La automatización en acuaponía es muy recomendable pues se requiere de un monitoreo constante de los parámetros ambientales y de calidad de agua; con el fin de mantener un balance entre peces, bacterias y plantas.
En efecto, una falla en el sistema puede traer consecuencias fatales en cuestión de horas; por lo que se deben tomar medidas en tiempo real para estabilizar el sistema rápidamente.
Muchas veces el personal experimentado puede detectar si algo anda mal, simplemente observando a los peces, o la turbidez del agua; pero por lo general, la mayoría de las instalaciones no cuentan con personal las 24 horas del día y la observación visual no es suficiente.
Además, el sistema acuapónico requiere de dispositivos mecánicos y eléctricos como aireadores, bombas, calefactores, etc., que pueden fallar en algún momento.
Por todo esto, es recomendable contar con un monitoreo automatizado de los parámetros más críticos, como pH, oxígeno y temperatura; para asegurar el buen funcionamiento del sistema en todo momento y garantizar el crecimiento y supervivencia de los organismos cultivados.
¿Es necesaria la automatización en acuaponía?
Índice del artículo
- 1 ¿Es necesaria la automatización en acuaponía?
- 2 ¿En qué consiste la automatización en acuaponía?
- 3 Ventajas de la automatización
- 4 ¿Qué procesos pueden ser automatizados en acuaponía?
- 5 ¿Cómo se realiza el control y monitoreo del sistema?
- 6 ¿Cuál sistema de automatización debo escoger?
- 7 Software empleado en acuaponía
- 8 Transformación de la acuaponía
- 9 Referencias consultadas
- 10 Galería de imágenes de automatización en acuaponía
Usted se preguntará si es necesario un sistema automatizado para emprendimientos acuapónicos de pequeña escala.
Sólo imagine cuáles serían las consecuencias de una caída en los niveles de oxígeno en horas de la madrugada, y encontrará una respuesta obvia; como mínimo debería tener un seguimiento automático de los niveles de oxígeno disuelto y pH.
Por otra parte, si usted cuenta con un pequeño sistema de acuaponía y busca expandir su operación, debe considerar automatizar al menos parcialmente su sistema; ya que a medida que el sistema se hace más grande será más difícil vigilar parámetros como:
- Flujos de agua.
- Temperatura.
- La calidad del agua.
- Niveles de los tanques.
- Fugas.
Hoy en día, con la rápida disminución de los costos de las computadoras, el software y los hardware de monitoreo en estanques, los sistemas automatizados están al alcance incluso de los pequeños productores; de manera que se han vuelto más que un lujo una necesidad para la producción en instalaciones a gran escala.
¿En qué consiste la automatización en acuaponía?
La automatización en acuaponía se refiere a la utilización de recursos tecnológicos disponibles en la actualidad; a fin de realizar las tareas de producción que generalmente se realizan de forma manual.
Por ejemplo, a través del internet de las cosas IoT (Internet of Things, por sus siglas en inglés) se puede monitorear y controlar de forma remota los procesos del cultivo; de este modo se minimiza la necesidad de intervención manual.
Cabe destacar que este monitoreo inteligente y control solo puede lograrse mediante el aprovisionamiento de equipos que se conectan a servidores locales y remotos; así se accede, procesa y controla el sistema de forma inalámbrica a través de IoT.
En resumen, un sistema automatizado cuenta con sensores que detectan una señal, la cual es interpretada a través de un sistema informático con un software especializado; en consecuencia, se alerta al usuario cuando algo está fuera de equilibrio, incluso se puede solucionar problemas automáticamente.
Ventajas de la automatización
A través de la automatización se puede lograr:
- Un control total de la producción: con información en tiempo real e histórico de datos.
- Elevados niveles de bioseguridad: restringiendo el acceso diario a los tanques para evitar riesgos de contaminación.
- Menor dependencia de la mano de obra: en contraposición al ausentismo laboral y la ineficiencia.
- Operación las 24 horas del día y los 7 días de la semana; es decir, los sistemas automáticos sólo se detienen para la realización de tareas de mantenimiento en la piscifactoría.
- Integración de múltiples equipos (sondas de temperatura, oxígeno, pH, turbidez, cámaras, etc.); lo que permite medir simultáneamente varios parámetros.
¿Qué procesos pueden ser automatizados en acuaponía?
En acuaponía los sistemas automatizados cumplen con numerosas funciones, entre ellas encontramos:
- Monitoreo y control de la calidad de agua:
- Temperatura del agua.
- pH.
- Nivel de oxígeno disuelto.
- Conductividad eléctrica.
- Sólidos disueltos totales y la salinidad.
- Monitoreo y control de los parámetros ambientales dentro del invernadero:
- Temperatura del aire.
