Guía Técnica de los Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS): Tecnología, Diseño y Rentabilidad

Ante la creciente presión sobre los ecosistemas marinos y la demanda global de proteínas de alta calidad, la acuicultura ha dejado de ser una alternativa para consolidarse como una necesidad estratégica. En este escenario, los Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS) se posicionan como la tecnología más disruptiva y sostenible de la industria actual.

A diferencia de los métodos convencionales, el RAS permite una gestión integral del entorno de cultivo, optimizando el desarrollo biológico y minimizando la huella ambiental mediante la recirculación de hasta el 99% del recurso hídrico. Asimismo, los sistemas RAS constituyen una estrategia robusta para la adaptación al cambio climático; al operar en ambientes interiores controlados, la producción de mariscos y peces queda protegida frente a variables externas extremas como sequías o el calentamiento global (Ahmed y Turchini, 2021).

Impulsada por la transición hacia una producción inteligente y de precisión, la tecnología RAS está destinada a liderar el cambio de paradigma, reemplazando progresivamente a los modelos extensivos tradicionales (Li et al., 2023). Este artículo técnico profundiza en las fronteras científicas, la ingeniería de sistemas y la viabilidad económica de la acuicultura en tierra, proporcionando una visión esencial para inversores, académicos y profesionales del sector.

Puntos clave

• Soberanía de Recursos y Eficiencia Hídrica: La tecnología RAS permite la reutilización de hasta el 99% del agua, desvinculando la producción acuícola de los cuerpos de agua naturales. Esto permite instalar granjas cerca de los centros de consumo, reduciendo costos logísticos y la huella de carbono asociada al transporte.

• Acuicultura de Precisión 4.0: La integración de Inteligencia Artificial (como el modelo FeedingMonitor) y sensores de nueva generación ha transformado la acuicultura en una disciplina de datos. El uso de algoritmos predictivos permite optimizar la alimentación, reducir el desperdicio y garantizar la salud de la biomasa mediante el monitoreo en tiempo real.

• Resiliencia ante el Cambio Climático: Al operar en ambientes interiores totalmente controlados, los sistemas SRA son inmunes a variables externas extremas como sequías, inundaciones o el calentamiento de los océanos. Esta hermeticidad biológica garantiza una producción estable y predecible durante todo el año.

• Desafío Económico y Optimización de Procesos: Aunque el CapEx y OpEx son elevados, la viabilidad financiera se alcanza mediante economías de escala y enfoques de optimización estocástica. La transición hacia sistemas de energía híbrida (Acuicultura Fotovoltaica) es la clave para la rentabilidad y la descarbonización del sector en este 2026.

• Bioseguridad como Activo Crítico: La capacidad de aislar el cultivo de patógenos y parásitos externos elimina la necesidad de antibióticos químicos. Sin embargo, la estabilidad del sistema exige protocolos de redundancia en ingeniería y sistemas de respaldo de vida independientes para mitigar riesgos operativos de alta densidad.

¿Qué es un Sistema de Recirculación Acuícola (SRA)? Concepto, Evolución y Futuro

El Sistema de Recirculación Acuícola (RAS o SRA) representa una vanguardia tecnológica en la producción de organismos acuáticos, permitiendo el cultivo intensivo mediante la reutilización casi absoluta del recurso hídrico. A diferencia de los métodos abiertos (jaulas marinas) o semiabiertos (estanques de flujo continuo), esta infraestructura filtra y purifica el agua de manera cíclica para reincorporarla a las unidades de cultivo en condiciones óptimas.

Técnicamente, los RAS se definen como ecosistemas controlados en tierra que emplean filtración mecánica y biológica avanzada para el engorde de peces, crustáceos, moluscos, entre otros organismos acuáticos. Este circuito cerrado garantiza el control total sobre parámetros críticos como la temperatura, los niveles de oxígeno y la bioseguridad, aislando la producción de las fluctuaciones climáticas externas.

Evolución Histórica y Significado Estratégico

De acuerdo con Ahmed y Turchini (2021), la investigación pionera sobre esta tecnología se remonta a Japón en la década de 1950. No obstante, su madurez técnica se gestó en Europa durante los años 70:

• Alemania: Demostró la viabilidad técnica de la producción intensiva de carpa.
• Dinamarca: A través de su Instituto de Acuicultura, lideró el desarrollo de los componentes de ingeniería, fomentando la visión comercial del sistema a mediados de dicha década.

Comercialización y Expansión Global

El despliegue industrial de los RAS se consolidó entre los años 80 y 90, con Europa como epicentro:

1. Hito Inicial: En 1980, Dinamarca inauguró el primer sistema comercial diseñado para la anguila europea (Anguilla anguilla).
2. Consolidación Europea: El éxito danés impulsó la adopción en los Países Bajos para el cultivo de bagre y otras especies durante los años 90.
3. Alcance Internacional: Simultáneamente, Norteamérica inició sus propios programas de I+D, mientras China incursionaba en los sistemas de recirculación para entornos marinos.

En la actualidad, la integración de sensores inteligentes y gemelos digitales ha transformado estas granjas en auténticos centros de datos biológicos. La adopción masiva de los SRA responde a la imperativa necesidad de producir cerca de los centros de consumo, reduciendo drásticamente los costos logísticos y la huella de carbono asociada al transporte global.

Principios de Operación: La Ingeniería detrás del Sistema RAS

El fundamento operativo de un Sistema de Recirculación Acuícola (RAS) reside en la gestión cíclica y continua de los efluentes. Su objetivo primordial es neutralizar los metabolitos tóxicos derivados de la actividad biológica —principalmente amoníaco y dióxido de carbono— y restablecer los niveles de oxígeno consumidos por la biomasa.

De acuerdo con Malone (2013), la eficiencia de cualquier RAS depende de la integración sinérgica de cinco pilares de ingeniería de tratamiento, los cuales operan de forma modular pero estrechamente vinculados: circulación, clarificación (remoción de sólidos), biofiltración, aireación y extracción de CO2.

Para garantizar la homeostasis del sistema, un modelo estándar sigue este flujo lógico de tratamiento:

• Termorregulación: Ajuste térmico preciso a través de intercambiadores de calor para maximizar la eficiencia del crecimiento según la especie.

• Unidad de Cultivo: Tanque principal diseñado para el sustento de la biomasa y la administración controlada de alimento.

• Clarificación y Remoción de Sólidos: Aplicación de filtración mecánica para extraer heces y restos orgánicos, evitando la descomposición del agua.

• Biofiltración (Ciclo Nitrificante): Proceso de conversión bacteriana donde el amoníaco tóxico se transforma en nitrato, un compuesto de menor riesgo biológico.

• Desgasificación: Fase crítica para la eliminación del dióxido de carbono acumulado, evitando la acidificación del medio.

• Oxigenación y Aireación: Inyección de oxígeno puro o aireación forzada para mantener niveles óptimos que aseguren el crecimiento metabólico.

• Desinfección de Seguridad: Tratamiento mediante radiación UV u Ozono para la neutralización de patógenos y control de bioseguridad.

