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REVISTA INCAING  
ISSN24489131  
Integración de dispositivos IoT en distemas de  
producción acuapónica a pequeña escala  
Viani Anabell Sánchez Hernández#1, Jesús Emmanuel López Ramírez#2, Francisco Eduardo  
Vázquez Carvajal#3, Gisela Ramírez Pimentel#4  
#Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico José Mario Molina Pasquel y  
Henríquez, Unidad Académica Zapotlanejo, Jalisco, México  
1Departamento de Innovación Agrícola Sustentable, 2,3,4Departamento de Ingeniería en  
Informática  
1vianisanchezhernandez@gmail.com, 2jesusemmanuellopezramirez@gmail.com,  
3fransoa2003@gmail.com, 4gramirez@zapotlanejo.tecmm.edu.mx  
Resumen – En la presente investigación se muestra el diseño de un  
invernadero inteligente basado en acuaponía, como una solución  
para la producción sostenible de alimentos en entornos urbanos,  
alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 11 -  
INTRODUCCIÓN  
I.  
Hoy en día, garantizar el abasto de alimentos y cuidar el agua  
son dos de las tareas más complicadas a nivel global. Por lo  
cual, surge la necesidad de diseñar métodos de producción  
eficientes siendo evidente el impacto ambiental junto con las  
carencias nutricionales de la población. Por un lado, la FAO [1]  
indica que el sector agropecuario mundial gasta cerca del 70%  
del agua dulce disponible. Por el otro, los balances de la  
FAOSTAT reflejan un panorama complicado para México: el  
13.1% de los niños menores de cinco años sufre de retraso en  
su crecimiento, y un 7.4% enfrenta problemas de sobrepeso.  
Ante este escenario de malnutrición y escasez hídrica, la  
acuaponía es una alternativa viable no solo porque disminuye  
el consumo de agua, sino porque funciona como una opción  
sustentable para aportar nutrientes de calidad en zonas  
vulnerables [2].  
Ciudades  
y
Comunidades Sostenibles, 12  
-
Producción  
y
Consumos Responsables, 13 - Acción por el Clima, de la Agenda  
2030. El propósito de esta innovación, se basa en la integración de  
sensores de alta precisión, los cuales actúan como el sistema  
nervioso del ecosistema, permitiendo una transición de la  
agricultura tradicional a una gestión autónoma de precisión.  
La importancia del uso de sensores en este sistema es fundamental,  
ya que la acuaponía depende del equilibrio simbiótico entre peces,  
bacterias y plantas. Por lo que, la hipótesis de este trabajo plantea  
que el monitoreo constante de variables como el pH (0-14), TDS  
analógico, oxígeno disuelto y temperatura (DS18B20), mejora el  
equilibrio biológico del ecosistema y reduce las tareas operativas  
que se realizan manualmente. En todo caso, estos componentes  
mitigan el impacto de los cambios ambientales bruscos al generar  
información inmediata sobre las condiciones del agua y el consumo  
de nutrientes.  
En este contexto, la acuaponía surge como una solución  
disruptiva al integrar la acuicultura de recirculación con la  
hidroponía, logrando una reducción del consumo hídrico de lo  
que permite disminuir el consumo de agua hasta en un 90% en  
comparación con los métodos agrícolas tradicionales.  
Asimismo, al balancear la producción acuícola con el cultivo de  
hortalizas, se mitiga de manera significativa el impacto en el  
medio ambiente[3]. Este sistema aprovecha procesos  
biológicos donde las bacterias nitrificantes transforman los  
desechos de los peces en nutrientes asimilables para las plantas,  
mejorando el uso de recursos limitados [4], lo que se traduce en  
una disminución de los costos operativos, debido al buen  
aprovechamiento de los recursos y a la posibilidad de generar  
múltiples vías de rentabilidad mediante la doble producción del  
sistema [3].  
Así mismo, la metodología utilizada hace uso de los sensores  
conectados al microcontrolador ESP-WROOM-32, que maneja los  
datos facilitando la conectividad del Internet de las Cosas (IoT) y  
el procesamiento de los datos. Además, se agregan los módulos de  
relevadores y reguladores de voltaje para automatizar las  
respuestas que se reciben del sistema.  
Logrando con esto que, los resultados obtenidos comprueben que  
esta automatización eleva el rendimiento de los cultivos y mejora  
la productividad agrícola, porque trabaja con energía solar. En  
conclusión, el uso de herramientas del Internet de las Cosas (IoT)  
facilita la implementación de sistemas productivos estables,  
económicos y viables ante los problemas globales como son el  
cambio climático y la inseguridad de los alimentos, consolidándose  
como una opción escalable y sustentable.  
