aplicaron procedimientos de
interpolación de datos ni se eliminaron observaciones por valores atípicos. Con los
componentes descritos se configuró el sistema de control mostrado en la Figura 1. El proceso
comienza con una referencia térmica de 25 °C y con la adquisición de la temperatura mediante
el sensor DS18B20. Posteriormente, el microcontrolador compara la medición con los umbrales
establecidos y determina la activación o desactivación de la celda Peltier. De forma paralela,
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los sensores DHT22 registran las condiciones microclimáticas internas y ambientales,
permitiendo caracterizar la respuesta de la colmena frente a la actuación térmica y a las
perturbaciones externas.
Figura 1
Diagrama del sistema de control térmico retroalimentado.
Implementación
Para el montaje del dispositivo se modificó una colmena proporcionada por el apicultor,
la cual disponía de una rendija de ventilación inferior de 110 mm × 400 mm. Estas dimensiones
eran compatibles con la placa calefactora y permitieron su instalación sin modificaciones
estructurales adicionales. El sensor DHT22 interior se ubicó aproximadamente a 20 cm de la
placa calefactora. El sensor DS18B20 se instaló dentro de la colmena, aproximadamente a 15
cm de uno de sus bordes, mientras que el DHT22 exterior se posicionó a 1 m de altura, junto al
borde de la colmena y protegido de la exposición directa al agua.
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Figura 2
Modelo tridimensional del prototipo y ubicación de sus principales módulos.
En uno de los laterales se instaló el tablero eléctrico que alojó la fuente de alimentación,
el microcontrolador, los convertidores de tensión, el módulo de relés y el sistema de
almacenamiento. El módulo de comunicación SIM800L se dispuso junto al tablero y transmitió
datos cada 10 minutos durante las pruebas preliminares. La placa Peltier se posicionó en la
parte inferior de la colmena, de acuerdo con la configuración representada en la Figura 2.
Figura 3
Colmena termocontrolada instalada en terreno junto con las colmenas de referencia
El sistema fue alimentado desde la red eléctrica de 220 V y 50 Hz y respaldado
mediante una UPS. Esta configuración permitió mantener la adquisición y el almacenamiento
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local de datos ante interrupciones breves del suministro. La Figura 3 muestra la disposición
final de la colmena intervenida en terreno, junto con las colmenas utilizadas como referencia.
RESULTADOS
Como resultado de esta prueba experimental, se obtuvo la primera iteración de un
prototipo funcional de acondicionamiento térmico para colmenas, implementado en tres
comunas de la región del Maule, Chile. Esta sección presenta el diseño simulado y la versión
final del prototipo, su instalación en las colmenas; los datos recopilados a partir de las
mediciones realizadas en las distintas localidades y las ventajas observadas en el
comportamiento de las abejas gracias a su implementación.
Control del actuador
Utilizando el software Simulink®, se desarrolló una simulación que permite determinar el
comportamiento del control ON/OFF en las placas Peltier, considerando una banda de
histéresis para evitar el encendido intermitente reiterado. En la práctica, el ciclo de
funcionamiento de las placas depende de numerosas perturbaciones, tales como el movimiento
y la temperatura generada por las abejas, así como la temperatura ambiental. El
comportamiento real de las señales y de la temperatura dentro de la colmena se muestra en los
gráficos a) y b) de la Fig. 4, respectivamente.