Beneficios y Limitaciones de los RAS: Un Análisis Integral

De acuerdo con Ahmed y Turchini (2021), los sistemas RAS representan un paradigma de eficiencia ecológica. Su capacidad para generar altas densidades de biomasa en volúmenes reducidos de agua mitiga impactos adversos como la destrucción de hábitats, la eutrofización y la contaminación hídrica. Además, su diseño hermético garantiza niveles superiores de bioseguridad, reduciendo drásticamente la dependencia de antibióticos.

Esta tecnología permite una gobernanza total sobre las variables de producción (temperatura, oxígeno y pH), lo que se traduce en un crecimiento estable, predecible y una notable resiliencia ante patógenos (Bregnballe, 2015). Estudios recientes, como los de Deng et al. (2022), confirman que especies como la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) presentan tasas de supervivencia significativamente mayores en RAS en comparación con los sistemas de flujo continuo (FTS).

Sin embargo, como señalan Brown et al. (2025), aunque el control es absoluto, los obstáculos técnicos y económicos son considerables.

Ventajas Competitivas

• Optimización de Recursos y Ubicación: La capacidad de recircular hasta el 99% del agua permite instalar granjas cerca de los centros de consumo (zonas urbanas o interiores). Esto reduce las «millas de proximidad» (food miles) y la huella de carbono logística.
• Protección del Ecosistema: Al operar en tierra, se eliminan riesgos críticos para el entorno marino, como la infestación por piojos de mar, fugas de peces (contaminación genética) o la transmisión de enfermedades a poblaciones salvajes.
• Eficiencia Metabólica: Los ejemplares en RAS muestran un Índice de Conversión Alimenticia (FCR) optimizado (promedio de 1.125) frente a los criados en jaulas tradicionales (1.264).
• Estrategia «Post-Smolt»: El uso de RAS para criar juveniles de mayor tamaño (0.5 a 1 kg) antes de su transferencia al mar reduce a la mitad el tiempo de exposición a los riesgos del entorno oceánico.

Desafíos y Limitantes Operativas

• Riesgos de Escala: La cría intensiva predispone a eventos de mortalidad masiva si las barreras de bioseguridad fallan, lo que exige una estabilidad operativa y economías de escala de al menos 5,000 toneladas anuales para garantizar la rentabilidad.

• Intensidad Energética: El consumo eléctrico acumulado en tierra es actualmente tres veces superior al de las jaulas marinas. Según Ahmed y Turchini (2021), estas emisiones de GEI representan la desventaja más crítica para la mitigación del cambio climático.

• Complejidad en la Calidad del Agua: La gestión de metabolitos en agua de mar es compleja; la eliminación de CO2 es menos eficiente y existe el riesgo de formación de compuestos altamente tóxicos como el sulfuro de hidrógeno.

• Perfil Sensorial (Off-flavor): La acumulación de geosmina producida por bacterias en los biofiltros puede alterar el sabor del producto. Su mitigación requiere procesos de depuración costosos que implican pérdida de biomasa y lípidos.

• Maduración Prematura: El fenómeno de «grilse» (maduración temprana) afecta la calidad de la carne y puede generar pérdidas económicas de hasta el 10% debido a funciones inmunológicas reducidas.

Tendencias científicas en el estudio de los RAS

Para el análisis de las tendencias científicas se analizaron 1,054 documentos científicos recuperados de Scopus, centrados en Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS). El periodo de estudio abarca desde 2015 hasta inicios de 2026 (incluyendo artículos en prensa/acceso anticipado), lo que permite observar la dinámica de la última década.

Focos Temáticos Nacionales

El análisis revela que la investigación en RAS no es uniforme; cada país aborda el sistema desde sus necesidades industriales y capacidades tecnológicas:

• China (Líder Absoluto – 311 docs): Su investigación es de carácter biotécnico y microbiológico. Se centran en el crecimiento (growth), la densidad de siembra (stocking density) y, crucialmente, en el estudio de las comunidades bacterianas y microbianas dentro del sistema para optimizar la desnitrificación.
• Estados Unidos (106 docs): Su enfoque es tecnológico y de calidad del producto. Destacan investigaciones sobre el Salmón del Atlántico y la eliminación de compuestos que afectan el sabor, como la geosmina y el 2-metilisoborneol (MIB), fundamentales para la aceptación comercial en mercados premium. Al respecto, Ranjan et al. (2026) demostraron que la tecnología Espectrometría de Movilidad Iónica Asimétrica de Campo (FAIMS) tiene el potencial de distinguir eficazmente entre filetes de salmón «limpios» (sin sabor desagradable) y aquellos contaminados con geosmina.
• Noruega (70 docs): Especialización en Salmón del Atlántico y Fisiología. Se enfocan en la salud del pez (fish health), el manejo de la salinidad y la alcalinidad, buscando optimizar las fases de smoltificación en sistemas cerrados.
• Alemania (66 docs): Líder en la integración con la Acuaponía y el uso de tecnologías avanzadas de desinfección como el ozono. Su investigación está altamente orientada a la sostenibilidad y economía circular.
• Indonesia & India (64): Foco en ingeniería básica y calidad de agua. Se centran en la eficiencia de los biofiltros, la nitrificación y la adaptación de sistemas para especies locales como el camarón y la lubina asiática.
• Brasil (54 docs): Destaca por la investigación en especies neotropicales (Tambaqui) y la integración de sistemas RAS con Biofloc (BFT), buscando soluciones de bajo costo y alta eficiencia para climas tropicales.

Instituciones Líderes y sus Líneas de Investigación

Al cruzar las instituciones validadas con la información de las publicaciones científicas, identificamos las siguientes especializaciones estratégicas:

• Chinese Academy of Fishery Sciences (CAFS) & Ocean University of China: Su enfoque es productivo y biotecnológico. Lideran investigaciones en la optimización de dietas para RAS, el manejo de la densidad de siembra y el control de enfermedades bacterianas. Es ciencia aplicada orientada a la soberanía alimentaria.
• Ministry of Education/Agriculture (China): Estas etiquetas en los artículos suelen representar consorcios de universidades. Su foco principal es la microbiología del sistema, específicamente el estudio de los biofiltros y las comunidades microbianas para la remoción de nitrógeno.
• Freshwater Institute Shepherdstown (EE.UU.): Su línea es la Ingeniería y Bienestar. Son referentes mundiales en el diseño físico de sistemas RAS y en estudios sobre el estrés y la salud del Salmón del Atlántico en ambientes cerrados.
• Technical University of Denmark (DTU): Se especializa en Tratamiento de Agua y Química. Destacan por sus estudios en desinfección (ozono, UV) y en la dinámica de la materia orgánica residual en el sistema.

Dinámica de las Redes de Colaboración

El mapa que se presenta en la Figura 01 revela una estructura de «Mundo Pequeño» con una polarización geográfica evidente, pero con puntos de integración técnica críticos:

El Bloque Oriental (Clústeres Rojo y Verde): El Núcleo de la Intensificación

• Líderes: Liu, Y., Wang, Y. y Zhang, Y.
• Dinámica: Es una red de alta densidad. En el archivo maestro, estos autores comparten publicaciones sobre la dinámica de comunidades bacterianas en sistemas de biofiltros móviles y la optimización de la nitrificación.
• Insight: La cercanía de estos nodos sugiere que comparten infraestructuras de laboratorio o pertenecen a grandes consorcios nacionales (como la Chinese Academy of Fishery Sciences) que dominan la producción en volumen.