Sin embargo, la estabilidad de estos ecosistemas es  
Palabras Clave: Acuaponía, Big Data, Biogeoquímica, IoT,  
Monitoreo Automatizado, UI/UX  
extremadamente  
frágil  
y
depende  
de  
interacciones  
biogeoquímicas complejas. Un factor crítico es el consumo  
estequiométrico de alcalinidad durante la nitrificación; se ha  
demostrado que, por cada miligramo de nitrógeno amoniacal  
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oxidado, se consumen 7.14 mg de alcalinidad como  
[5].  
que la medición de los parámetros críticos como son el pH, los  
sólidos disueltos totales (TDS), la temperatura y el oxígeno  
disuelto se haga de forma manual o esporádica. Esta falta de  
registros continuos impide detectar llevar un control de los  
cambios que pueden presentarse en las variables para ser  
atendidas a tiempo y esto puede generar picos de toxicidad por  
los nitritos (NO2) que llegan a registrar niveles de riesgo de  
hasta 10 mg/L [7], ocasionando la pérdida total de los cultivos,  
así como los peces.  
CaCO3  
Esta dinámica puede provocar el colapso del sistema es  
estabilización del pH, alterando el potencial de hidrógeno (pH)  
y afectando la biodisponibilidad nutricional y la salud de los  
peces [6]. En fases de desequilibrio biológico, los niveles de  
nitritos (NO2) pueden alcanzar concentraciones críticas de hasta  
10 mg/L. Este fenómeno es particularmente peligroso debido a  
la toxicidad del nitrito, el cual interfiere con la eficiencia en la  
oxigenación en la sangre de los peces [7], mientras que los  
niveles ideales deben mantenerse cercanos a 0 mg/L,  
concentraciones superiores a 5 mg/L se consideran altamente  
tóxicas y potencialmente letales para especies de agua dulce  
como la tilapia y el goldfish.  
Aunque el Internet de las Cosas (IoT) facilita la automatización  
de procesos, su implementación y uso todavía enfrenta  
limitaciones en el sector productivo que afectan su  
funcionamiento. Tal como indican [4], la mayor parte de los  
agricultores batallan con los elevados costos del equipamiento  
comercial y con la falta de guías técnicas claras para conectar  
sensores de precisión en microcontroladores de bajo costo  
como lo es el ESP-WROOM-32.  
Tradicionalmente, el monitoreo de estas variables se ha  
realizado de forma manual, lo que limita la capacidad de  
respuesta ante fluctuaciones ambientales rápidas. La  
integración del Internet de las Cosas (IoT) representa un cambio  
de paradigma hacia la agricultura de precisión [8]. La presente  
investigación propone un sistema automatizado basado en el  
Por lo tanto, se identificó que las carencias en las técnicas de  
monitoreo tradicionales colocan en riesgo el seguimiento de los  
sistemas de cultivo sostenibles. Para resolverlo, se planteó  
desarrollar y evaluar una arquitectura de Internet de las Cosas  
(IoT) accesible, que automatice el manejo del sistema. Este  
enfoque permite mantener un historial de los datos recabados  
de las variables y propiedades medibles (físicas y químicas) y  
microcontrolador ESP-WROOM-32  
y
sensores de alta  
precisión para el monitoreo en tiempo real de pH, TDS, oxígeno  
disuelto y temperatura (DS18B20). Esta arquitectura no solo  
mejora la productividad agrícola, sino que se alinea con los  
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 11, 12 y 13,  
democratizando el acceso a tecnologías de producción  
resilientes frente a los desafíos del cambio climático [9].  
prevenir  
desequilibrios  
biológicos  
que  
afecten  
el  
ESARROLLO DE ONTENIDOS  
II.  
D
C
funcionamiento del sistema, vinculando la investigación  
directamente con las metas de los Objetivos de Desarrollo  
Sostenible (ODS) 11 - Ciudades y Comunidades Sostenibles,  
12 - Producción y Consumos Responsables, 13 - Acción por el  
Clima, de la Agenda 2030.  
A.  
Planteamiento del Problema  
Es importante mencionar que, con el aumento de la población y  
el deterioro de los recursos naturales, se presenta un obstáculo  
grande para la producción global de alimentos, ya que reportes  
de la FAO [2] señalan que la agricultura convencional absorbe  
el 70% de las extracciones mundiales de agua dulce, un  
esquema inviable ante los efectos del cambio climático. Por lo  
que, como respuesta a este problema, se destaca la acuaponía  
como un modelo de producción circular eficiente; sin embargo,  
llevarla a la práctica a escala urbana y residencial sigue siendo  
complicado debido a las dificultades técnicas que exige su  
control biológico.  
B.  
Justificación  
En la actualidad el mundo vive una ola de evolución  
tecnológica, la cual ha obligado a las organizaciones a apostar  
hacia panoramas de procesos correspondientes  
digitalización, automatización y comercialización de bienes o  
servicios, esto gracias a la reciente mejora de las herramientas  
tecnológicas con integración de la Inteligencia Artificial, si  
bien, llega a brindar diversos beneficios, puede representar  
grandes desafíos al sector del empleo, gracias a la falta de  
necesidad por contratar mano de obra.  
a
la  
Se puede señalar que el sistema acuapónico funciona como un  
ecosistema simbiótico de alta sensibilidad donde coexisten tres  
grupos biológicos: peces, bacterias nitrificantes y plantas. De  
modo que la estabilidad de este sistema depende de un  
equilibrio biogeoquímico vulnerable y frágil. De acuerdo con  
[5], los procesos como la nitrificación consumen alcalinidad de  
De esta manera, tomando en cuenta la mención por parte del  
académico David Cuenca Orozco perteneciente al Centro de  
Estudios en Ciencias de la Comunicación de la Facultad de  
Ciencias Políticas y Sociales de la UNAM en la gaceta UNAM  
de título “Peligran cuatro de cada diez empleos en el mundo por  
avances tecnológicos y la IA”, “Los sectores en los que ya está  
presente la automatización son el de la maquila, el de la  
manufactura y el de las tecnologías de información y  
comunicación” [10]. Siendo este ultimo de especial interés.  