Perfil de temperatura
En las localidades de Lircay y San Rafael, se implementó el prototipo durante un año,
logrando mantener las temperaturas estables. Utilizando el recurso interactivo explorador solar
(Ministerio de Energía de Chile, s. f.), fue generado un registro de datos del promedio de
temperatura mensual para ambas ciudades, observando variaciones que se encuentran muy
cercanas a la temperatura límite de supervivencia de las abejas. Por un lado, en el caso de
Lircay, durante el periodo de verano se registra un promedio de temperatura cercana a los 18.3
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°C, la cual es una temperatura adecuada para la supervivencia de las abejas, mientras que en
invierno la temperatura decae a un promedio inferior a 10 °C durante tres meses, condiciones
de riesgo para la población de las abejas, lo cual se evidencia, en otras colmenas, con una
disminución de la población al término del periodo de hibernación. El perfil de temperatura
ambiental e interna de esta intervención se presenta en la Fig. 5, donde se observa el
mantenimiento notable de la temperatura interna entre 19.5 °C y 23 °C a lo largo del año. La
curva de color azul, que representa la temperatura ambiente, se alinea con el uso de datos
promedio. La temperatura ambiental inferior se registra en julio y corresponde a 7.6 °C, periodo
que coincide con la temperatura menor identificada al interior de la colmena. Por otro lado,
evaluando las condiciones ambientales de San Rafael, la temperatura promedio rodea los 20
°C durante el periodo de verano, mientras que en invierno solo hay tres meses que presentan
una temperatura promedio inferior a los 10 °C, lo cual indicaría un menor consumo del equipo
para alcanzar temperaturas adecuadas.
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1505 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Figura 1:
Comportamiento real del control ON/OFF
Para el perfil interno de temperatura en este caso, se presenta la Fig. 6, evidenciando
un comportamiento similar al presentado en Lircay, en el sentido de la forma de la curva y su
coincidencia con la curva de temperatura promedio ambiental, donde se destaca nuevamente
la eficacia para mantener una temperatura interna promedio entre 20.5 °C y 23.5 °C, mientras
que el menor valor externo es de 8.5 °C correspondiente mes de julio para este caso.
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1506 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Figura 2
Temperatura promedio ambiental e interna para cada mes en Lircay
Figura 3
Temperatura promedio ambiental e interna para cada mes en San Rafael
Los resultados presentados reflejan la efectividad de la implementación con base en
promedios mensuales, proporcionando una visión global del desempeño del dispositivo. A
continuación, se presenta la localidad de Hualañé, donde se brinda mayor detalle en el
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1507 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
funcionamiento diario del prototipo en clima invernal, agregando valores máximos y mínimos en
el registro de la temperatura. En el caso de Hualañé, se realizó una intervención de 30 días
(junio) determinando los rangos de temperatura exterior diarios, como se muestra en la Fig. 7,
en donde se debe analizar el perfil relativamente alto de 10 °C, en promedio, de temperaturas
mínimas registradas los primeros trece días del mes, que se debieron a intensas lluvias que
estabilizaron la sensación térmica, seguidos de 17 días fríos donde se registró un promedio de
3 °C en la temperatura mínima.
Figura 4
Temperatura promedio, máxima y mínima en exterior para cada día en Hualañé
Las bajas temperaturas exteriores representaron condiciones térmicas exigentes para la
colonia y pudieron incrementar la demanda de termogénesis y el consumo de reservas
alimentarias. Además, la Fig. 7, presenta los valores máximos registrados, que son
relativamente estables y rodean los 13 °C, pero no superan los 20 °C, inferiores al rango
térmico característico de la zona de cría.
Contrastando con la figura analizada, se presenta la Fig. 8 cuyo gráfico muestra el
registro de la temperatura interior de la colmena en el mismo periodo de tiempo con un
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1508 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
promedio de 17 °C, un mínimo de 12 °C y un máximo de 25 °C, evidenciando el efecto del
control térmico aplicado.
Este comportamiento fue consistente con el criterio operacional de asistencia térmica
moderada; no obstante, el estudio no evaluó directamente su efecto sobre los mecanismos
naturales de termorregulación de la colonia.
Figura 5
Temperatura promedio, máxima y mínima, en interior para cada día en Hualañé
Figura 6
Temperatura promedio, máxima y mínima, de la celda calefactora para cada día en
Hualañé.
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1509 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Incremento en la actividad de las abejas
En los tres casos evaluados se observó una reactivación anticipada de la actividad de
las abejas con respecto al periodo habitual de inactividad invernal, previa al inicio de la
primavera. En las localidades de San Rafael y Lircay, las colmenas intervenidas presentaron
una producción de miel superior al promedio registrado en las colmenas sin control térmico
utilizadas como referencia. En San Rafael, la colmena intervenida produjo 33 kg de miel, en
comparación con un promedio de 21,2 kg en las demás colmenas sin intervención electrónica.