El Bloque Occidental (Clúster Azul): Bienestar y Calidad de Producto

• Líderes: Good, C. y Mota, V.C.
• Dinámica: Se observa una red más dispersa, lo que indica colaboraciones transatlánticas (EE.UU., Noruega, Dinamarca).
• Insight: Su producción se concentra en la salud del Salmón del Atlántico, el uso de tecnologías de desinfección (como el ácido peracético – PAA) y la eliminación de geosmina. Representan la vertiente más industrial y orientada al mercado premium. Good et al. (2022) demostraron que el PAA es eficaz para eliminar poblaciones de tres importantes patógenos bacterianos de peces (Yersinia ruckeri, Weissella ceti y Flavobacterium columnare) en el agua de sistemas RAS.

El Clúster Amarillo: Los «Porteros» (Gatekeepers) del Conocimiento

• Actores clave: Zhu, S. y Liu, D.
• Análisis Estratégico: Al cruzar sus perfiles en el RIS, se observa que estos autores publican frecuentemente en revistas de ingeniería de alto impacto global (como Aquacultural Engineering).
• Rol: Actúan como intermediarios porque sus investigaciones se centran en los fundamentos de la ingeniería RAS (diseño hidráulico, modelado de flujo, consumo energético), temas que son universales y de interés tanto para el bloque oriental como para el occidental. Son los que permiten que el conocimiento fluya entre ambas esferas.

El Clúster Violeta: La Especialización en Nutrición

• Actores: Vielma, J. y Lindholm-Lehto, P.C.
• Especialización: Al investigar sus títulos en la base de datos de artículos científicos, detectamos un fuerte enfoque en nutrición sostenible y el uso de fuentes alternativas de proteína en piensos diseñados específicamente para RAS. Su posición periférica indica una especialización que, aunque necesaria, no es el eje central de la ingeniería del sistema.

Mapa Temático del Conocimiento

El análisis de co-ocurrencia de palabras clave que se presenta en la Figura 02 revela que la investigación en RAS ha dejado de ser puramente mecánica para convertirse en un campo multidisciplinario y convergente.

Tabla 01. Cuatro frentes de investigación en Sistemas de Recirculación Acuícola.

La aparición de «Artificial Neural Networks» (Clúster Azul) en los artículos de 2024-2025 de la base de datos de artículos científicos indica que el RAS está entrando en la era de la Acuicultura de Precisión. Ya no basta con filtrar; ahora se busca predecir fallos del sistema mediante IA.

Por otro lado, el Clúster Verde (Microbiología) muestra una transición de la bacteriología clásica a la Metagenómica. El análisis del RIS confirma que los artículos más citados recientemente no solo hablan de «limpiar agua», sino de diseñar comunidades microbianas a medida para prevenir patógenos.

• Especies Ancla:
  • Salmón del Atlántico: Tracciona el clúster de alta tecnología y fisiología.
  • Tilapia (O. niloticus): Funciona como la especie modelo para estudios de desnitrificación y biofloc por su resiliencia.
  • Camarón (P. vannamei): Impulsa la investigación en salud intestinal y microbiota en sistemas cerrados.

Tendencias Emergentes y Futuro del Campo

El análisis temporal revela que el campo RAS ha alcanzado su «madurez técnica» y ahora busca la «excelencia operativa».

Tabla 02. Tendencias emergentes en la investigación de los Sistemas de Recirculación para la Acuicultura.

Frentes Disruptivos Detectados (2024-2026)

Al analizar los documentos más recientes de la base de datos y la imagen de la figura 03, identificamos tres pilares que definirán la investigación e inversión en los próximos años:

1. Acuicultura 4.0 (La Frontera Digital): La aparición de Artificial Neural Networks no es aislada. Los datos sugieren que la IA se está utilizando para predecir la acumulación de nitritos antes de que ocurran, permitiendo una gestión proactiva del sistema en lugar de reactiva. Por su parte, Liu et al. (2026) desarrollaron el modelo CS-TransNeXt, diseñado para la puntuación de la intensidad de alimentación de los peces; este modelo demostró un rendimiento superior, logrando una precisión Top-1 del 95.25% y un F1-Score del 95.30%.
2. El «Holobionte» del Biofiltro: Ya no se estudia la «bacteria» de forma individual, sino la comunidad microbiana como un todo. La tendencia es el control del microbioma para suprimir patógenos mediante competencia biológica, reduciendo la necesidad de desinfectantes químicos.
3. Metabolismo de Precisión: La transición hacia términos como «amino acid» y «fatty acid» indica que el RAS se está convirtiendo en un laboratorio de nutrición. Se busca diseñar dietas que no solo alimenten al pez, sino que minimicen los desechos sólidos y optimicen la calidad de la carne (textura y sabor).

Este estudio demuestra que el sector RAS está en una fase de expansión exponencial impulsada por China en volumen, pero con una sofisticación técnica co-liderada por centros occidentales (EE. UU., Noruega, Dinamarca). La vigilancia tecnológica sugiere que el éxito comercial futuro no dependerá de quién filtre más agua, sino de quién logre integrar mejor los datos (IA) con el bienestar molecular (Genómica).

Tendencias tecnológicas disruptivas en los RAS

Basado en el análisis cienciométrico y la vigilancia tecnológica realizada sobre el corpus de 1,054 documentos (2015-2026), se identifican cinco tendencias tecnológicas disruptivas que están redefiniendo el campo de los Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS).

La tendencia dominante es la transición del RAS como una «infraestructura de filtración» a un «ecosistema biotecnológico controlado digitalmente».

Acuicultura de Precisión e Inteligencia Artificial (IA)

Es la tendencia con mayor crecimiento en los nodos «amarillos» (recientes) del mapa temporal.

• Redes Neuronales Artificiales (ANN): Se están integrando para el control predictivo de la calidad del agua. A diferencia de los sensores tradicionales que solo miden el presente, los modelos de IA permiten predecir picos de amoníaco o caídas de oxígeno antes de que ocurran.
• Gemelos Digitales (Digital Twins): Creación de réplicas virtuales del sistema RAS para simular escenarios de carga biológica y fallos de energía, optimizando el diseño antes de la implementación física.

Ingeniería del Microbioma (El Biofiltro «Ómico»)

Se observa un desplazamiento del estudio de la «nitrificación simple» hacia la gestión compleja de comunidades microbianas.

• Metagenómica (16S rRNA): El uso de herramientas genéticas para monitorear en tiempo real qué bacterias habitan el sistema. Al respecto, Krishna et al. (2026) reportaron que el análisis de ADN ambiental o ARN ambiental (eDNA/eRNA) en muestras de agua constituye una alternativa adecuada, no letal y no invasiva frente al muestreo de tejidos (que implica sacrificar peces) para la detección temprana y el monitoreo de patógenos como SGPV (Salmon gill poxvirus), ISAV-HPR0 (Infectious salmon anaemia virus), IPNV (Infectious pancreatic necrosis virus), PRV-1 (Piscine orthoreovirus genotype 1) y de la bacteria Flavobacterium psychrophilum.
• Microbiomas de Diseño: En lugar de dejar que las bacterias colonicen el biofiltro al azar, la tendencia es la inoculación selectiva para suprimir patógenos (como Vibrio) mediante competencia biológica, reduciendo la dependencia de antibióticos.

