Por: Manuel Espinoza-Ortega, Carla Torres, Carlos Mora-Pinargote Arturo Moreno, Rafael Samaniego-Camacho y César Molina-Poveda*
El uso de sensores remotos son fundamentales para garantizar la productividad en la industria acuícola, permitiendo el seguimiento de parámetros ambientales como el nivel de oxígeno disuelto y la temperatura, con el fin de optimizar la dosificación y la racionalización del balanceado en las piscinas destinadas al cultivo de camarón.
Oxígeno disuelto
El oxígeno disuelto (OD) es uno de los parámetros ambientales más críticos en la acuicultura, porque incide directamente en la producción, ya que, dependiendo de su concentración en el agua, puede afectar el rendimiento del camarón, el factor de conversión alimenticia (FCA) y la capacidad de carga de la piscina (Mustafa et al., 2022).
En la industria camaronera, el monitoreo del OD cada 5 – 10 min es posible a través del uso de sensores, ayudando a distribuir y controlar la alimentación en horas o eventos críticos, protegiendo de esta manera el FCA. Esta limitación es significativa, especialmente en ambientes como estanques de cultivo de camarón, lagunas costeras y estuarios tropicales, donde es común encontrar bajos niveles de oxígeno, especialmente después de lluvias intensas de verano que aumentan la carga de materia orgánica en el agua.
Temperatura
La temperatura es un parámetro influenciado por factores como estación del año, latitud, altitud, hora del día, circulación del aire, cobertura de las nubes y flujo y profundidad del cuerpo de agua (Yamanaka, 2016). Este parámetro ambiental también es clave en el cultivo de camarón, debido a su efecto sobre actividades biológicas como la alimenticia que puede aumentar o disminuir dependiendo de la temperatura (Spanopoulos-Hernández et al., 2005). Por esta razón, registrar y supervisar este parámetro es vital para controlar crecimiento y conversión alimenticia.
La temperatura juega un papel decisivo en el crecimiento de los camarones, ya que, por lo general, a temperaturas más altas se observa un mayor crecimiento. La tolerancia a la temperatura, los rangos óptimos y cómo esta influye en el crecimiento, dependen de factores como especie, edad, salinidad y concentración de OD, entre otros (Bett y Vinatea, 2009; Spanopoulos- Hernández et al., 2005).
En este artículo comparamos detalladamente tanto características, como ventajas y limitaciones de los sensores galvánicos y ópticos en el contexto de su aplicación en la acuicultura. Además, exploramos cómo los datos emitidos por los sensores permiten mejoras en la productividad del cultivo de camarón.
Sensores
Los sensores para medir OD en agua pueden dividirse en dos categorías principales: galvánicos y ópticos. Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas, donde su elección depende de factores como aplicación específica, precisión requerida y entorno en el cual se usarán.
¿Cómo funciona un sensor óptico?
En un sensor óptico, la luz azul excita la película fluorescente (Figura 2) y esta emite luz roja que es detectada por el fotodetector. Cuanto menor sea el oxígeno, mayor será la intensidad de la luz roja recibida, y viceversa.
¿Cómo funciona un sensor galvánico?
Cuando el sensor galvánico se sumerge en agua, el oxígeno del agua −que pasa a través de la membrana permeable al gas− se consume en el cátodo. Esto provoca un flujo de electricidad entre el cátodo y el ánodo, proporcional a la concentración de oxígeno (Figura 3). Esta señal eléctrica se calibra como nivel de OD. La reacción química provoca la precipitación de un sólido blanco en el electrolito. A partir de cierta cantidad, este sólido blanco interfiere en el funcionamiento de la celda y debe ser sustituida. La membrana permeable al gas también debe reemplazarse con cierta frecuencia para garantizar su correcto funcionamiento.
Ventajas y desventajas de los sensores ópticos y galvánicos
Los sensores galvánicos pueden detectar concentraciones de oxígeno muy bajas con alta sensibilidad. En general, el límite de detección suele ser tan bajo como 0.1 mg/L de OD o, incluso, menor en algunos casos. Estos valores pueden variar dependiendo del diseño o la calidad del sensor (Wei et al., 2019).
Con el paso del tiempo, los sensores galvánicos suelen requerir calibración y mantenimiento regular debido a la degradación que sufren el electrodo y la membrana. En cuanto a la velocidad de respuesta, pueden ser más lentos en comparación con los sensores ópticos. Así mismo, pueden ser susceptibles a interferencias de gases y sustancias químicas presentes en el agua.
Además, los sensores ópticos utilizan la fluorescencia o la absorción óptica para medir la concentración de OD. Por ejemplo, en un sensor de fluorescencia, un fluoróforo sensible al oxígeno emite luz fluorescente que varía en intensidad en función de la concentración de oxígeno.