En Lircay, la colmena intervenida alcanzó una producción de 38,5 kg, mientras que las
colmenas de referencia promediaron 20 kg. Estas diferencias corresponden a resultados
descriptivos observados durante el periodo de estudio y no permiten establecer, por sí solas,
una relación causal entre el control térmico y la producción de miel.
En el caso de Hualañé, no se registraron valores de cosecha de miel debido a la
duración limitada de la intervención. No obstante, durante las inspecciones posteriores al
periodo invernal se observó una mayor presencia aparente de abejas activas en la colmena
intervenida, junto con indicios tempranos de ovoposición. Estas observaciones fueron de
carácter cualitativo y no correspondieron a mediciones directas de supervivencia, tamaño
poblacional ni actividad reproductiva. En la Fig. 10 se presenta una comparación del consumo
del alimento suministrado en las colmenas. En la sección a), correspondiente a la colmena sin
control térmico, se observa una mayor cantidad de alimento remanente, lo que podría asociarse
con una menor actividad de la colonia durante el periodo invernal. Por el contrario, en la
sección b), correspondiente a la colmena intervenida, se aprecia una menor cantidad de
alimento remanente y una mayor presencia aparente de abejas activas. Estas observaciones
deben interpretarse como evidencia cualitativa y no como una medición directa del nivel de
actividad metabólica o poblacional.
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1510 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Figura 7
Comparación visual de las colmenas
Comparación visual de las colmenas durante la inspección posterior al periodo
invernal: a) colmena sin control térmico, con mayor cantidad aparente de alimento
remanente; b) colmena intervenida, con menor cantidad aparente de alimento
remanente y mayor presencia visible de abejas. Las imágenes corresponden a
observaciones cualitativas y no representan un recuento poblacional.
DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos permitieron identificar fortalezas, limitaciones y oportunidades
de mejora asociadas al funcionamiento del prototipo, las cuales se analizan a continuación.
Diseño del prototipo
Durante el diseño del prototipo fueron consideradas celdas Peltier, aprovechando su
capacidad para transferir calor en un amplio rango de temperaturas. La versatilidad de este
componente es determinante para la adaptación del dispositivo a diversos climas, desde fríos
extremos hasta altas temperaturas. Para este caso solo fue aprovechada su prestación
calefactora, y durante el periodo de evaluación no se registraron efectos adversos evidentes
atribuibles directamente al funcionamiento térmico de la celda Peltier. Sin embargo, el estudio
no incluyó indicadores conductuales o fisiológicos específicos de bienestar. Para la
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1511 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
implementación de la prestación refrigeradora, resulta crucial mantener la temperatura del
disipador en niveles relativamente bajos en el lado caliente, con el objetivo de optimizar la
eficiencia en la reducción térmica.
La configuración adecuada de los componentes requeridos para ambas funcionalidades
permitiría alternar entre calefacción y enfriamiento mediante un cambio de polaridad. Sin
embargo, la dependencia de un ventilador para disipar el calor generado en la cara caliente
introduce desafíos adicionales, tales como el ruido acústico, vibraciones mecánicas y
eventuales perturbaciones eléctricas asociadas al accionamiento del ventilador, factores que
podrían resultar adversos para los insectos polinizadores en el entorno inmediato.
Otro ajuste de hardware que se debe de proyectar es una fuente de alimentación
ininterrumpida, como lo es un SAI o UPS, por sus siglas en inglés, baterías o la generación
eléctrica mediante fuentes renovables, ya que existe una dependencia de la red eléctrica. Esta
dependencia es problemática, especialmente en ubicaciones remotas donde se encuentran los
polinizadores y donde el acceso a la electricidad puede ser limitado. Por lo tanto, para
implementaciones futuras se debe considerar el uso de sistemas de energía alternativos para
mantener un control continuo de la temperatura dentro de la colmena, evitando un estrés
térmico adicional.