Nutrigenómica y Fisiología Molecular

Como se validó en el clúster rojo y amarillo, el enfoque ha pasado del «crecimiento» a la «salud metabólica».

• Marcadores de Estrés Oxidativo: Investigación sobre cómo la hidrodinámica del tanque afecta la expresión génica del pez.
• Dietas RAS-Específicas: Desarrollo de alimentos con alta digestibilidad que generen heces más firmes y grandes, facilitando su remoción mecánica y evitando que se disuelvan y colapsen el biofiltro.

Desnitrificación Avanzada y Economía Circular

La sostenibilidad ambiental ha pasado de ser una normativa a un motor tecnológico.

• Sistemas de Denitrificación Heterotrófica: Para eliminar nitratos en sistemas de «recarga cero», permitiendo un ahorro de agua de hasta el 99%.
• Recuperación de Lodos: Tecnologías para transformar los residuos orgánicos del RAS en fertilizantes para acuaponía o en sustratos para la producción de biogás, cerrando el ciclo de nutrientes.

Al respecto, Hashmi et al. (2025) destaca que una tendencia importante es la integración de RAS con otros organismos para cerrar el ciclo de nutrientes:

• Integración de Microalgas: Las algas actúan como purificadores vivos, asimilando amoníaco, nitrato y fosfato, mientras generan oxígeno y consumen CO₂. Esto reduce la necesidad de aireación mecánica durante el día.

• Sistemas Híbridos (RAS + Biofloc/Simbióticos): En el cultivo de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei), los sistemas simbióticos (biofloc + probióticos) lograron la mayor supervivencia (~86–90 %) y los rendimientos más altos, superando a los sistemas RAS puros y biofloc tradicionales.

• Acuaponía: Se confirmó que los consumidores están dispuestos a pagar una prima por productos de acuaponía (peces + plantas) cuando se comercializan como sostenibles y libres de pesticidas.

Hibridación de Sistemas (RAS + Biofloc)

Especialmente visible en la producción de camarón (P. vannamei) y especies tropicales en Brasil e Indonesia.

• Sistemas Mixtos: Combinan la seguridad de la filtración mecánica del RAS con la capacidad de reciclaje de nutrientes in situ de la tecnología Biofloc (BFT). Esto reduce los costos operativos energéticos, que históricamente han sido el «talón de Aquiles» del RAS convencional.

Tendencias tecnológicas en los RAS

El análisis se basa en un corpus de 828 documentos de patentes relacionados con sistemas de recirculación acuícola obtenidas de la plataforma Lens. La base de datos abarca desde el año 2015 hasta inicios de 2026.

Geografía y Focos Temáticos Nacionales

Tras validar el Top 10 de países, he analizado las clasificaciones internacionales de patentes (IPCR) y los resúmenes para determinar las especializaciones técnicas:

• China (CN) – «El Taller de Ingeniería»: Se especializa fuertemente en A01K63 (Aparatos para el tratamiento del agua en estanques). Su enfoque es predominantemente de hardware e ingeniería de sistemas, con una alta concentración en patentes para la purificación de aguas residuales específicas de la acuicultura (C02F103).
• Estados Unidos (US) – «Nutrición y Gestión Biológica»: Aunque domina en sistemas de tanques, se especializa en A23K10 (Alimentos para animales y aditivos). Esto indica que la industria estadounidense está más enfocada en la eficiencia nutricional y en el ciclo de vida del organismo en el RAS.
• Oficina Europea (EP) y WIPO (WO) – «Sistemas a Escala Industrial»: Las solicitudes internacionales muestran una tendencia hacia la automatización y el control de calidad, con desarrollos enfocados en la escalabilidad y la estandarización para mercados globales.

Instituciones Líderes y sus Líneas de Investigación

Las instituciones líderes en cuanto al registro de patentes vinculadas con los sistemas de recirculación acuícola incluyen:

1. ATLANTIC SAPPHIRE IP LLC (Empresa – Dinamarca/EE.UU.): Su tecnología se centra en sistemas de transferencia y logística de peces a gran escala. Son los pioneros en el concepto de «Bluehouse», optimizando el movimiento de biomasa en instalaciones terrestres masivas.
2. GRAINTEC AS (Empresa – Dinamarca): Especialistas en el diseño integral del flujo de agua y alimentación. Su foco es la eficiencia operativa y el transporte hidráulico del alimento dentro del RAS.
3. UNIV ZHEJIANG (Universidad – China): Representa el brazo académico con alta innovación en sistemas multicapa 3D para moluscos (Babylonia areolata) y control de flujo basado en respuestas de ARNm, una frontera biotecnológica muy avanzada.
4. CAN TECH INC & PRAIRIE AQUATECH (Empresas – Canadá/EE.UU.): Ambas se especializan en la intersección entre alimentación y calidad del agua. Desarrollan aglutinantes de heces y concentrados proteicos microbianos para reducir la carga de desechos en el RAS.
5. ROYAL CARIDEA LLC (Empresa – EE.UU.): Su línea de investigación es exclusiva para la producción súper-intensiva de camarón en múltiples fases, un nicho altamente rentable.
6. TECHNION RES & DEV FOUNDATION (Instituto – Israel): Líderes en la química del agua, específicamente en la eliminación de especies nitrogenadas (amonio/nitritos) mediante procesos físico-químicos, críticos para la recirculación en aguas salinas.

Mapa Temático del Conocimiento

Basado en la co-ocurrencia de términos del mapa bibliométrico de la figura 4 y el cruce con la base de datos de patentes, la estructura intelectual del campo RAS se divide en cinco frentes de investigación:

El Núcleo de Bioingeniería (Clúster Rojo – Procesos y Alimentación)

Es el pilar central del mapa. Las patentes aquí (lideradas por empresas como Prairie AquaTech y Kiverdi) no solo buscan producir peces, sino controlar el ecosistema microbiano.

• Foco Crítico: El término «geosmin» es clave. Indica una alta actividad de patentamiento en la eliminación de metabolitos que causan mal sabor, un reto crítico para la viabilidad comercial del RAS terrestre.
• Componentes: Reactores biológicos y síntesis de lípidos para nutrición.

Ingeniería de Fluidos y Diseño (Clúster Verde – Infraestructura)

Este clúster representa la base física donde dominan Graintec y Atlantic Sapphire.

• Foco Crítico: Innovaciones en la configuración de «inlets» (entradas) y tanques para optimizar la hidrodinámica. El uso recurrente del término «plurality» refleja una tendencia a proteger sistemas complejos con múltiples componentes modulares.

Acuicultura 4.0 (Clústeres Azul y Violeta – Digitalización)

Es el área de mayor expansión hacia la periferia, lo que sugiere que es la frontera tecnológica.

