Diseño de un sistema acuapónico automatizado para producción de tilapia y vegetales

Abstract

La investigación se desarrolló en una unidad productiva dedicada al cultivo de Tilapias y vegetales, donde se identificó un problema de contaminación ambiental que afecta a los ríos utilizados para el abastecimiento de las piscinas de cría. Por lo antes expuesto es necesario diseñar un sistema acuapónico automatizado, mediante la integración de sensores, actuadores y un dashboard de monitoreo, que permita optimizar la producción simultánea de Tilapia y vegetales en condiciones controladas. La metodología se basa en tres fases: identificación de componentes, diseño del sistema y resultados. La primera fase consiste en la selección de un microcontrolador, sensores, actuadores y el dashboard, la segunda fase consta del modelado del sistema físico e integración de los componentes, la última fase consta de la verificación de los parámetros y la visualización del dashboard. Se diseño un sistema con una capacidad total de 20 227,5 litros de agua y orientado a sostener una biomasa de 202,3 kg de Tilapia, garantizando una recirculación constante del agua y su depuración a través de filtros mecánicos, biofiltros y camas de cultivo. Asimismo se integraron sensores conectados a un microcontrolador ESP32 para el monitoreo automatizado de parámetros específicos: pH (6.5–7.5), oxígeno disuelto (mínimo 5 mg/L), temperatura (24–30 °C), amoníaco (<0.05 mg/L), nitritos (<0.1 mg/L) y nitratos (<100 mg/L), valores definidos como críticos para la supervivencia y crecimiento de la Tilapia y las plantas. La información capturada se transmite a Firebase y se visualiza en un dashboard creado con Flutter/Dart, el cual también envía notificaciones a través de Telegram si los valores se desvían. El sistema requiere un suministro de oxígeno estimado de 0.843 g/min, para lo cual se emplea un blower de 2 500 LPM. Se concluye en base a la propuesta una reducción de la mortalidad de las Tilapias en un 19%, representando $114.85 respecto a los costos totales semestrales constituyendo una solución técnica, viable, replicable y ambientalmente responsable para la producción limpia y eficiente de alimentos.