Aumento en la productividad y actividad de las abejas
En Lircay y San Rafael se observó una mayor producción de miel en las colmenas
intervenidas respecto de las colmenas utilizadas como referencia. En Lircay, la diferencia
correspondió aproximadamente a un 92,5 %, mientras que en San Rafael alcanzó cerca de un
55,7 %. No obstante, debido a que se evaluó una sola colmena intervenida por localidad y no
se contó con replicación experimental suficiente, estas diferencias deben interpretarse como
resultados descriptivos preliminares. La producción de miel puede estar influida por múltiples
factores, entre ellos la fortaleza inicial de la colonia, la edad y calidad de la reina, la
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1512 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
disponibilidad floral, las condiciones sanitarias, la alimentación suplementaria y la variabilidad
microclimática. Por tanto, no es posible atribuir el incremento observado exclusivamente al
sistema de control térmico. Los resultados sugieren una asociación favorable entre la
estabilización térmica del microclima y el desempeño productivo de las colmenas intervenidas.
Sin embargo, esta relación deberá confirmarse mediante estudios con mayor número de
unidades experimentales, grupos control equivalentes, aleatorización y análisis estadístico.
Observaciones asociadas al sistema de telemetría
Durante la implementación del sistema de telemetría mediante el módulo SIM800L se
observaron cambios conductuales en las abejas coincidentes temporalmente con la activación
de la transmisión de datos, particularmente un incremento aparente de la conducta defensiva
frente a personas próximas a la colmena. A partir de esta observación, el apicultor colaborador
decidió suspender el funcionamiento continuo del módulo. Sin embargo, el diseño experimental
no contempló mediciones de intensidad de campo electromagnético, potencia radiada, ruido
acústico, vibraciones, temperatura del dispositivo ni una evaluación conductual estandarizada.
En consecuencia, no es posible atribuir de manera concluyente la respuesta observada a la
exposición a radiofrecuencia ni establecer una relación causal entre la operación del módulo y
la conducta de la colonia. Futuras investigaciones deberán evaluar esta hipótesis mediante un
diseño específico que compare periodos con y sin transmisión, controle las variables
potencialmente confundentes y registre indicadores conductuales objetivos. Desde una
perspectiva tecnológica, se recomienda almacenar los datos localmente y realizar
transmisiones breves en intervalos programados, o bien ubicar la antena y el módulo de
comunicación a una distancia mayor de la colmena.
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1513 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
CONCLUSIONES
El estudio permitió diseñar, fabricar e implementar un prototipo funcional para el
acondicionamiento térmico del microclima en colmenas Langstroth de Apis mellifera. La
arquitectura desarrollada, basada en un microcontrolador ATmega328P, sensores de
temperatura y humedad, una celda Peltier empleada como fuente calefactora y un control
ON/OFF con histéresis, demostró capacidad para operar en condiciones reales de terreno y
responder a las perturbaciones térmicas generadas por el ambiente y por la propia actividad de
la colonia. La regulación implementada fue concebida como un mecanismo de asistencia
térmica moderada, manteniendo la celda calefactora en torno a 25–26 °C. Será necesario
evaluar experimentalmente en qué medida esta intervención complementa o modifica los
mecanismos colectivos de termorregulación de la colonia. Los registros obtenidos en Lircay y
San Rafael durante un ciclo anual evidenciaron una estabilización sostenida de la temperatura
interna, aun durante los meses invernales en los que la temperatura ambiental promedio
descendió por debajo de 10 °C. En Lircay, la temperatura interna se mantuvo entre 19,5 y 23,0
°C, mientras que en San Rafael permaneció entre 20,5 y 23,5 °C. Estos resultados muestran
que el sistema fue capaz de atenuar las variaciones térmicas externas y conservar condiciones
internas más estables durante periodos climáticamente críticos. El comportamiento productivo
observado fue concordante con la mejora de las condiciones microclimáticas. En Lircay, la
colmena intervenida produjo 38,5 kg de miel, frente a un promedio de 20 kg en las colmenas
sin control térmico, equivalente a un incremento aproximado del 93 %. En San Rafael, la
producción alcanzó 33 kg, en comparación con 21,2 kg en las colmenas no intervenidas,
correspondiente a un aumento cercano al 56 %. Debido a que el estudio consideró una
colmena intervenida por localidad y no incluyó un diseño con replicación suficiente para realizar
inferencia estadística, estos resultados deben interpretarse como evidencia experimental
preliminar y no como demostración definitiva de causalidad. No obstante, su magnitud justifica
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1514 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
la realización de estudios posteriores con mayor número de unidades experimentales,
aleatorización y control sistemático de variables apícolas y ambientales. La intervención
desarrollada durante 30 días de invierno en Hualañé permitió evaluar el sistema bajo
condiciones térmicas especialmente adversas. Mientras las temperaturas mínimas exteriores
alcanzaron un promedio cercano a 3 °C durante los días más fríos, la temperatura interna de la
colmena presentó un promedio de 17 °C, con valores comprendidos entre 12 y 25 °C.