• Foco Crítico: Integración de PLC (Controladores Lógicos Programables) y señales de datos. Aquí se sitúan las patentes de la Universidad de Zhejiang, que vinculan algoritmos de control con respuestas biológicas (señales).

Filtración y Confinamiento (Clúster Cian – Purificación Física)

Se centra en la eficiencia mecánica.

• Foco Crítico: Cámaras de filtrado y contenedores. Es el área donde Pentair y Ecolab concentran sus esfuerzos para garantizar la transparencia y sanidad del agua mediante hardware de retención de sólidos.

Tendencias Emergentes y Futuro del Campo (Análisis 2020-2026)

El mapa de visualización overlay de VOSviewer de la figura 05 revela una «Hoja de Ruta de Innovación» que ha transformado al RAS de una obra de ingeniería civil en un ecosistema digital inteligente.

Tabla 03. Evolución cronológica del patentamiento en RAS.

Análisis de la Vanguardia: La Era de la Visión Artificial

Como bien señala el análisis del mapa, el salto hacia el color amarillo (2023+) marca la entrada de la Acuicultura de Precisión:

• Visión Artificial (Nodo «Image»): Las patentes actuales ya no solo miden parámetros químicos, sino que «observan». El uso de cámaras subacuáticas y algoritmos de deep learning para detectar el comportamiento de alimentación en tiempo real ha permitido reducir el desperdicio de pienso en un 30-35% para este 2026.
• Gestión de Datos y Optimización: La convergencia de los nodos «data» y «feed» confirma que el futuro del RAS es algorítmico. Estamos viendo una transición de sistemas reactivos (que miden y corrigen) a sistemas predictivos (que anticipan crisis de calidad del agua antes de que ocurran).

Perspectiva 2026: Hacia la «Transformación Azul»

Al día de hoy, las tendencias que eran «amarillas» en 2023 se han ramificado en:

• Gemelos Digitales (Digital Twins): Réplicas virtuales de las instalaciones RAS para simular escenarios de estrés sin poner en riesgo la biomasa.
• Trazabilidad Genética y Blockchain: Integración de datos de salud desde el huevo hasta la cosecha, asegurando una transparencia total para el consumidor final.

Nota Estratégica: Las empresas o investigadores que deseen entrar al mercado hoy deben enfocarse en la interoperabilidad de datos. El hardware ya está inventado; el valor hoy está en la inteligencia que lo gestiona.

Tendencias tecnológicas en las patentes

Basado en el análisis exhaustivo de los metadatos de la base de datos de patentes y la interpretación de los mapas de VOSviewer, las tendencias tecnológicas en el campo de los Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS) se dividen en tres dimensiones:

Evolución Cronológica (La «Hoja de Ruta» Tecnológica)

El estudio revela un desplazamiento del foco de innovación en tres etapas claras:

• Pasado (2020) – Infraestructura Física: El interés se centraba en el hardware básico: diseño de contenedores, cámaras de filtrado, clarificadores y automatización primaria mediante PLC.
• Transición (2021-2022) – Optimización Biológica: El foco viró hacia el control del microbioma, la gestión de nutrientes y la estabilidad de los procesos químicos del agua para asegurar la supervivencia de la biomasa.
• Presente y Futuro (2023-2026) – Inteligencia y Datos: La vanguardia actual es la Acuicultura de Precisión. Las patentes modernas se centran en la «capa de software»: visión artificial para monitorear peces, análisis de Big Data para la alimentación y optimización algorítmica de reactores. Por ejemplo, Yang et al. (2025) desarrollaron con éxito un método de alimentación precisa para alevines en sistemas de acuicultura de recirculación (RAS), el cual mejora la eficiencia de la alimentación y promueve el crecimiento de los peces mejor que los métodos manuales; mientras que Wang et al. (2026) desarrollaron el modelo FeedingMonitor, un método basado en visión por computadora y la arquitectura Transformer in Transformer (TNT), el cual permite evaluar con precisión y en tiempo real la intensidad de alimentación de los peces en sistemas de acuicultura de recirculación (RAS); el estudio concluye que FeedingMonitor puede cuantificar la intensidad de alimentación y calcular un índice de intensidad de alimentación (FII) para guiar a las máquinas alimentadoras. Esto permite ajustar dinámicamente la cantidad de alimento recomendada, evitando la sobrealimentación o subalimentación, lo que mejora la eficiencia de producción y el bienestar de los peces.

Familias Temáticas (Clusters de Innovación)

Se identifican cinco áreas críticas donde se concentra la propiedad intelectual:

• Biotecnología y Calidad Organoléptica: Una tendencia fuerte es la eliminación de la geosmina (responsable del mal sabor del pez) y el uso de microorganismos para producir proteínas y lípidos dentro del sistema (C1 substrates).
• Ingeniería de Fluidos 4.0: Innovación en entradas de agua («inlets») y sistemas multicapa o 3D (liderados por China) para maximizar la producción en espacios reducidos.
• Gestión Avanzada de Nitrógeno: Desarrollo de procesos físico-químicos complejos para la eliminación de compuestos nitrogenados, especialmente críticos en sistemas de agua salina.
• Nutrición Funcional para RAS: Patentes de alimentos con «aglutinantes de heces» (fecal binders) que facilitan la filtración mecánica y evitan el colapso de los biofiltros.

Especialización Geográfica (Focos de Inversión)

• China: Lidera la tendencia de Escalabilidad y Hardware, enfocándose en la construcción masiva y sistemas de filtración física.
• Estados Unidos: Domina la tendencia de Bioprocesos y Nutrición, buscando la eficiencia biológica y la calidad del producto final.
• Europa: Se especializa en la Estandarización e Ingeniería de Precisión, con un enfoque en la sostenibilidad operativa.

Resumen de «Hot Topics»

Si se busca invertir o investigar hoy, los términos con mayor crecimiento y protección reciente son:

1. Visión Artificial (Image analysis): Para salud y conteo de biomasa.
2. Optimización de Biofiltros (Reactors): Mayor eficiencia en menor espacio.
3. Sistemas de Transferencia Logística: Automatización del movimiento de peces entre tanques sin estrés (liderado por Atlantic Sapphire).
4. Monitoreo Genético/ARNm: Sensores que miden la respuesta biológica del pez al entorno del RAS.

En conclusión, la tendencia principal es la digitalización del entorno biológico: ya no basta con tener un buen filtro, ahora es imperativo tener un sistema que «entienda» y «vea» lo que ocurre en el agua en tiempo real.

Componentes Críticos de un Sistema de Recirculación Acuícola

Para entender la construcción de un sistema de recirculación acuícola, es vital desglosar sus componentes de ingeniería.

Tanques de Cultivo

El diseño del tanque influye en la hidrodinámica y la autolimpieza. Los tanques circulares son preferidos en el recirculating aquaculture system design debido a su capacidad para crear un flujo rotacional que concentra los sólidos en el centro, facilitando su extracción por el drenaje central.

Filtración Mecánica (Eliminación de Sólidos)

Los sólidos suspendidos son el enemigo número uno del biofiltro. El equipo estándar es el filtro de tambor (drum filter). Este dispositivo utiliza mallas de micras específicas (usualmente entre 40 y 80 micras) para separar las partículas sólidas antes de que se descompongan y liberen más amoníaco al sistema.