Los sensores ópticos no requieren partes móviles ni membranas permeables al oxígeno, lo que los hace más duraderos y menos propensos a la degradación. Por lo general, necesitan calibración con menos frecuencia que los galvánicos. Los sensores ópticos tienen una alta precisión en rangos de OD entre 0 y 8 mg/L y un comportamiento más estable si se comparan con los galvánicos, ya que la presencia de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono no daña este tipo de sensor.
Un sensor óptico no necesita un flujo de agua para ser preciso, es fácil de limpiar y mantener (Figura 4), porque no requiere de cambio del electrolito y tiene una mayor vida útil. Por lo tanto, los sensores ópticos se usan cuando se necesita una respuesta rápida, alta durabilidad y menor mantenimiento.
Tanto los sensores galvánicos como los ópticos son susceptibles a interferencias ambientales, como la turbidez o la presencia de materia orgánica en el agua, por lo que es necesaria la limpieza constante. Por ejemplo, los sensores galvánicos, que se basan en la detección electroquímica, pueden ser sensibles a las variaciones de temperatura, afectando su precisión y requiriendo que el equipo lleve una compensación de temperatura para mediciones más precisas.
Los sensores ópticos, que aplican principios como la extinción de fluorescencia, suelen ser menos sensibles a las variaciones de temperatura y, por lo tanto, pueden proporcionar mediciones más estables en diferentes condiciones de temperatura (Wei et al., 2019). En referencia a los costos, por lo general, los primeros son más económicos en comparación con los sensores ópticos.
La ubicación de los sensores y su montaje
Un montaje adecuado garantiza que el sensor esté ubicado en una posición óptima para captar las condiciones reales del agua en la piscina. Si el sensor no está correctamente instalado, las mediciones pueden ser inexactas, lo que podría conducir a decisiones erróneas en el manejo de la piscina (Figura 5).
Control de la alimentación usando sensores: el caso de las altas temperaturas y el FCA
El presente estudio se realizó durante el periodo invernal 2023. Se seleccionaron piscinas con extensiones entre 11 y 34 hectáreas, además de registros históricos de temperatura alta. Fueron alimentadas con una dieta del 35% de proteína, tanto en formato extruido como pelletizado, usando alimentadores con dispositivos sónicos.
La prueba consistió en identificar los períodos del día en los cuales la temperatura del agua excedió los 32°C, usando un sensor óptico en tiempo real, para realizar pausas en la alimentación durante dicho período. Una vez iniciada la prueba, diariamente se pausaba la alimentación a partir de los 32°C. Los resultados mostraron una reducción en el FCA que varió entre 1.41 y 1.57 (Tabla 1) en piscinas que históricamente mantenían un valor de 1.72.
Estos resultados corroboran que en los períodos de alta temperatura es preferible no dar de comer al organismo debido a que, al acelerarse el metabolismo, el tiempo de permanencia del alimento en el tracto intestinal es más corto, impidiendo una adecuada digestión y posterior absorción de los nutrientes liberados del alimento.
En este sentido, Limsuwan et al. (2009) reportaron los efectos de la temperatura sobre el comportamiento alimentario de juveniles de camarón blanco del Pacífico (Penaeus vannamei) a diferentes temperaturas del agua: 24±1, 26±1, 28±1, 30±1, 32±1 y 34±1°C, en un experimento realizado a 25 ppt de salinidad.
Los resultados revelaron que los camarones a 24±1, 26±1 y 28±1°C, comían lentamente en el fondo de los acuarios.
Específicamente a 24±1°C, se inició la excreción a los 90-105 minutos, mientras que a 34±1°C este proceso se inició a los 20-35 minutos. Además, después de alimentar durante 2 horas, el alimento no consumido fue aproximadamente del 35 al 70% por día a 24±1°C, mientras que no hubo sobrante a 30-34°C luego de alimentar 2 horas.
Los tiempos de vaciado del tracto intestinal fueron descendiendo a medida que la temperatura aumentaba, indicando un incremento de la actividad metabólica a medida que la temperatura ascendía, desde 4.0 horas a 24°C hasta 2.3 horas a 34°C.
Conclusión
El uso de sensores remotos permite realizar monitoreos 24/7, lo que asegura identificar −en tiempo real− cómo el nivel de OD y la temperatura afectan la demanda de alimento, permitiendo optimizar la dosificación y la racionalización del balanceado en la piscina. Un seguimiento constante y preciso de estos parámetros, específicamente de la temperatura, posibilita actuar en momentos cuando el camarón no va a lograr una completa digestión del alimento al mayor ritmo de ingestión y evacuación gástrica al que está sometido, lo que va a impactar significativamente en el FCA, una variable que incide en el costo de producción del camarón.
Este artículo es patrocinado por: SKRETTING.
* Manuel Espinoza-Ortega, Carla Torres, Carlos Mora-Pinargote Arturo Moreno, Rafael Samaniego-Camacho, César Molina-Poveda
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