Paralelamente, se observó una mayor actividad posterior al periodo invernal, un adelanto de la
ovoposición y una mayor presencia aparente de abejas activas después del periodo invernal.
Estos indicadores sugieren que la asistencia térmica pudo reducir la exposición de la colonia a
condiciones críticas; sin embargo, la supervivencia y la actividad reproductiva deberán
cuantificarse mediante indicadores estandarizados, tales como tamaño poblacional, superficie
de cría, mortalidad, consumo de reservas y estado sanitario. La celda Peltier mostró una
implementación técnicamente viable como elemento calefactor, debido a su tamaño compacto,
facilidad de control y posibilidad de integración en la estructura inferior de la colmena. Su
capacidad reversible permitiría incorporar refrigeración mediante inversión de polaridad; sin
embargo, esta ampliación requiere estudiar previamente la disipación de calor, la eficiencia
energética, la generación de vibraciones y ruido, y sus posibles efectos sobre el
comportamiento de las abejas. Por ello, cualquier modificación del sistema debe sustentarse en
ensayos controlados que evalúen simultáneamente desempeño térmico, consumo energético,
productividad y bienestar de la colonia. La incorporación del módulo SIM800L permitió evaluar
preliminarmente la transmisión remota de datos. Durante su operación se observaron cambios
conductuales coincidentes con los periodos de transmisión; sin embargo, el estudio no incluyó
mediciones electromagnéticas ni un protocolo conductual específico, por lo que no es posible
establecer una relación causal entre la radiofrecuencia y la respuesta de las abejas. En futuras
versiones se recomienda reducir la duración y frecuencia de las transmisiones, priorizar el
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1515 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
almacenamiento local de datos y situar el sistema de comunicación a una mayor distancia de la
colonia. Asimismo, será necesario desarrollar ensayos controlados que comparen condiciones
con y sin transmisión y que consideren posibles factores de confusión, tales como ruido,
vibraciones, calentamiento del equipo y presencia humana. Finalmente, la dependencia de una
alimentación de 220 V limita actualmente la utilización del prototipo en apiarios remotos. Una
evolución tecnológica pertinente consiste en integrar almacenamiento mediante baterías,
generación fotovoltaica y gestión eficiente de energía. Asimismo, el desarrollo de una placa
electrónica unificada permitiría reducir el volumen del sistema, mejorar su confiabilidad,
simplificar el montaje y disminuir la cantidad de conexiones. Una configuración modular y
energéticamente autónoma favorecería su adopción por parte de los apicultores, siempre que
su implementación se acompañe de protocolos de seguridad eléctrica, validación biológica y
evaluación técnico-económica. En síntesis, los resultados demuestran la factibilidad tecnológica
de aplicar control electrónico para estabilizar el microclima térmico de colmenas de Apis
mellifera. La estabilidad térmica alcanzada, junto con los aumentos productivos observados y
los indicadores conductuales registrados, posiciona al prototipo como una alternativa
promisoria para apoyar el manejo apícola en zonas con inviernos fríos. No obstante, su eficacia
térmica y productiva, así como sus posibles efectos biológicos, deberá confirmarse mediante
investigaciones con mayor tamaño muestral mediante investigaciones con mayor tamaño
muestral, replicación entre apiarios y temporadas, análisis estadístico y seguimiento
longitudinal de las colonias.