Biofiltración: El Corazón del Sistema

Los biofiltros en los sistemas de recirculación acuícola son reactores biológicos que albergan bacterias nitrificantes (Nitrosomonas y Nitrobacter).

• Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR): Utiliza elementos plásticos flotantes con gran superficie específica donde crece la biopelícula. Es el estándar de la industria por su baja necesidad de mantenimiento.
• Filtros de Lecho Fijo: Utilizados en sistemas más pequeños o de baja carga orgánica.

Desgasificación y Control de CO2

A medida que aumenta la densidad de carga (kg/m³), el CO2 se convierte en un factor limitante. Las columnas de desgasificación o «stripping towers» utilizan el contacto aire-agua para liberar el CO2 hacia la atmósfera. Un nivel elevado de CO2 acidifica el agua, reduciendo el pH y estresando a los peces.

Para entender cómo funciona un sistema de recirculación acuícola, es necesario visualizarlo como un organismo vivo donde cada componente cumple una función vital de «órgano» filtrador.

Tabla 04. Principales componentes de los Sistemas de Recirculación Acuícola.

Calidad del Agua y el Ciclo del Nitrógeno

La gestión química es el aspecto más complejo de la acuicultura sostenible en sistemas cerrados. El ciclo del nitrógeno es el proceso fundamental:

1. Amoníaco (NH3 / NH4): Excretado por las branquias de los peces. El NH3 (amoníaco no ionizado) es altamente tóxico incluso en concentraciones de 0.05 mg/L.
2. Nitrito (NO2): Producto intermedio de la nitrificación. Interfiere con el transporte de oxígeno en la sangre del pez (metahemoglobinemia).
3. Nitrato (NO3): Producto final, mucho menos tóxico, que se controla mediante el recambio mínimo de agua (denitrificación).

Modelado Predictivo y Dinámica Microbiológica

La frontera actual del conocimiento (2025-2026) se centra en la capacidad de anticipar las fluctuaciones químicas antes de que afecten el bienestar animal:

1. Predicción de Nitrógeno Amoniacal Total (TAN): Jiang et al. (2025) validaron un modelo matemático para el esturión siberiano (Acipenser baerii) que integra la bioenergética del pez con el balance de masa. Esta herramienta permite una regulación dinámica de los niveles de amoníaco, optimizando el diseño del biofiltro.
2. Acoplamiento de Nutrientes (N y P): Investigaciones de An et al. (2025) revelan un acoplamiento significativo entre los ciclos del nitrógeno (N) y el fósforo (P), mediado por comunidades microbianas que coordinan la degradación de compuestos orgánicos en sistemas industriales (IRAS).
3. IA en la Gestión del Agua: Sun et al. (2025) destacan que la precisión en la predicción del TAN mejora drásticamente al emplear redes neuronales tipo GRU o LSTM combinadas con análisis de Pearson. El estudio subraya que la elección del modelo debe ajustarse según si el régimen de alimentación es manual o automatizado.

Tabla 05. Parámetros óptimos recomendados para la operación de los RAS.

Especies Ideales para el Cultivo en RAS

La tabla presentada constituye una síntesis técnica de las tendencias y avances científicos identificados en la base de datos de literatura sobre Sistemas de Recirculación Acuícola (RAS). El análisis revela una estructura de investigación diversificada: mientras que en especies de alto valor comercial como el salmón del Atlántico y la trucha arcoíris el enfoque predominante se centra en el bienestar animal, la fisiología y el manejo del estrés, en especies como la tilapia y el camarón blanco prevalecen los estudios sobre la optimización de biofiltros, el ciclo del nitrógeno y la dinámica de las comunidades microbianas.

Tabla 06. Especies cultivadas en los Sistemas de Recirculación en Acuicultura.

En conjunto, la tabla 06 evidencia cómo la ciencia actual busca equilibrar la eficiencia productiva mediante el control preciso de la calidad del agua y la nutrición, con la sostenibilidad ambiental a través de la economía circular y el aprovechamiento de subproductos.

Diseño y Construcción: De Modelos Artesanales a la Ingeniería de Precisión

En el desarrollo de un proyecto de Sistema de Recirculación Acuícola (RAS), la escala no es solo una cuestión de tamaño, sino de complejidad técnica y estabilidad operativa.

Diseño a Pequeña Escala (DIY y Prototipado)

Los sistemas de baja escala son ideales para la investigación académica o el autoconsumo. Su arquitectura básica suele emplear tanques de polietileno, filtración por sedimentación gravitacional y biofiltros de lecho fijo con medios plásticos. Aunque funcionales, su capacidad de respuesta ante crisis biológicas es limitada.

Ingeniería Industrial y Escalabilidad

Un proyecto RAS de nivel industrial exige una infraestructura diseñada para la continuidad operativa absoluta, incluyendo:

• Redundancia Crítica: Duplicación de sistemas de bombeo y aireación.
• Resiliencia Energética: Generadores de emergencia con sistemas de transferencia automática.
• Inteligencia Operativa: Implementación de sistemas SCADA para el monitoreo y control en tiempo real.
• Gestión de Residuos: Manejo avanzado de lodos mediante geotubos o filtros de banda para asegurar la economía circular.

Optimización Integral del Sistema

Según Dolatabadi y Ricardez-Sandoval (2025), el diseño industrial debe abordarse como un problema de optimización integral, categorizando las variables en tres dimensiones críticas:

1. Parámetros de Diseño: Variables estructurales invariantes, como el volumen de retención del tanque (V_FT) y la capacidad de los biorreactores (V_MBBR). Estos definen la capacidad de carga y la flexibilidad del sistema frente a picos de residuos.
2. Variables de Control: Ajustes dinámicos que incluyen la tasa de alimentación (m_feed), los flujos de recirculación (Q_rec) y la inyección precisa de oxígeno (m_O2).
3. Variables de Estado: Indicadores del desempeño biológico, como el peso corporal promedio (W), la densidad poblacional (N) y las concentraciones de compuestos nitrogenados.

Simulación y Modelado de Dinámica de Sistemas (SD)

La gestión moderna de la calidad del agua ha evolucionado hacia la simulación predictiva. Udayakumar et al. (2025) proponen el modelado de Dinámica de Sistemas (SD) como una herramienta esencial para anticipar la acumulación de Nitrógeno Amoniacal Total (TAN), nitritos (NO2) y nitratos (NO3).

Asimismo, Ayuso-Virgili et al. (2023) validaron el uso de entornos híbridos, como el acoplamiento de Matlab con Aspen HYSYS, demostrando ser el método más efectivo para simular el comportamiento termodinámico y químico de los tanques de cultivo en entornos industriales de alta densidad.

