Monitoreo acuapónico y tecnología IOT en el CBA

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Centro de Biotecnología Agropecuaria
Regional Cundinamarca 83
Reporte de caso
* Biólogo Marino - Universidad 
Jorge Tadeo Lozano / MBA - 
University of Phoenix
 Instructor SENNOVA - Centro 
de Biotecnología Agropecuaria 
(SENA)
 mcolorado@sena.edu.co
 
** Ingeniero de Sistemas - 
Universidad de los Andes / 
Especialización en Administración 
- Universidad del Rosario / 
Especialización Docencia e 
Investigación Universitaria - 
Universidad Sergio Arboleda / 
Candidato a Maestría en Docencia 
e Investigación Universitaria - 
Universidad Sergio Arboleda 
 Instructor - Centro de 
Biotecnología Agropecuaria 
(SENA)
Fecha recibido: 20 - febrero - 2019
Fecha aceptado: 03 - abril - 2019
Monitoreo acuapónico y tecnología IOT en el CBA
Aquaponic monitoring and IOT technology in the CBA
Mario Andrés Colorado Gómez*, Fernando Augusto Bermúdez Salazar**
Resumen
La tecnología detrás de la Acuaponía funciona de manera tal que tanto las plantas como los 
peces cultivados integran una relación mutuamente benéfica, ya que hay un proceso de reciclaje 
de nutrientes entre ellos. Este proyecto fue realizado por el SENA Regional Cundinamarca en el 
Centro de Biotecnología Agropecuaria (C.B.A.) de Mosquera. El (C.B.A.) ha venido preparando y 
configurando diversos modelos de Acuaponía, desde prototipos de demostración hasta sistema 
de mayor escala, con diversas especies de peces de agua dulce que se pueden cultivar con rela-
tiva facilidad. El fundamento de los sistemas acuapónicos está dado por la combinación entre la 
acuicultura y la hidroponía. El sistema de Acuaponía inteligente se puede construir con la aplica-
ción de IoT para apoyar el monitoreo y el control del clima de manera más eficiente, minimizando 
la necesidad de intervención manual. Una red de sensores inalámbricos se constituye en una 
buena opción para el monitoreo, los cuales no se usaban ampliamente debido a su alto costo. El 
gobierno nacional ha incluido dentro de sus líneas estratégicas el tema de la Economía Naranja. 
La Economía Naranja dentro de sus pilares determina la inclusión del uso de hardware y software 
en los procesos productivos, incluida la agricultura.
Palabras clave: 
Acuaponía, Sistema Inteligente, Tilapia, Sostenible, Equidad.
Abstract
The technology behind Aquaponics works in such a way that both plants and farmed fish integrate 
a mutually beneficial relationship as there is a process of recycling nutrients between them. This 
project was carried out by SENA Regional Cundinamarca at the CBA Agricultural Biotechnology 
Center of Mosquera. The CBA has been preparing and configuring various models of aquaponics 
from demonstration prototypes to a larger scale system, with several species of freshwater fish 
that can be grown with relative ease. The foundation of aquaponic systems is given by the combi-
nation between aquaculture and hydroponics. The intelligent Aquaponics system can be built with 
the IoT application to support monitoring and climate control more efficiently, minimizing the need 
for manual intervention. A wireless sensor network is a good option for monitoring, which was not 
widely used due to its high cost. The National Government has included within its strategic lines 
the theme of the Orange Economy. The Orange Economy within its pillars, determines the inclusion 
of the use of Hardware and software in the productive processes, including agriculture.
Keywords
Aquaponics, Intelligent System, Tilapia, Sustainable, Equity
Revista Siembra CBA / No. 1 - 2019 Artículo de Investigación84
ACUAPONÍA: LOS SISTEMAS INTELIGENTES
Un sistema de Acuaponía es una combinación de Acui-
cultura (piscicultura) e Hidroponía (el proceso de culti-
var plantas sin el suelo como medio) (Masser, 2002). La 
tecnología detrás de la Acuaponía funciona de manera tal 
que tanto las plantas como los peces cultivados integran 
una relación mutuamente benéfica, ya que hay un pro-
ceso de reciclaje de nutrientes entre ellos. En Colombia 
actualmente se están implementando proyectos que bus-
can implementar unidades productivas en los diferentes 
departamentos del país, y en mayor medida, en aquellos 
departamentos en los cuales se quiere pasar del conflicto 
a la paz.
Ahora bien, parte de las dificultades que se afrontan a la 
hora de efectuar transferencia tecnológica a las diferentes 
comunidades, es el monitoreo posterior de los procesos, es 
decir, la etapa postinfluencia de las entidades que ejecutan 
los proyectos. Por tanto, se hace necesaria la inclusión de 
las Tic´s en el enfoque innovador agrícola de la Acuapo-
nía.