forma constante (7.14 mg de  
por cada mg de nitrógeno  
CaCO3  
amoniacal oxidado), lo que genera una acidificación progresiva  
del medio. Tal es el caso que, en ausencia de un monitoreo  
riguroso, esta dinámica provoca el colapso del sistema de  
estabilización, alterando el potencial de hidrógeno y afectando  
la biodisponibilidad de nutrientes y la salud de los peces [6].  
No obstante, la mejora y adaptación tecnológica ha logrado  
impulsar nuevas herramientas para la comunicación del mundo  
De forma que, en los proyectos de pequeña escala, es común  
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físico con el mundo digital, una de ellas, conocida como IoT  
(Internet de las Cosas). ¿Qué vuelve tan importante al IoT? La  
naturaleza del IoT es la interconexión la cual permite el  
intercambio de datos sin esfuerzo, logrando ofrecer ventajas  
significativas tanto para las organizaciones como los usuarios.  
Algunos de los beneficios son: mayor eficiencia en la ejecución  
de procesos o tareas, automatización mejorada y mejora en la  
toma de decisiones.  
se bloquean y dejan de absorber los elementos químicos  
disponibles en el agua. Por esta razón, la incorporación del  
microcontrolador ESP-WROOM-32 para el registro  
continuo de estas variables, convierte al prototipo en un  
proyecto de agricultura de precisión, aunque sea a pequeña  
escala. De este modo, los parámetros se estabilizan en  
valores adecuados, lo cual favorece el desarrollo de los  
cultivos y protege la calidad de vida de los peces sin el  
desperdicio de insumos.  
Por otro lado, aplicando el marco de evolución tecnológica se  
tiene que un sistema acuapónico en equilibrio ya no depende  
únicamente de la observación empírica, sino del desarrollo de  
una relación simbiótica optimizada mediante la automatización.  
Dado que el equilibrio del ecosistema es frágil y depende de  
variables críticas de la calidad del agua, la integración de  
herramientas de IoT se vuelve fundamental [11].  
3) Monitoreo de agentes químicos y estabilidad del cultivo:  
La integración de estos componentes busca nivelar a un  
estado óptimo, el potencial de hidrógeno en los rangos  
recomendados para garantizar la solubilidad de los  
nutrientes en el agua. Esto se debe avla fragilidad del  
ecosistema, porque si el agua se acidifica o se alcaliniza  
fuera de los límites recomendados, los minerales se vuelven  
insolubles, impidiendo que las raíces absorban el alimento  
disponible, afectando directamente el crecimiento de las  
plantas. Por lo tanto, contar con una plataforma de Internet  
de las Cosas (IoT) accesible, brinda el soporte técnico  
necesario para asegurar que la interacción iónica entre los  
elementos químicos se mantenga estable a lo largo del ciclo  
de producción.  
La interconexión permite el intercambio de datos en tiempo  
real, mitigando los desafíos de la mano de obra humana y  
garantizando  
que  
las  
variables  
independientes  
sean  
armonizadas, mediante una toma de decisiones mejorada.  
Gracias a la digitalización de los procesos de monitoreo, no solo  
asegura el crecimiento de plantas y organismos acuáticos, sino  
que inserta a la producción agroindustrial en el panorama de la  
eficiencia y comercialización tecnológica que demanda el  
mercado actual.  
De esta forma, la arquitectura del Internet de las Cosas (IoT)  
mejora la automatización de las tareas y se convierte en la  
La presente investigación se fundamenta en la necesidad  
imperante de transicionar hacia modelos de producción  
agroalimentaria que no solo optimicen el uso de recursos  
finitos, sino que garanticen la estabilidad de los ecosistemas  
mediante la digitalización. Mientras que la agricultura  
convencional enfrenta rendimientos decrecientes debido al  
estrés hídrico y la degradación del suelo, la acuaponía emerge  
como una solución técnica que ofrece los siguientes beneficios:  
herramienta  
analítica  
necesaria  
para  
registrar  
el  
comportamiento histórico del sistema y medir, con datos reales,  
cómo influye el control automatizado en la estabilidad del  
cultivo para la producción de alimentos. Por lo tanto, la presente  
investigación plantea la siguiente pregunta de investigación:  
¿De qué manera la implementación de un sistema de monitoreo  
IoT basado en el microcontrolador ESP-WROOM-32 optimiza  
la estabilidad del sistema acuapónico y garantiza el control de  
la ventana de absorción de nutrientes en sistemas acuapónicos  
a pequeña escala?  