- Humedad relativa.
- Nivel de dióxido de carbono.
- Intensidad de la luz.
- Medición y regulación del flujo de agua.
- Alimentación automática de los peces: regulando la cantidad y horario de alimentación.
- Encendido de sistemas de respaldo en casos de falla eléctrica.
¿Cómo se realiza el control y monitoreo del sistema?
Para el monitoreo inteligente se requiere de un microcontrolador o placa (por ejemplo, Arduino) que lee y procesa los datos provenientes de sensores; de esta forma se detectan parámetros tales como:
- Calidad del agua del tanque de acuicultura y lechos hidropónicos.
- Ambientales.
Verificación de parámetros
Los valores de umbral para cada sensor se establecen en base a parámetros ya establecidos para el crecimiento óptimo de los peces en el tanque de acuicultura; así como de las plantas en el sistema hidropónico.
De esta forma el microcontrolador verifica que los parámetros de lectura se encuentren dentro del rango de valores preestablecidos; asimismo, cuando las lecturas del sensor no están dentro de los límites normales desencadena la respuesta de actuadores como:
- Bombas de agua.
- Bombas de aireación.
- Luces artificiales.
- Alimentadores.
Monitoreo
Para fines de monitoreo, los datos en tiempo real recopilados por el microcontrolador se muestran en pantallas LCDS; y en las interfaces de usuario gráficas (GUIs) utilizando un software.
Por último, los datos recopilados se exportan desde el software a un archivo MS Excel para registrar los eventos que ocurran en el sistema; además, el microcontrolador se interconecta con un módulo GSM para enviar un mensaje de alerta que contiene parámetros críticos, al propietario de la granja o al administrador.
Esquema de un sistema de acuapónico automatizado para el control de parámetros ambientales y de calidad de agua. Fuente: Modificado de Manju et al. (2017)
¿Cuál sistema de automatización debo escoger?
La escogencia del tipo de automatización dependerá del tamaño del sistema acuapónico y del proceso que se requiere monitorear y controlar.
En este sentido, los sistemas comerciales profesionales suelen emplear monitores continuos en línea dentro del tanque con una sonda en contacto permanente con el agua; de forma tal que se miden varios parámetros simultáneamente.
Si bien estos son los instrumentos más precisos para la monitorización; también tienen el mayor rango de medición, pero pueden llegar a costar desde 100 euros hasta miles de euros.
Sin embargo, en sistemas acuapónicos de pequeña escala se pueden emplear sistemas de control más accesibles mediante la implementación de sensores con dispositivos electrónicos simples; cuyos costos se reducen mucho cada vez más.
En consecuencia, se pueden monitorear y medir parámetros de forma individual; según los requerimientos de los peces y del tipo de planta que se cultiva.
Por lo general, un 61 % de los productores comerciales diseñan su sistema de acuaponía ellos mismos; mientras que el 29 % restante prefiere contratar a un consultor y / o comprar un kit.
Software empleado en acuaponía
El software que ha sido utilizado con éxito en acuaponía, suele ser de tres tipos:
Pez de cultivo
Los que se centran solo en el pez de cultivo:
- AKVA, (http://www.akvagroup.com/products/land-based-aquaculture/software).
- AquaManager (http://www.aqua-manager.com/).
- AGILE IoT(http://agile-iot.eu).
Cultivo de plantas
Otros se centran en el cultivo de plantas como el software Hoogendoorn, (http://www.hoogendoorn.nl/en/product/isii-process-computer/).
Manejo de peces y plantas
El software que maneja peces y plantas en conjunto de manera eficiente son:
- Ponnod Smart (http://smart.ponnod.com/).
- UF (https://urbanfarmers.com/technology/uf-controller).
- ATC (Applied Telemetry and Controls, website http://www.atcsystems.eu/).
Estos últimos tienen la ventaja de sincronizar el software y el hardware; a fin de obtener un mejor crecimiento de los peces y al mismo tiempo cumplir con los requerimientos de nutrientes para cultivar una planta sana.
A continuación, se presenta una comparación de las principales funciones que cumplen los tres software europeos más utilizados en acuaponía.