Fases para el diseño de un RAS

Fase 1: Planificación Estratégica y Biológica

Selección de Especies y Análisis de Mercado

La viabilidad de un SRA es una ecuación donde la biología se encuentra con la rentabilidad económica. Aunque técnicamente es posible cultivar casi cualquier organismo acuático, la decisión debe basarse en el precio competitivo y los costos operativos:

• Segmentación por Etapa: La tecnología RAS es altamente recomendada para las fases iniciales de vida (alevines y smolts), dado su crecimiento acelerado y su Tasa de Conversión Alimenticia (FCR) superior.
• Especies de Alto Valor: Para el engorde final (grow-out), el sistema es rentable con especies de nicho o lujo (como la anguila, el rodaballo o el esturión) o mediante la producción masiva de especies globales (salmón, tilapia o trucha) que alcancen economías de escala.
• Determinismo Térmico: El diseño debe garantizar la estabilidad térmica óptima para la especie seleccionada (ej. 14°C para salmónidos o 28°C para especies tropicales), ya que este parámetro dicta directamente la eficiencia metabólica y los ciclos de cosecha.

Ubicación Estratégica y Bioseguridad Hídrica

Una de las mayores ventajas del RAS es su desvinculación geográfica de los cuerpos de agua naturales, permitiendo una mayor soberanía operativa:

• Independencia y Eficiencia: A diferencia de la acuicultura convencional, los sistemas intensivos actuales requieren un flujo de renovación mínimo, optimizando el consumo a niveles tan bajos como 300 litros por kilogramo de biomasa producida.
• Garantía de Inocuidad: Se prioriza el uso de agua de pozo o perforación profunda, al estar naturalmente aislada de patógenos y contaminantes superficiales. El uso de fuentes de agua de río o mar requiere protocolos de tratamiento robustos para salvaguardar la bioseguridad del sistema.

Fase 2: Diseño de los Componentes del Sistema

El flujo básico del agua en un RAS sigue este orden: Tanque de peces > Filtración mecánica > Filtración biológica > Desgasificación/Aeración > Oxigenación > Retorno al tanque.

1. Tanques de Cultivo

• Diseño: Se recomiendan tanques circulares o octogonales. Estos favorecen un patrón hidráulico que autolimpia el tanque, llevando los sólidos al desagüe central rápidamente. Al respecto, Hashmi et al. (2025) reportó que la geometría del tanque y la hidrodinámica son cruciales para la eficiencia energética y el bienestar de los peces:
• • Tanques Octagonales: Se demostró que los diseños octagonales mejoran la uniformidad del flujo y la distribución del oxígeno. En pruebas comparativas, estos tanques lograron los objetivos de oxígeno disuelto utilizando hasta un 65 % menos de energía de bombeo que los diseños rectangulares equivalentes.
• • Relación Diámetro-Profundidad: Se identificó que una relación de longitud a profundidad de entre 3:1 y 5:1 es óptima. Los tanques muy profundos desperdician volumen y los muy superficiales crean zonas estancadas
• Evitar: Los canales tipo raceway tienen poca autolimpieza y gradientes de oxígeno desiguales.

2. Filtración Mecánica (Remoción de sólidos)

• Objetivo: Retirar heces y alimento no consumido inmediatamente para evitar que contaminen el sistema.
• Tecnología: El estándar es el filtro de tambor (microscreen) con mallas de 40 a 100 micras. Es el único método práctico para cargas orgánicas industriales.
• Importancia: Reduce la carga orgánica en el biofiltro y aclara el agua.

3. Tratamiento Biológico (Biofiltro)

• Función: Convertir el amoníaco tóxico (excretado por los peces) en nitrato (menos tóxico) mediante bacterias nitrificantes.
• Tipos de filtro:
  • Lecho fijo (Fixed bed): El medio plástico está estático. Actúa también como filtro fino.
  • Lecho móvil (Moving bed): El medio plástico se mueve por aireación constante. No se obstruye fácilmente y tiene alta tasa de recambio.
• Parámetros: Funciona mejor con un pH entre 7.0 y 7.5 y temperaturas de 10 a 35 °C.

Hashmi et al. (2025) indican que en el caso de los medios de Biofiltro, contrario a la creencia de que «más superficie es mejor», encontraron que los medios de plástico con una superficie específica (SSA) media (~750 m²/m³) produjeron una mejor tasa de conversión alimenticia (FCR) que aquellos con SSA muy alta (1000 m²/m³), debido a que los medios muy densos pueden atrapar sólidos finos y perjudicar la calidad del agua.

4. Desgasificación y Aeración (Stripping)

• Problema: Los peces y bacterias producen CO2 que es tóxico si se acumula.
• Solución: Usar filtros de goteo (trickling filters) o desgasificadores. El agua cae sobre medios plásticos, aumentando el contacto con el aire para expulsar el CO2.

5. Oxigenación

• Saturación: La aeración simple solo lleva el oxígeno al 90-100%. Para altas densidades, se necesita oxígeno puro para superar el 100%.
• Métodos:
  • Conos de oxígeno: Mezclan agua y oxígeno a alta presión (aprox. 1.4 bar). Consumen más energía.
  • Plataformas de oxígeno: Presión baja (0.1 bar), bombean agua a través de una caja de mezcla.

6. Desinfección

• Luz UV: Se usa para destruir ADN de bacterias y virus. Se instala sumergida en el flujo de agua. Dosis típica: 2,000 – 10,000 µWs/cm² para bacterias.
• Ozono (O3): Oxida materia orgánica y aclara el agua («pulido»), pero su sobredosis es peligrosa para los peces y el personal. Por ejemplo, Wuertz et al. (2023) determinaron que un subproducto del proceso de ozonización, conocido como los oxidantes producidos por el ozono (OPO), necesita mantenerse por debajo de 0.05 mg/L para que sea considerado seguro para el crecimiento de las tilapias en aguas salobres.

Por su parte, Hashmi et al. (2025) destacan que el uso de plasma atmosférico frío (CAP) y campos eléctricos pulsados (PEF) ha surgido como una alternativa eficiente a los rayos UV. Estos métodos lograron reducciones bacterianas de hasta 5–6 log₁₀ (comparable a UV) operando a temperatura ambiente y con potencial de menor consumo energético,

7. Bombas y Tuberías

• Eficiencia: Se debe diseñar el sistema para elevar el agua una sola vez (altura de elevación baja) y dejar que fluya por gravedad el resto del circuito para ahorrar electricidad.
• Ubicación: Las bombas suelen ir después de la filtración mecánica para no triturar los sólidos antes de extraerlos.

Fase 3: Gestión de Residuos y Seguridad

1. Tratamiento de Efluentes

• El agua de desecho (lodos del filtro mecánico y retrolavados) debe tratarse antes de verterse. Se puede usar un tanque de amortiguación seguido de filtros de banda para deshidratar el lodo, el cual sirve como fertilizante. Tetreault et al. (2021) concluyen que la mineralización aeróbica es un método eficaz para tratar los efluentes de los sistemas de recirculación acuícola (RAS), logrando reducir significativamente los sólidos y aumentar la disponibilidad de nutrientes para las plantas que se cultivan en sistemas hidropónicos.
• El agua restante puede pasar por lagunas de plantas o sistemas de desnitrificación para reducir el nitrógeno.

2. Sistemas de Seguridad y Alarmas

• Emergencias: Si falla la electricidad, el amoníaco sube y el oxígeno baja rápidamente. Se requiere un generador eléctrico de respaldo y un sistema de inyección de oxígeno puro de emergencia directo a los tanques.
• Monitoreo: Sensores automáticos para oxígeno, temperatura y nivel de agua. Las alarmas deben notificar al personal inmediatamente (tiempo de reacción sugerido: <20 minutos).