El gobierno nacional ha incluido dentro de sus líneas es-
tratégicas el tema de la Economía Naranja. La Economía 
Naranja dentro de sus pilares determina la inclusión del 
uso de hardware y software en los procesos productivos, 
incluida la agricultura (De Hoog, 1990). Por tanto, en el 
Centro de Biotecnología Agropecuaria del SENA, Regio-
nal Cundinamarca, se está implementando sistemas IoT 
en los diferentes sistemas de Acuaponía implementados en 
el centro de formación.
CONFIGURACIÓN DE UN SISTEMA DE ACUAPONÍA 
EN EL C.B.A.
Los procesos de Acuaponía tienen muchas ventajas para 
la agricultura campesina. Es un método simple y económi-
co para el cultivo de plantas que le permite al campesino 
tener acceso simultáneo a alimentos frescos, naturales, y 
a las diferentes proteínas de pescado. No requiere dema-
siado espacio (ni horizontal ni verticalmente) y puede ser 
colocado en cualquier lugar ya sea un patio, un pequeño 
invernadero e incluso en un pequeño acuario en una habi-
tación. Su adaptación es respetuosa con el medio ambien-
te, conserva el agua y también produce alimentos orgáni-
cos. Trabajar con Acuaponía implica mucho menos estrés 
y fatiga que en una granja de tierra.
El C.B.A. ha venido preparando y configurando diversos 
modelos de Acuaponia desde prototipos de demostración 
hasta sistema de mayor escala, con diversas especies de pe-
ces de agua dulce que se pueden cultivar con relativa facili-
dad. El fundamento de los sistemas acuapónicos está dado 
por la combinación entre la acuicultura (cultivo de orga-
nismos acuáticos como los peces) y la hidroponía (cultivo 
de plantas como las hortalizas sin uso de la tierra como 
sustrato). En la figura 1 se observa el diseño estándar de 
Acuaponía establecido en el C.B.A.
Figura 1. Diseño estándar Acuaponía establecido en el C.B.A. 
En los diferentes ciclos de cultivo realizados en el C.B.A. 
durante el año 2018, se ha obtenido un óptimo crecimien-
to de plantas como son las lechugas, apio, perejil, albaha-
ca y brócoli. Este importante desarrollo de las plantas es 
generado principalmente por la continua obtención de 
nutrientes, por parte de las raíces provenientes del agua 
que recircula en el sistema de tubería o Rack. En el C.B.A. 
el cultivo de peces se estableció en la modalidad de re-
circulación y generación de biopelículas o biofloc de mi-
croorganismos, principalmente bacterias nitrificantes de 
los géneros Nitrobacter y Nitrosomonas (Muñoz, 2012). 
Estos microorganismos son los responsables de mantener 
estables las concentraciones de moléculas con potencial 
tóxico para los peces, como lo son el amonio, el nitrito y 
los fosfatos. EL biofloc convierte el amonio y nitritos pro-
venientes del alimento sobrante, las heces y excreciones de 
los peces en nitrato, el cual es una molécula no tóxica para 
los peces en las concentraciones que puede alcanzar en la 
columna de agua. Por consiguiente, tanto nitratos como 
fosfatos y amonio recorren las tuberías donde se encuen-
tran ubicadas las plantas y allí son tomadas por las raíces y, 
en este orden de ideas, las plantas optimizan el crecimien-
to en biomasa y, así mismo, nitrógeno, carbono y fosfatos 
principalmente son extraídos del sistema de cultivo acuí-
85Monitoreo acuapónico y tecnología IOT en el CBA
cola, manteniendo las concentraciones de iones en niveles 
adecuados para el buen desarrollo de los peces.
SISTEMA INTELIGENTE DE ACUAPONÍA
Cuando se tratade la Acuaponía para mejorar la seguri-
dad alimentaria y el sistema de producción sostenible, hay 
una buena opción para que sea "inteligente" como una for-
ma innovadora de reducir el esfuerzo humano y utilizar 
el mejor recurso disponible, como IoT y los dispositivos 
conectados.
Un sistema de Acuaponía inteligente se puede construir 
con la aplicación de IoT para apoyar el monitoreo y el 
control del clima de manera más eficiente, minimizando 
la necesidad de intervención manual. Una red de senso-
res inalámbricos se constituye en una buena opción para 
el monitoreo, los cuales no se usaban ampliamente de-
bido a su alto costo (Parra et al. 2018). Por tanto surge la 
necesidad de apoyar el modelo de Acuaponía en todas 
sus modalidades en el C.B.A. mediante la implementa-
ción de sensores con dispositivos electrónicos simples 
(cuyos costos se reducen mucho cada vez más), para mo-
nitorear y medir parámetros ambientales como la inten-
sidad de la luz, el pH, la calidad del agua, el flujo de agua, 
la temperatura, el oxígeno disuelto y la alimentación de 
los peces según los requisitos de los mismos y el tipo de 
planta que se cultiva.