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1516 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Declaración de conflicto de interés
Los autores declaran que no existe ningún conflicto de interés de carácter financiero,
comercial, institucional, profesional o personal que pudiera haber influido de manera
inapropiada en el diseño, ejecución, análisis, interpretación o presentación de los resultados de
esta investigación. Asimismo, manifiestan que los apicultores colaboradores participaron
únicamente mediante el aporte de recursos, infraestructura y apoyo operativo para la
implementación experimental, sin intervenir en el análisis de los datos ni en las decisiones
relacionadas con la elaboración y publicación del manuscrito.
Declaración de contribución a la autoría
Fernando Ignacio Tapia Ramírez: conceptualización, metodología, investigación,
administración del proyecto, recursos, adquisición de fondos, software, supervisión, validación,
visualización, redacción del borrador original, revisión y edición de la redacción. Su contribución
comprendió la formulación del problema de investigación, la definición de los objetivos, el
diseño experimental, el diseño y desarrollo del prototipo electrónico, la programación e
integración del sistema de control, la coordinación general del estudio, la supervisión de la
implementación en terreno, la interpretación de los resultados y la preparación y revisión crítica
del manuscrito.
Carlos Felipe Imas Espinoza: metodología, investigación, análisis formal, validación,
supervisión, revisión y edición de la redacción. Su participación se concentró en el análisis de
los fenómenos térmicos involucrados, la incorporación de ajustes al diseño experimental
derivados del comportamiento de transferencia de calor del sistema, la revisión técnica de la
configuración térmica del prototipo, la interpretación de los resultados y la revisión crítica del
manuscrito.
Joaquín Ignacio Aravena Núñez: investigación, curación de datos, recursos, software,
validación, visualización, revisión y edición de la redacción. Su contribución incluyó la puesta en
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
1517 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
servicio del prototipo, la replicación y verificación de su funcionamiento durante la etapa
experimental final, la recolección, organización y depuración de los datos, la comprobación de
la operación del sistema en terreno y la elaboración de modelos y representaciones mediante
dibujo asistido por computadora.
Declaración de financiamiento: La investigación fue financiada mediante recursos
propios de los autores y aportes en recursos, infraestructura y apoyo operativo proporcionados
por los apicultores colaboradores. El estudio no recibió financiamiento proveniente de fondos
concursables, agencias públicas ni entidades comerciales. Los Apicultores que colaboraron es
este proceso fueron Millaray Araya, Fabián Heriberto Ríos Cubillo, Luis Bello Martínez y
Jeremías Isaac Ferrada Rodríguez, quienes contribuyeron con apoyo territorial y operativo para
la implementación del estudio.
Declaración de uso de inteligencia artificial
Los autores declaran que utilizaron herramientas de inteligencia artificial generativa
exclusivamente como apoyo editorial para la revisión lingüística, reorganización, síntesis y
jerarquización de la información contenida en el manuscrito. Estas herramientas no fueron
empleadas para generar datos experimentales, modificar resultados, fabricar referencias,
realizar análisis estadísticos de manera autónoma ni sustituir el juicio científico de los autores.
La conceptualización del estudio, el diseño experimental, el desarrollo e implementación
del prototipo, la recolección y validación de los datos, la interpretación de los resultados y la
formulación de las conclusiones fueron realizadas por los autores. Todo contenido asistido
mediante inteligencia artificial fue revisado, corregido y validado críticamente por el equipo
investigador antes de su incorporación al manuscrito.
Los autores asumen plena responsabilidad por la exactitud, originalidad, integridad
científica y contenido final del artículo.
DOI: https://doi.org/10.71112/ycbdg797
1518 Revista Multidisciplinar Epistemología de las Ciencias | Vol. 3, Núm. 3, 2026, julio-septiembre
Agradecimientos
En forma explícita se expresa el más sincero agradecimiento a quienes, con su
invaluable apoyo y dedicación, han contribuido de manera significativa a este trabajo. Se
agradece a Millaray Araya, apicultora del sector San Rafael; Fabián Heriberto Ríos Cubillo,
apicultor de Hualañé; Luis Bello Martínez, apicultor del sector Lircay; Jeremías Isaac Ferrada
Rodríguez, apicultor de Molina.
Fernando Tapia, Carlos Imas y Joaquín Aravena valoran profundamente su compromiso
y dedicación, los cuales han sido fundamentales para el desarrollo de este proyecto.
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