1) Control del desequilibrio químico mediante monitoreo  
continuo: En este punto, la acuaponía funciona como un  
sistema cerrado de recirculación donde la estabilidad  
biológica está sujeta a la nitrificación, ya que los datos  
experimentales demuestran que, por cada miligramo de  
nitrógeno amoniacal que las bacterias procesan, se  
consumen 7.14 mg de alcalinidad (CaCO3). Por lo que, este  
fenómeno reduce poco a poco la capacidad reguladora del  
agua, causando bajas imprevistas en el pH que ponen en  
riesgo el sistema en pocas horas. Entonces, el uso de  
sensores de Internet de las Cosas (IoT) elimina las  
deficiencias del control manual al identificar un aumento de  
acidez. Así, es posible actuar antes de alcanzar  
concentraciones críticas de nitritos (10mg/L), protegiendo a  
los peces de forma oportuna, algo más complicado mediante  
mediciones intermitentes.  
C.  
Objetivo  
Desarrollar y evaluar un sistema de monitoreo automatizado  
basado en la arquitectura IoT (Internet de las Cosas) y el  
microcontrolador ESP-WROOM-32, diseñado para optimizar  
la resiliencia ecosistémica y garantizar el control continuo de la  
ventana de absorción de nutrientes en un sistema acuapónico a  
pequeña escala.  
D.  
Hipótesis  
La implementación de una arquitectura de monitoreo IoT,  
permite estabilizar la ventana de absorción de nutrientes y  
prevenir el colapso del sistema de acuaponía de pequeña escala;  
de tal manera que, al mantener el pH y el oxígeno disuelto  
dentro de rangos óptimos de forma continua, se incrementa la  
resiliencia biológica del ecosistema, reduciendo drásticamente  
la tasa de mortalidad por picos de toxicidad de nitritos y  
optimizando la biodisponibilidad iónica para el crecimiento  
vegetal en comparación con los métodos de gestión manuales.  
2) Mejorar la absorción de nutrientes: Al integrar la medición  
constante de pH, TDS y temperatura, es posible supervisar  
de cerca las condiciones en que las plantas asimilan los  
nutrientes, ya que el equilibrio en la acuaponía es muy  
delicado; si el pH rebasa el rango recomendado, las raíces  
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E.  
Metodología  
La presente investigación emplea un enfoque experimental y  
cuantitativo, centrado en el diseño e implementación de una  
arquitectura de monitoreo continuo para el prototipo  
acuapónico. El estudio se divide en las siguientes fases  
operativas:  
1) Arquitectura del sistema de monitoreo IoT: La robustez del  
sistema de monitoreo se fundamenta en la integración de  
periféricos de grado industrial y una estructura de  
procesamiento distribuido. La selección de cada  
componente responde a la necesidad de mitigar la latencia  
en la toma de decisiones y garantizar la estabilidad biológica  
del sistema.  
Variable Crítica: Sólidos Disueltos  
Rango/Modelo: mg/L (PPM)  
Función Científica y Control: Inferencia de la  
concentración iónica y tasa de mineralización de  
nutrientes.  
Figura 2. Sensor TDS para inferir la mineralización de nutrientes y  
la estabilidad iónica (autor propio).  
Instrumentación y periféricos de medición  
•
o
Sensor de Temperatura Digital (DS18B20): Sensor  
sumergible diseñado para la vigilancia de la cinética  
o
Sensor de pH Analógico (rango 0-14): Este dispositivo  
permite la monitorización continua de la acidificación  
metabólica derivada de la nitrificación. Su función  
principal es garantizar que el sistema permanezca  
dentro de la ventana de absorción óptima para las  
plantas y evitar el colapso del sistema tampón ante el  
consumo estequiométrico de alcalinidad (ver figura 1).  
enzimática  
y
el metabolismo de las bacterias  
nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrobacter). Dado que  
la temperatura afecta directamente la tasa de  
crecimiento bacteriano, su monitoreo 24/7 es esencial  
para la homeostasis del sistema (ver figura 3).  
Sensor: Sensor de pH Analógico  
Sensor: Sensor Temperatura Digital Sumergible  
Variable Crítica: Potencial de Hidrógeno  
Rango/Modelo: 0 - 14 pH  
Función Científica y Control: Monitoreo de la  
acidificación metabólica y control de la ventana de  
absorción.  
Variable Crítica: Temperatura  
Rango/Modelo: DS18B20  
Figura 1. Sensor de pH para monitoreo de acidificación (autor  
propio).  
Función Científica y Control: Vigilancia de la  
cinética enzimática y metabolismo de las bacterias  
nitrificantes.  
o
Sensor TDS Analógico: Implementado para la  
inferencia de la concentración iónica y la tasa de  
mineralización de nutrientes en el agua. Este sensor es  
clave para verificar la estabilidad iónica del ecosistema  
y asegurar que la carga de sólidos disueltos (PPM) sea  
adecuada para el desarrollo vegetal (ver figura 2).  
Figura 3. Sensor de Temperatura, esencial para vigilar la cinética  
enzimática de las bacterias nitrificantes (autor propio).  
o
Sensor Kit Gravity de Oxígeno Disuelto (OD): Vital  
para asegurar niveles de oxígeno superiores a 2.0  
mg/L, evitando así la inhibición de las enzimas críticas  
Amonio  
Monooxigenasa  
(AMO)  
y
Nitrito  
Sensor: Sensor TDS Analógico  
Oxidoreductasa (NXR). Su control constante previene  
la acumulación de compuestos tóxicos como los  
nitritos (NO2) (ver figura 4).  
