Thermal control of the microclimate in Apis mellifera hives: thermal stability and observed honey production
DOI:
https://doi.org/10.71112/ycbdg797Keywords:
Apis mellifera , thermal control, hive microclimate, Peltier cell, honey productionAbstract
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.
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References
3Bee. (s. f.). 3Bee: Tecnología para la biodiversidad. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://www.3bee.com/es/
Alvarez, L., & Jiménez, A. (2017). Influencia de las condiciones ambientales en la presentación de ascosferosis (Ascosphaera apis) o cría de cal en Apis mellifera. Abanico Veterinario, 7(3), 24–33. https://doi.org/10.21929/abavet2017.73.4 DOI: https://doi.org/10.21929/abavet2017.73.4
BeeHero. (s. f.). Precision pollination and hive monitoring. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://www.beehero.io/
Beenalytics. (s. f.). Sistema de monitoreo remoto de colmenar. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://beenalytics.com/es
Beewise. (s. f.). Saving bees to feed the world. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://beewise.ag/home
Biblioteca del Congreso Nacional de Chile. (s. f.). Clima y vegetación de Chile. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://www.bcn.cl/siit/nuestropais/clima.htm
Brittain, C. A., Vighi, M., Bommarco, R., Settele, J., & Potts, S. G. (2010). Impacts of a pesticide on pollinator species richness at different spatial scales. Basic and Applied Ecology, 11(2), 106–115. https://doi.org/10.1016/j.baae.2009.11.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.baae.2009.11.007
BroodMinder. (s. f.). Every hive counts: Remote hive monitoring. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://broodminder.com/
Crozier, J. O. (2019). Manual técnico de apicultura. Dirección de Ciencia y Tecnología Agropecuaria, Secretaría de Agricultura y Ganadería. https://dicta.gob.hn/files/2019%2CManual-tecnico-de-apicultura.pdf
Dimate Moreno, E. E. (2023). Evaluación de parámetros internos y externos de las colonias de abejas Apis mellifera africanizada como posibles indicadores de bienestar en el apiario de la Universidad Antonio Nariño, sede Usme, Bogotá [Tesis de maestría, Universidad Antonio Nariño]. Repositorio Institucional Universidad Antonio Nariño. http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/8161
Food and Agriculture Organization of the United Nations. (s. f.). Acción global sobre los servicios de polinización para una agricultura sostenible. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://www.fao.org/pollination/about/es
Gallai, N., Salles, J.-M., Settele, J., & Vaissière, B. E. (2009). Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecological Economics, 68(3), 810–821. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2008.06.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2008.06.014
García Cárdenas, S. E. (2023). Diseño e implementación de un sistema telemétrico en colmenas de abejas para el envío de alertas y regulación de temperatura automática en el centro experimental Wayllapampa [Tesis de grado, Universidad Ricardo Palma]. Repositorio Institucional de la Universidad Ricardo Palma. https://hdl.handle.net/20.500.14138/6555
Gualotuña Guachamín, J. G. (2017). Sistema de control y monitoreo remoto de colmenas de abejas para la empresa “Odres Honey”, ubicada en la parroquia de Amaguaña, cantón Quito, provincia de Pichincha [Trabajo de titulación, Universidad Técnica de Cotopaxi]. Repositorio Institucional de la Universidad Técnica de Cotopaxi. http://repositorio.utc.edu.ec/handle/27000/5612
Harris, J. W., Harbo, J. R., Villa, J. D., & Danka, R. G. (2003). Variable population growth of Varroa destructor (Mesostigmata: Varroidae) in colonies of honey bees (Hymenoptera: Apidae) during a 10-year period. Environmental Entomology, 32(6), 1305–1312. https://doi.org/10.1603/0046-225X-32.6.1305 DOI: https://doi.org/10.1603/0046-225X-32.6.1305
Jean-Prost, P., & Médori, P. (2007). Apicultura: Conocimiento de la abeja y manejo de la colmena (4.ª ed.). Mundi-Prensa.