La adición de un sensor de pH y temperatura indica el pH 
real y el nivel de temperatura del agua para determinar su 
idoneidad, en función de las crecientes necesidades de los 
peces. Además, es necesario conocer la cantidad de oxíge-
no disuelto en el agua usando un sensor de oxígeno. Los 
sensores se conectan a servidores locales y remotos para 
acceder, procesar y controlar el sistema a través de la de-
tección remota, cuando se conectan de forma inalámbrica 
a través de IoT. Este diseño proporciona los datos nece-
sarios y disponibles en la web para el propietario, de tal 
manera que obtenga una implementación más rentable y 
óptima con menos control manual.
El sistema IoT implementado en el C.B.A. se fundamen-
ta en el uso de componentes elaborados por Arduino, el 
cual es una compañía de Open Source y Open Hardware 
que se encarga de fabricar placas de desarrollo hardware 
electrónicas, para construir dispositivos digitales con los 
cuales se pueden realizar proyectos como por ejemplo la 
domotización de una casa; por este motivo se ha decidido 
utilizar este enfoque para poder mantener una vigilancia y 
control estricto de los puntos de los sistemas acuapónicos 
que se encuentran en el C.B.A. en Mosquera.
Resultados 
mediante consulta 
con App
Verificación de 
puntos
Diseñar el 
hardware
Planeación
Conseguir los 
elementos 
electrónicos 
necesarios
Programación de 
códigos
Montaje inicial
Pruebas de 
campo
Figura 2. Diagrama de implementación de sistema IoT en Acuaponía.
Revista Siembra CBA / No. 1 - 2019 Artículo de Investigación86
El proceso de implementación del sistema IoT se inició 
con el conteo y verificación de los puntos en los que se-
rían instalados los controladores, para que de esta forma 
se tuviera un mayor conocimiento del espacio en donde 
se iba a trabajar; el siguiente paso fue conseguir los ele-
mentos necesarios para llevar a cabo la idea, como lo son, 
entre otros, las placas de Arduino, los diferentes sensores a 
utilizar, los componentes necesarios que harán que los cir-
cuitos funcionen, etc.; mediante una serie de códigos es-
peciales fueron programados cada uno de estos sensores, 
se efectuó el diseño del hardware con sus diferentes com-
ponentes, con el fin de propiciar que cada sensor funcio-
nara correctamente, ya que sin estos el código no podría 
funcionar correctamente; luego de hacer el montaje inicial 
se realizaron pruebas de campo para lograr observar su 
funcionamiento y conseguir ajustar cualquier error que el 
mismo presentara. Finalmente, en el momento en que el 
sistema funcionó correctamente se procedió a efectuar el 
montaje cada vez que se tomara una medición y, en con-
secuencia, las mediciones fueran consultadas mediante un 
computador o teléfono móvil.
Figura 4. Sensor de flujo conectado a un Arduino UNO
Figura 3. Sensor de temperatura conectado a una pantalla LCD y 
Arduino Mega
87Monitoreo acuapónico y tecnología IOT en el CBA
POTENCIALIDADES DE LA ACUAPONÍA EN 
COMUNIDADES CAMPESINAS VULNERABLES
Aspectos importantes a resaltar de la Acuaponía son 
principalmente la posibilidad de manipular condiciones 
ambientales dentro de las unidades productivas y, de tal 
manera, adaptarlas a rangos óptimos de crecimiento de la 
planta.
El beneficio de la Acuaponía no solo se asocia con la con-
servación del agua para la producción sostenible, sino 
también con el aumento de la producción de productos 
alimenticios que no contienen insumos químicos, pesti-
cidas sintéticos ni aplicaciones excesivas de fertilizantes. 
Adicionalmente, la Acuaponía sirve como una buena al-
ternativa cuando hay escasez de agua durante una tempo-
rada. La escasez de tierra y agua puede pasarse por alto 
porque el sistema de Acuaponía imitará al suelo para ge-
nerar nutrientes orgánicos a partir de desechos de peces, 
mientras que también se recicla el agua del tanque de pe-
ces a las plantas, y se regresa al tanque para que los peces 
puedan reutilizarla y así conservar el agua disponible.
La inclusión de las TIC´s (Tecnologías de la Información 
y de las Comunicaciones) en los procesos de transferencia 
y de modernización tecnológica de la agricultura en las 
diferentes regiones del país, permitirá establecer procesos 
productivos sincronizados que puedan alcanzar canales de 
transformación y, por ende, de exportación que generen 
divisas y transfieran en mayor medida los recursos a aque-
llos productores en las regiones más vulnerables del país.
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