Procesos automatizados de producción
| Procesos | UF | Ponnod | ATC |
| Alimentación de peces | ✔ | ✔ | ✔ |
| Dosificación de nutrientes | ✔ | ✔ | ✔ |
| Control de bombas de recirculación | ✔ | ✔ | ✔ |
| Monitoreo del filtro de tambor | - | - | ✔ |
| Supervisión del filtro UV | - | - | ✔ |
| Control de bombas de pozo | ✔ | ✔ | ✔ |
| Control de luz artificial | - | - | ✔ |
| Apoyo al cultivo de peces en jaulas | - | - | ✔ |
| Apoyo al cultivo de peces en estanques | - | - | ✔ |
| Soporte para cultivo de huevos en incubadoras | - | - | ✔ |
| Accionamiento de la bomba de presión de agua | - | - | ✔ |
| Control y monitoreo sopladores de aire/aireadores | - | - | ✔ |
| Control de colectores de riego de invernadero | - | - | ✔ |
| Control ambiental de invernadero | ✔ | ✔ | ✔ |
| Controla el equipo sin acceso a internet | ✔ | - | ✔ |
(✔ = existe; -= no existe; ? = desconocido).
Actividades básicas de la granja
| Procesos | UF | Ponnod | ATC |
| Siembra | ✔ | ✔ | ✔ |
| Cosecha | ✔ | ✔ | ✔ |
| Alimentación de peces | ✔ | ✔ | ✔ |
| Adición de fertilizante | ✔ | ✔ | ✔ |
| Registra actividades de salud y seguridad | ✔ | ✔ | ✔ |
| Supervisa 24 horas al día, 7 días a la semana, todos los aspectos críticos de la producción | ✔ | ✔ | ✔ |
| Mantiene un diario visual automatizado | ✔ | ✔ | ✔ |
| Monitoreo de los parámetros de calidad del agua de la acuicultura | ? | ✔ | ✔ |
| Monitoreo de los parámetros de calidad del agua de invernadero | ? | ✔ | ✔ |
| Trazabilidad de la alimentación de peces | ? | ? | ✔ |
| Trazabilidad de la cosecha de plantas | ? | ? | ✔ |
(✔ = existe; -= no existe; ? = desconocido).
Almacenamiento y alertas
| Procesos | UF | Ponnod | ATC |
| Proporciona procedimientos operativos estándar (SOP) para el personal | ✔ | ✔ | ✔ |
| Proporciona mantenimiento a los equipos de la granja | - | - | ✔ |
| Informe de rendimiento de la granja en tiempo real | ✔ | ✔ | ✔ |
| Acceso a la granja de forma remota a través de Internet | ✔ | ✔ | ✔ |
| Almacena y hace copia de seguridad de datos operativos en la nube de datos | ✔ | ✔ | ✔ |
| Descarga sus datos en Excel | ✔ | ✔ | ✔ |
| Establece funciones de alarma y procedimientos de emergencia | ✔ | ✔ | ✔ |
| Mantiene los datos de la granja privados | ✔ | - | ✔ |
(✔ = existe; = no existe; ? = desconocido).
Fuente: Modificado de Pappa et al. (2017)
Transformación de la acuaponía
Los sistemas automatizados están transformando las actividades acuícolas en todos los niveles, afectando a cada proceso y departamento; por ende la acuaponía no es una excepción.
Las herramientas automatizadas nos permiten obtener información acerca de cada uno de los procesos que ocurren en un sistema acuapónico y trasladarla a plataformas digitales; con el objetivo de la toma de decisiones en tiempo real, marcando la diferencia en materia de precisión, eficiencia y uso correcto de cada recurso.
Es claro que la necesidad de aumentar la producción; así como hacerlo más eficiente, es un motivo válido para hacer una transición del cultivo tradicional hacia la automatización moderna en la acuaponía.
No obstante, aunque se han desarrollado programas para la automatización en el cultivo integrado de peces y plantas; igualmente existe cierta resistencia de los pequeños emprendedores al uso de tales tecnologías.
Por lo que se requiere resaltar las bondades de este tipo de programas para recolectar información esencial; además de permitir el incremento de la productividad y manejar las instalaciones de acuaponía de una manera sustentable.
Compiladora: MSc. en Ciencias Marinas. Trinidad Urbano
Referencias consultadas
Colorado, M.; Bermúdez, F. 2019. Monitoreo acuapónico y tecnología IOT en el CBA Revista Siembra CBA, (1): 83-88.
Manju, M.; Karthik, V.; Hariharan, S.; Sreekar, B. 2017. Real time monitoring of the environmental parameters of an aquaponic system based on Internet of Things. Third International Conference on Science Technology Engineering & Management (ICONSTEM), 943-948. doi:10.1109/iconstem.2017.8261342
Pappa, V.; Kapsis, P.; Mente, E.; Berillis, P. 2017. Aquaponics Software in Greece. Journal of Fisheries Sciences, 11(3): 001-004.
WEI, Y.; LI, W.; AN, D.; LI, D.; JIAO, Y.; WEI, Q. 2019. Equipment and Intelligent Control System in Aquaponics: A Review. IEEE ACCESS, 7: 169306- 169326.