Jerí Alejos, F. (2023). Diseño e implementación de un sistema telemétrico en colmenas de abejas para el envío de alertas y regulación de temperatura automática en el centro experimental Wayllapampa [Tesis de grado, Universidad Ricardo Palma]. Repositorio Institucional de la Universidad Ricardo Palma. https://hdl.handle.net/20.500.14138/6553
Kronenberg, F., & Heller, H. C. (1982). Colonial thermoregulation in honey bees (Apis mellifera). Journal of Comparative Physiology B, 148(1), 65–76. https://doi.org/10.1007/BF00688889 DOI: https://doi.org/10.1007/BF00688889
Lázaro, A., & Tur, C. (2018). Los cambios de uso del suelo como responsables del declive de polinizadores. Ecosistemas, 27(2), 23–33. https://doi.org/10.7818/ECOS.1378 DOI: https://doi.org/10.7818/ECOS.1378
Li, Z., Huang, Z. Y., Sharma, D. B., Xue, Y., Wang, Z., & Ren, B. (2016). Drone and worker brood microclimates are regulated differentially in honey bees, Apis mellifera. PLOS ONE, 11(2), e0148740. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148740 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148740
McKinney, M. L. (2002). Urbanization, biodiversity, and conservation. BioScience, 52(10), 883–890. https://doi.org/10.1641/0006-3568(2002)052%5B0883:UBAC%5D2.0.CO;2 DOI: https://doi.org/10.1641/0006-3568(2002)052[0883:UBAC]2.0.CO;2
Ministerio de Energía de Chile. (s. f.). Explorador Solar. Recuperado el 13 de julio de 2026, de https://solar.minenergia.cl/
Mondragón, L. (1989). Las razones evolutivas de las abejas africanas y europeas. Ciencias, 16. https://www.revistacienciasunam.com/en/164-revistas/revista-ciencias-16/1436-las-razones-evolutivas-de-las-abejas-africanas-y-europeas.html
Obeso, J. R., & Herrera, J. M. (2018). Polinizadores y cambio climático. Ecosistemas, 27(2), 52–59. https://doi.org/10.7818/ECOS.1371 DOI: https://doi.org/10.7818/ECOS.1371
Pérez Méndez, C. (2014). Análisis, diseño e implementación de un sistema de control para mejorar el rendimiento de una colmena [Trabajo de fin de grado, Universidad de La Laguna]. Repositorio Institucional de la Universidad de La Laguna. http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/243
Ros, J. (2009). Iniciación a la apicultura. Consejería de Agricultura y Agua, Comunidad Autónoma de la Región de Murcia.
Seeley, T. D. (2019). The lives of bees: The untold story of the honey bee in the wild. Princeton University Press. DOI: https://doi.org/10.1515/9780691189383
Servicio Agrícola y Ganadero. (2024). Boletín Apícola N.º 9. https://www.sag.gob.cl/content/boletin-apicola-ndeg-9-mayo-2024
Seshadri, A., & Walker, T. (2019). Manejo integrado de colmenas para apicultores en Colorado: Estrategias para identificar y mitigar plagas y enfermedades que afectan a las abejas en Colorado (2.ª ed.). Colorado State University Extension.
Stabentheiner, A., Kovac, H., & Brodschneider, R. (2010). Honeybee colony thermoregulation: Regulatory mechanisms and contribution of individuals in dependence on age, location and thermal stress. PLOS ONE, 5(1), e8967. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008967 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008967
Stabentheiner, A., Kovac, H., Mandl, M., & Käfer, H. (2021). Coping with the cold and fighting the heat: Thermal homeostasis of a superorganism, the honeybee colony. Journal of Comparative Physiology A, 207, 337–351. https://doi.org/10.1007/s00359-021-01464-8 DOI: https://doi.org/10.1007/s00359-021-01464-8
Superintendencia de Electricidad y Combustibles. (2020). Pliego técnico normativo RIC N.º 05: Medidas de protección contra tensiones peligrosas y descargas eléctricas. https://www.sec.cl/sitio-web/wp-content/uploads/2021/01/RIC-N05-Medidas-de-Proteccion-Contra-Tensiones-Peligrosas.pdf
Walton, A., Herman, J. J., & Rueppell, O. (2024). Social life results in social stress protection: A novel concept to explain individual life-history patterns in social insects. Biological Reviews, 99(4), 1444–1457. https://doi.org/10.1111/brv.13074 DOI: https://doi.org/10.1111/brv.13074
World Organisation for Animal Health. (2021). Varroosis of honey bees: Infestation of honey bees with Varroa spp. En Manual of diagnostic tests and vaccines for terrestrial animals (cap. 3.2.7). https://www.woah.org/fileadmin/Home/fr/Health_standards/tahm/3.02.07_VARROOSIS.pdf
World Organisation for Animal Health. (2024). Nosemosis of honey bees. En Manual of diagnostic tests and vaccines for terrestrial animals (cap. 3.2.4).
https://www.woah.org/fileadmin/Home/fr/Health_standards/tahm/3.02.04_NOSEMOSIS.pdf
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