Sensor: Sensor Kit Gravity Analógico  
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GPIO.  
Figura 6. Placa de Expansión ESP32 (autor propio).  
o
Gestión Energética y Actuación: La estabilidad del  
suministro eléctrico para los sensores y el controlador  
se asegura mediante un Regulador de Voltaje  
Ajustable (convertidor Elevador DC-DC), que  
estabiliza el voltaje de entrada (4.5V-32V) a los 5V  
constantes requeridos por la lógica del sistema.  
Asimismo, se integra un Módulo Relevador de 1 Canal  
(5V 10A) para la gestión de actuadores externos  
(como bombas de aire o agua), permitiendo una  
respuesta automatizada ante alertas críticas (ver figura  
7).  
Variable Crítica: Oxígeno Disuelto  
Rango/Modelo: mg/L (O₂)  
Función Científica y Control: Prevención de la  
inhibición de las enzimas AMO  
(mantenimiento > 2.0 mg/L).  
y
NXR  
Figura 4. Sensor de Oxigeno Disuelto para evitar la inhibición de  
las enzimas AMO y NXR (autor propio)  
2) Infraestructura de Procesamiento y Gestión de Datos:  
Para garantizar la integridad de la información y superar  
las restricciones de hardware, el diseño transita de una  
unidad de control aislada hacia una arquitectura de gestión  
masiva y distribuida:  
Regulador DC_DC: Gestión Energética  
o
Capa de Adquisición y Control Periférico: El núcleo  
de procesamiento local reside en el microcontrolador  
ESP-WROOM-32, el cual actúa como nodo periférico  
para la lectura y digitalización de las señales  
analógicas de los sensores. Para maximizar la  
eficiencia de las conexiones  
y
facilitar el  
mantenimiento, se implementa una Placa de  
Expansión ESP32, la cual centraliza el cableado de los  
sensores hacia los pines GPIO del controlador (ver  
figura 5 y figura 6).  
Convertidor Elevador DC-DC (4.5V-32V a 5V-  
35V)  
Estabilización de voltaje para sensores y lógica  
Figura 7. Regulador de Voltaje Ajustable, convertidor Elevador  
DC-DC 4.5V-32V a 5V-35V (autor propio).  
Microcontrolador: Unidad de Procesamiento  
o
Capa de Almacenamiento y Análisis: Los datos  
digitalizados por el ESP32 se transmiten hacia una  
unidad Raspberry Pi, la cual opera como servidor de  
base de datos local. Por lo que, la automatización del  
registro de los datos de forma continua, no solo  
asegura el almacenamiento de datos a lo largo del  
tiempo, sino que optimiza la interpretación del  
comportamiento del sistema. Ya que esta ventaja  
permite identificar a tiempo picos de toxicidad por  
nitritos (NO2) de hasta 10 mg/L, siendo una  
concentración crítica que coincide con las fases de  
alteración biológica documentadas en las pruebas del  
sistema (ver Figura 8).  
ESP-WROOM-32  
Procesador principal, conectividad Wi-Fi/Bluetooth,  
digitalización de sensores.  
Figura 5. Unidad de procesamiento ESP-WROOM-32 (autor  
propio).  
Placa de Expansión: Capa de Interconexión  
Relevador 1 Canal: Modulo de actuación  
Relevador 5V 10A  
Control automatizado de bombas y actuadores de  
Placa de Expasión ESP32  
Centralización de cableado, fácil acceso a pines  
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potencia  
sistema acuapónico:  
Potencial de Hidrógeno (pH): Monitorea la acidificación  
metabólica y la ventana de absorción.  
Oxígeno Disuelto (OD): Vital para evitar la inhibición de  
las enzimas nitrificantes (> 2.0 mg/L).  
Temperatura: Regula la cinética enzimática y la tasa de  
crecimiento bacteriano.  
Sólidos Disueltos Totales (TDS): Indica la mineralización  
de nutrientes y la carga iónica del agua.  
•
•
•
•
•
Figura 8. Modulo relevador de un canal de 5V, 10A  
, utilizado en el  
(autor propio).  
prototipo  
3) Evaluación de funcionalidad del desempeño de los  
sensores: Con el propósito de realizar una comparación  
entre el funcionamiento de la arquitectura del Internet de  
las Cosas (IoT) contra el manejo tradicional, se elaboraron  
los siguientes criterios de evaluación:  
o
Control de las actividades microbianas: Se realizó el  
seguimiento de la Demanda Bioquímica de Oxígeno  
(DBO) con el objetivo de evitar el crecimiento de  
organismos heterótrofos que interfieran con el proceso  
de las bacterias nitrificantes.  
Sales y Conductividad Eléctrica (CE): Variables asociadas  
a la salinidad y la nutrición vegetal.  