Nota final: El diseño físico debe ir acompañado de un plan de negocios sólido, ya que la inversión inicial (CAPEX) es alta y el flujo de caja es lento al inicio (1-2 años hasta la primera venta).

Viabilidad Económica y ROI: El Desafío Estratégico del Inversor

El principal obstáculo para la adopción masiva de los sistemas de recirculación acuícola (RAS) reside en el equilibrio entre el CapEx (Inversión Inicial) y el OpEx (Costos Operativos). Según Liu y Asche (2026), la solvencia financiera de sistemas superintensivos —especialmente en el cultivo de camarón— depende de una gestión dual que mitigue tanto la volatilidad del mercado como las vulnerabilidades operativas del sistema.

Estructura de Costos: CapEx y OpEx

La inversión inicial (CapEx) es significativamente alta; la infraestructura, que incluye tanques especializados, filtración de vanguardia, generadores de oxígeno in situ (PSA) y naves climatizadas, puede elevar el costo por kilo instalado entre 3 y 5 veces por encima de los métodos convencionales.

En cuanto a los costos operativos (OpEx), los pilares son:

• Energía Eléctrica: Es el gasto más crítico, dado que el soporte de vida (bombas y sopladores) opera 24/7.
• Nutrición: Representa entre el 40% y 60% del costo de producción. Sin embargo, la eficiencia alimenticia (FCR) se optimiza gracias al control ambiental total.
• Talento Humano: Requiere personal técnico altamente calificado, integrando biólogos y especialistas en ingeniería de sistemas.

Estrategias para la Rentabilidad y Resiliencia (2026)

El Retorno de Inversión (ROI) se proyecta típicamente entre los 5 y 8 años, pero este plazo puede reducirse mediante innovaciones estratégicas:

• Economía Circular y Biotecnología: La rentabilidad se potencia al integrar la acuaponía o el cultivo de microalgas como Phaeodactylum tricornutum y Chlorella vulgaris, transformando los residuos nitrogenados en subproductos de alto valor comercial (Böpple et al., 2024; 2025), o para la producción de biocombustibles.

• Sistemas Híbridos y Descarbonización: Ruan et al. (2026) proponen el modelo de Acuicultura Fotovoltaica Recirculante (AP-RAS), un enfoque que concilia la alta productividad con una reducción drástica de la huella energética mediante el uso de energía solar.

• Optimización Estocástica: Zhang et al. (2026) sostienen que el diseño bajo modelos de optimización estocástica es superior al enfoque determinista tradicional. Este método permite construir sistemas resilientes que consideran las incertidumbres tecnológicas y de mercado, asegurando la viabilidad económica en escenarios volátiles.

Innovación 4.0: El Futuro Digital de los Sistemas RAS

La digitalización de los sistemas RAS modernos ha trascendido la supervisión básica para adentrarse en la era de la Acuicultura de Precisión. Actualmente, es posible gestionar parámetros ambientales de forma remota y continua, empleando visión artificial para analizar el comportamiento etológico de los peces en tiempo real. Esta integración tecnológica no solo optimiza las estrategias de alimentación y desinfección, sino que resuelve los desafíos operativos que históricamente limitaron la escalabilidad del sector (Li et al., 2023).

Inteligencia Artificial (IA) y Aprendizaje Profundo

La implementación de modelos predictivos basados en la Inteligencia Artificial (IA) permite hoy anticipar picos de amoníaco antes de que alcancen niveles críticos, activando protocolos preventivos de alimentación. Asimismo, la IA actúa como un gestor energético avanzado: al optimizar dinámicamente el suministro de oxígeno según la demanda metabólica real de la biomasa, se logra reducir el consumo eléctrico de sopladores y bombas de manera significativa.

Sensores de Nueva Generación y Analítica en Tiempo Real

La transición hacia la automatización total se apoya en una red de sensores ópticos y sondas de nitrato de alta fidelidad. Estos dispositivos eliminan la dependencia de las pruebas químicas manuales, proporcionando un flujo constante de datos que permite una respuesta inmediata ante cualquier desviación fisicoquímica.

Gestión de Crisis y Bioseguridad: Salvaguardando la Integridad del Sistema

La bioseguridad en los Sistemas de Recirculación Acuícola (SRA) representa una dualidad crítica: es, simultáneamente, la mayor fortaleza del modelo y su vulnerabilidad más sensible. Si bien la hermeticidad biológica impide la entrada de patógenos externos, la alta densidad de cultivo y el flujo recirculante actúan como catalizadores de propagación si una barrera falla, pudiendo comprometer la totalidad de la biomasa en lapsos de tiempo extremadamente reducidos.

Protocolos de Contención y Prevención Estructural

Para mitigar estos riesgos operativos, se deben implementar protocolos de bioseguridad multicapa:

• Cuarentena Específica: Todo material biológico inicial (huevas o alevines) debe someterse a un periodo de aislamiento estricto en unidades de cuarentena independientes antes de su integración al sistema de producción principal.
• Esterilización del Recurso Hídrico: Implementación de sistemas de ozonización y filtración UV de alto impacto para garantizar que el agua de pozo o red sea estéril al momento de su ingreso, eliminando vectores de infección desde el origen.
• Sistemas de Respaldo de Vida (Life Support): Instalación de tanques de oxígeno líquido con sistemas de difusión pasiva, totalmente independientes de la red eléctrica. Estos actúan como salvaguarda ante fallos mecánicos críticos o colapsos de bombeo, garantizando la supervivencia de los peces hasta el restablecimiento del flujo.

Comparativa: RAS vs. Sistemas Tradicionales

En la tabla 07 se presenta una comparación de las principales características de los Sistemas de Recirculación Acuícola, las jaulas y los estanques en tierra.

Tabla 07. Comparación de los Sistemas RAS, estanques de tierra y jaulas marinas.

Conclusión

El Sistema de Recirculación Acuícola (SRA) se consolida como el pilar fundamental para el futuro de la seguridad alimentaria global. A pesar de los desafíos técnicos y financieros inherentes, su capacidad para generar proteína animal de forma predecible, con una bioseguridad absoluta y un impacto ambiental mínimo, es hoy inigualable. La democratización de esta tecnología, impulsada por la accesibilidad económica de sensores avanzados e Inteligencia Artificial, permitirá que la producción en tierra se convierta en el estándar de la industria.

No obstante, la consolidación del RAS depende de superar retos críticos. Como señalan Brown et al. (2025), la viabilidad a largo plazo exige optimizar el consumo de recursos, garantizar la estabilidad técnica en entornos marinos y perfeccionar la gestión de efluentes salinos. En este sentido, la transición hacia diseños más simplificados, de bajo costo operativo y alimentados por energías renovables es imperativa para reducir la huella de carbono y facilitar la adopción masiva del sistema (Ahmed y Turchini, 2021). En última instancia, el éxito del RAS radicará en su capacidad para conciliar la máxima productividad con la resiliencia climática.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

Referencias

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Milthon Lujan

Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.