2) Variables Independientes y Factores de Riesgo: Se definen  
como los elementos externos que pueden alterar la  
homeostasis del estanque acuapónico:  
o
Monitoreo de las bacterias: El circuito se diseñó para  
operar mediante un regulador de voltaje ajustable y  
convertidores DC-DC (convertidor de potencia que  
transforma corriente continua de un nivel de tensión a  
otro) acoplados a un sistema fotovoltaico, lo que  
garantiza el funcionamiento de los sensores ante  
interrupciones en el suministro eléctrico comercial.  
Control del diagnóstico de toxicidad por medio de  
alertas: Actualmente, se trabaja en la programación de  
alertas en tiempo real, diseñadas para identificar  
concentraciones de nitritos (NO2) que lleguen a los 10  
mg/L, resultando estas ligadas con los desajustes  
biológicos del ecosistema.  
Carga Orgánica y Alimento: El exceso de restos de comida  
incrementa la DBO y desplaza a las bacterias nitrificantes.  
Contaminantes Externos: Presencia de agentes químicos,  
metales pesados o patógenos que pueden inhibir la  
actividad microbiana o afectar la salud de los peces.  
Variabilidad Ambiental: Fluctuaciones de luz solar y  
temperatura exterior que impactan la fotosíntesis y el  
balance térmico.  
•
•
•
•
o
Intervención Humana: Frecuencia de mantenimiento,  
dosificación de alcalinidad (  
reposición.  
) y calidad del agua de  
CaCO3  
ESULTADOS  
R
III.  
A.  
Desempeño del monitoreo en tiempo real  
4) Validación de la Resiliencia Operativa Procesamiento  
y Visualización: Los datos recolectados se transmiten sin  
esfuerzo mediante protocolos de interconexión IoT. La  
información es procesada para generar análisis históricos  
que permiten correlacionar variables como la temperatura  
y la conductividad eléctrica con sucesiones ecológicas en  
el sistema. La visualización se realiza a través de una  
interfaz móvil y una aplicación de escritorio, permitiendo  
una toma de decisiones proactiva que mitigue la necesidad  
de mano de obra constante y reduzca el riesgo de error  
humano.  
La implementación de la arquitectura IoT permitió una captura  
de datos con una fidelidad superior al monitoreo manual,  
eliminando los periodos de latencia de supervisión. Las  
siguientes figuras ilustran el comportamiento del sistema bajo  
condiciones operativas reales:  
Interfaz de monitoreo remoto (Dashboard): Esta  
•
captura (ver figura 9) muestra la visualización en tiempo  
real de las variables críticas (pH, TDS, Temperatura y OD)  
integrada en la aplicación móvil. Se observa la  
centralización de datos (pH: 6, Temperatura: 23°C, TDS:  
110 ppm) permitiendo una supervisión proactiva y cómo  
el sistema centraliza los datos provenientes del ESP32,  
permitiendo una supervisión proactiva sin necesidad de  
presencia física en el invernadero.  
F.  
Materiales y métodos  
La investigación se basa en la implementación del prototipo  
acuapónico automatizado de pequeña escala. El sistema de  
gestión utiliza una arquitectura de procesamiento dual: un  
microcontrolador ESP-WROOM-32 (ver figura 5) para la  
adquisición periférica de datos y una Raspberry Pi para el  
almacenamiento masivo y análisis histórico de la información.  
Para la estabilidad eléctrica, se emplea un regulador de voltaje  
ajustable DC-DC y una placa de expansión que centraliza la  
conexión de los sensores. Para llevar a cabo esto se utilizan dos  
tipos de variables, las cuales son:  
1) Variables Interdependientes (Parámetros Fisicoquímicos):  
Estas variables representan el estado metabólico del  
ecosistema y son monitoreadas para prevenir el colapso del  
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(figura 12) se aprecia el control preventivo del sistema  
sobre el pH. El monitoreo continuo permitió detectar  
tendencias de acidificación antes de alcanzar el punto  
crítico de 5.8, asegurando que el parámetro se mantuviera  
en el rango óptimo de 6.8 a 7.0 para maximizar la  
biodisponibilidad de nutrientes.  
Figura 9: Interfaz de monitoreo remoto (Dashboard) (autor propio).  
Registro de temperatura media: La gráfica (ver figura 10)  
presenta el comportamiento de la temperatura,  
manteniéndose en un promedio de 23°C. Este seguimiento  
es esencial para asegurar que el metabolismo de las  
bacterias nitrificantes no se detenga por cambios bruscos  
de clima.  
•
Figura 12: Promedio del nivel de pH (autor propio)  
Los resultados demuestran que la transición a una gestión  
proactiva basada en IoT mitigó el riesgo de colapso bioquímico.  
Al integrar la determinación cuantitativa de las cantidades de  
reactivos y productos involucrados en una reacción química,  
basado en ecuaciones químicas balanceadas del consumo de  
Figura 10: Registro de temperatura media (autor propio)  
Registro histórico de TDS y estabilidad iónica: La gráfica  
(ver figura 11) muestra la fluctuación de los Sólidos  
Disueltos Totales (TDS) a lo largo de un ciclo de 24 horas.  
Estos datos validan la tasa de mineralización de nutrientes  
y la estabilidad de sales necesarias para la fase hidropónica  
del sistema acuapónico.  
•
alcalinidad (7.14 mg de  
), el sistema fue capaz de predecir  
CaCO3  
la caída del sistema acuapónico y alertar al usuario a través del  
relevador de actuación para restablecer la homeostasis. Por lo  
tanto, al evaluar los métodos tradicionales frente a la  
infraestructura basada en la Raspberry Pi y el ESP32, la  
capacidad de reacción del hardware ante el uso de los sensores  
justifica su implementación, siendo el resultado final un  
prototipo acuapónico diseñado para optimizar los recursos  
energéticos, mientras conserva el equilibrio biológico del  
sistema en pequeña escala.  
ONCLUSIONES  
C
IV.  
Se concluye que los resultados de esta investigación evidencian  
que la incorporación de herramientas de Internet de las Cosas  
(IoT) en la acuaponía mejorando el manejo del cuidado de los  
cultivos al sistematizar con uso de sensores el control de sus  
variables. Es decir, el monitoreo constante permite regular las  
condiciones fisicoquímicas requeridas para la asimilación de  
nutrientes, detectando a tiempo las alteraciones importantes en  
el pH por la pérdida de alcalinidad, resultando esto como un  
fenómeno difícil de diagnosticar mediante muestreos manuales  
o esporádicos. Por tal motivo, la capacidad de adelantarse y  
detectar compuestos nocivos, como los es el incremento de  
Figura 11: Solidos Disueltos Minimos y Maximos durante el mes  
(autor propio)  
Dinámica del pH y ventana de absorción: En esta gráfica  
•
REVISTA INCAING ISSN 24489131 (julio-agosto 2026) pp 13-21  
20  
nitritos, resguarda la calidad de vida de los peces y promueve  
el desarrollo correcto de la biomasa vegetal.  
growth rate of nitrifying bacteria,» ELSEVIER, vol. 24,  
nº 1, pp. 97-101, Enero 1990.  
[7] R. Sallenave, «Important Water Quality Parameters in  
Aquaponics Systems,» College of Agricultural,  
Consumer and Environmental Sciences, New Mexico  
State University, Octubre 2016. [En línea]. Available:  
https://pubs.nmsu.edu/_circulars/CR680/. [Último  
acceso: 1 Mayo 2026].  
Por otra parte, el desarrollo de este proyecto demuestra que  
hacer uso de hardware de bajo costo y alta eficiencia,  
específicamente el ESP32 y la Raspberry Pi, mejora la  
implementación de la agricultura de precisión en espacios  
urbanos, ya que el desempeño del prototipo SORA, mediante la  
lectura de los parámetros, valida que la automatización de  
monitoreo de variables, disminuye los descuidos operativos del  
cuidado humano y favorece el aprovechamiento del recurso  
hídrico.  
[8] M. Flores Iwasaki, G. A. Guadalupe, M. Pachas Caycho,  
S. Chapa Gonza, R. C. Mori Zabarburú y J. C. Guerrero  
Abad, «Internet of Things (IoT) Sensors for Water  
Quality Monitoring in Aquaculture Systems: A  
Systematic Review and Bibliometric Analysis,»  
AgriEngineering, 13 Marzo 2025.  
Como líneas de trabajo futuro, el prototipo se encuentra en una  
fase de implementación se sensores de Internet de las Cosas  
(IoT). Por lo consiguiente, el desarrollo de las siguientes etapas  
metodológicas contempla mejoras y ajustes en el procesamiento  
de los registros históricos de los datos en un servidor local, para  
proyectar correlaciones biológicas de mayor complejidad,  
buscando que este sistema permanezca activo y registrando  
cualquier cambio como un modelo de prevención basado en las  
tendencias previas del ecosistema.  
[9] C. E. Álvarez Moreno, A. Ruiz García, J. A. García  
Martínez, M. Cervantes Silva y B. Yamileth Flores ,  
«Diseño y Evaluación de un Sistema de Monitoreo  
basado en IOT para la Producción Acuapónica de  
Lechuga,» Ciencia Latina Revista Cientifica  
Multidisciplinar, vol. 10, nº 1, pp. 13454 - 13472, 2026.  
[10] R. Gutiérrez Alcalá , «Peligran cuatro de cada diez  
empleos en el mundo por avances tecnológicos y la IA,»  
Gaceta UNAM, 24 Febrero 2025. [En línea]. Available:  
https://www.gaceta.unam.mx/peligran-cuatro-de-cada-  
diez-empleos-en-el-mundo-por-avances-tecnologicos-y-  
la-ia/. [Último acceso: 30 Abril 2026].  
EFERENCIAS  
V. R  
[11] A. A. Cifuentes, A. K. Leguizamón, J. A. Zambrano y  
M. Á. Landines, «Factores clave y tendencias en los  
sistemas acuapónicos: revisión de literatura.,» Revista de  
la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia., 12  
Diciembre 2023.  
[1] fao.org, «Organización de las Naciones Unidad para la  
aAlimentación y la Agricultura,» FAOSTAT, 2024. [En  
línea]. Available:  
https://www.fao.org/faostat/es/#data/FS. [Último  
acceso: 28 abril 2026].  
[2] C. Somerville, M. Cohen, E. Pantanella, A. Stankus y A.  
Lovatelli, Small-scale aquaponic food production –  
Integrated fish and plant farming, F. a. A. O. o. t. U.  
Nations, Ed., Roma: FAO, 2014, p. 288.  
Biografía Autor(es)  
1 Viani Anabell Sánchez Hernández, estudiante del Tecnológico  
Nacional de México y en el Instituto Tecnológico José Mario  
Molina Pasquel y Henríquez, Unidad Académica Zapotlanejo,  
Jalisco; Cursa la carrera de Innovación Agrícola Sustentable;  
ganadora del primer lugar nacional en el concurso de  
programación de videojuegos DxE 2017, primer lugar estatal en  
la Olimpiada IBO 2022, medalla de bronce en Expo-Ciencias  
Jalisco 2024, y medalla de plata alta en Expo-Ciencias Jalisco  
2025. Cuenta con participación en Expo-Ciencias Nacional  
Tampico, Tamaulipas 2025. Ha formado parte de programas de  
intercambio cultural con el Summer Camp de IENA, trabajando  
en el estado de Nueva York, USA, en un campamento para  
personas con necesidades especiales durante los veranos de  
2024 y 2025. Habla inglés y francés. Correo electrónico:  
[3] gob.mx, «Acuaponía, una alternativa sustentable para la  
producir plantas y peces,» Secretaría de Agricultura y  
Desarrollo Rural, 29 Marzo 2018. [En línea]. Available:  
https://www.gob.mx/agricultura/articulos/acuaponia-  
una-alternativa-sustentable-para-la-producir-plantas-y-  
peces. [Último acceso: 28 abril 2026].  
[4] W. . F. Bernal Suarez, L. A. Páez Guevara, L. P.  
Villamil Moreno y E. R. Riaño Castillo, «Sistema  
automatizado soportado en IoT para monitoreo de  
calidad de agua en sistemas acuapónicos,» Scielo -  
Scientific Electronic Library Online, vol. 15, nº 1, pp.  
194-204, 15 Octubre 2024.  
vianisanchezhernandez@gmail.com;  
0005-0130-6794  
https://orcid.org/0009-  
[5] J. Michael Ebeling, M. Burton Timmons y J. John  
Bisogni Jr., «Engineering analysis of the stoichiometry  
of photoautotrophic, autotrophic, and heterotrophic  
removal of ammonia–nitrogen in aquaculture systems,»  
ELSEVIER, vol. 257, nº 1-4, pp. 346-358, 30 Junio  
2006.  
2 Jesús Emmanuel Lopez Ramirez, estudiante del Tecnológico  
Nacional de México y en el Instituto Tecnológico José Mario  
Molina Pasquel y Henríquez Unidad Académica Zapotlanejo,  
Jalisco; cursa la carrera de Ingeniería en Informática, tiene  
participación en ExpoCiencias Jalisco 2024, logrando obtener  
una medalla de bronce y participo en ExpoCiencias Jalisco  
2025, logrando obtener una medalla de plata, además, cuenta  
[6] P. Antoniou, J. Hamilton, B. Smets, J. Kirchman, W.  
Gunther, L. P. Atkinson y J. M. Wanner, «Effect of  
temperature and ph on the effective maximum specific  
REVISTA INCAING ISSN 24489131 (julio-agosto 2026) pp 13-21  
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con participación en ExpoCiencias Nacional Tampico  
Tamaulipas 2025, formo parte del programa Chavos que  
Inspiran impulsado por BBVA GEN-2016-2026. Correo  
4 MSC. Gisela Ramirez Pimentel, es docente investigadora con  
Perfil Deseable y es encargada del Área de Investigación del  
Tecnológico Nacional de México y en el Instituto Tecnológico  
José Mario Molina Pasquel y Henríquez Unidad Académica  
electrónico:  
jesusemmanuellopezramirez@gmail.com;  
https://orcid.org/0009-0007-4341-5344  
Zapotlanejo,  
Jalisco;  
tiene  
maestría  
en  
Sistemas  
3
Francisco Eduardo Vázquez Carvajal, estudiante del  
Computacionales y una maestría en Internet de las Cosas (IoT),  
cuenta con más de 4 años de experiencia como Software  
Developer y 3 años de experiencia como Helpdesk. Cuenta con  
11 certificaciones que respaldan su perfil profesional. Participó  
como evaluador y asesor de proyectos en eventos de  
Innovación Tecnológica  
Correo electrónico: gramirez@zapotlanejo.tecmm.edu.mx;  
https://orcid.org/0000-0003-3730-2910  
Tecnológico Nacional de México y en el Instituto José Mario  
Molina Pasquel y Henríquez Unidad Académica Zapotlanejo;  
cursa la carrera de Ingeniería en Informática, participó en  
ExpoCiencias Jalisco 2025 logrando obtener una medalla de  
plata, además, cuenta con participación en ExpoCiencias  
Nacional Tampico Tamaulipas 2025, tuvo la oportunidad de  
participar en un congreso de jóvenes en Lisboa Portugal 2023.  
a nivel nacional e internacional.  
Correo  
electrónico:  
fransoa2003@gmail.com;  
https://orcid.org/0009-0009-7721-9207  
REVISTA INCAING ISSN 24489131 (julio-agosto 2026) pp 13-21