El sector acuícola, pilar fundamental para la seguridad alimentaria mundial, enfrenta presiones crecientes: optimizar recursos, minimizar el impacto ambiental y controlar enfermedades son desafíos diarios. En este escenario, una tecnología disruptiva emerge como una solución transformadora: el gemelo digital (DT, por sus siglas en inglés), una réplica virtual y dinámica de un sistema acuícola físico que promete llevar la gestión de las granjas a un nuevo nivel de eficiencia y sostenibilidad.
Un reciente artículo de revisión científica publicado en la revista Fishes por científicos del Yellow Sea Fisheries Research Institute, del Qingdao Marine Science and Technology Center de la Dalian Ocean University, explora a fondo el estado actual, las oportunidades y los retos de aplicar esta tecnología en la acuicultura. A continuación, desglosamos sus hallazgos clave para entender cómo esta innovación puede redefinir el futuro de la producción acuícola.
¿Qué es exactamente un gemelo digital en acuicultura?
Imagina tener una copia virtual exacta de tu sistema de producción: tus tanques, sistemas de recirculación, alimentadores y hasta la biomasa que cultivas. Ahora, imagina que esta copia se actualiza en tiempo real con datos de sensores que miden todo lo que ocurre en el sistema físico. Eso es, en esencia, un gemelo digital.
Esta tecnología integra modelos físicos, datos de sensores e historial de operaciones para crear un mapa digital que refleja el ciclo de vida completo del equipo físico. Su núcleo es un modelo virtual que, alimentado con datos constantes, permite realizar monitoreo en tiempo real, simulaciones, optimizaciones y tomar decisiones predictivas. En la acuicultura, esto se traduce en la capacidad de anticipar problemas, ajustar parámetros automáticamente y garantizar que los organismos crezcan en condiciones ideales.
Un sistema de gemelo digital se compone de cuatro elementos clave que trabajan en conjunto:
- Sensores y dispositivos IoT: Recopilan datos del entorno físico (pH, oxígeno disuelto, temperatura, comportamiento de los peces, etc.).
- Análisis y procesamiento de datos: Algoritmos de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (machine learning) procesan los datos para detectar patrones, predecir tendencias y generar recomendaciones.
- Modelos virtuales: Representaciones digitales del sistema físico (tanques, modelos de salud de peces, sistemas de alimentación) que permiten simular escenarios sin riesgo.
- Sistemas de control: Actúan sobre el entorno físico basándose en las decisiones del modelo digital, por ejemplo, activando un aireador o ajustando la ración de alimento.
Aplicaciones prácticas que ya transforman la producción
La verdadera fuerza de los gemelos digitales reside en sus aplicaciones prácticas. El estudio identifica cuatro áreas principales donde esta tecnología ofrece ventajas competitivas y sostenibles.
Monitoreo y control ambiental en tiempo real
La gestión de la calidad del agua es un pilar en acuicultura, pero los métodos tradicionales de muestreo manual a menudo implican retrasos en la toma de decisiones. Los gemelos digitales permiten un monitoreo continuo de parámetros críticos como pH, temperatura, oxígeno disuelto y amoníaco. Al combinar estos datos con modelos predictivos, el sistema puede simular cómo interactúan estos factores y anticipar problemas, permitiendo a los operarios ajustar la aireación o la circulación del agua
antes de que los peces se vean afectados.
Monitoreo de la salud y prevención de enfermedades
Las enfermedades son uno de los mayores riesgos económicos del sector. En lugar de reaccionar a los síntomas visibles, los gemelos digitales ofrecen un enfoque proactivo. Mediante el seguimiento de cambios sutiles en los patrones de natación o en el comportamiento alimentario, los sistemas pueden detectar signos tempranos de estrés o enfermedad. Combinando estos datos con la calidad del agua y tendencias históricas, los modelos predictivos pueden pronosticar la probabilidad de brotes, permitiendo intervenciones tempranas como ajustes en el agua o medidas de cuarentena.
Optimización de instalaciones y simulación
Antes de construir o modificar una instalación, los gemelos digitales permiten simular diferentes diseños para encontrar la configuración más eficiente. Utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), es posible optimizar el flujo de agua en los tanques para eliminar «zonas muertas» donde se acumulan los desechos y el oxígeno es bajo. Esto no solo mejora la salud de los peces, sino que también optimiza el consumo de energía de los sistemas de aireación y filtración, reduciendo los costos operativos.
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Alimentación de precisión para máxima eficiencia
El alimento representa una parte significativa de los costos de producción. La alimentación de precisión es una de las aplicaciones de mayor impacto de los gemelos digitales. El proceso es un ciclo de optimización continua:
- Recopilación de datos en tiempo real: Sensores monitorean la actividad de los peces, la temperatura del agua y el consumo de alimento.
- Análisis predictivo: El modelo predice las necesidades nutricionales de los peces según su tamaño, actividad y condiciones ambientales.
- Ajustes automatizados: El sistema de alimentación ajusta automáticamente la cantidad y frecuencia de la ración. Si los peces están menos activos, reduce el alimento para minimizar el desperdicio.
- Reducción del desperdicio: Al ajustar dinámicamente el programa, se asegura que se proporciona la cantidad exacta de alimento, mejorando el factor de conversión (FCR) y reduciendo la contaminación del agua por alimento no consumido.
- Minimización de la huella ambiental: Una gestión optimizada del alimento reduce la carga de nutrientes en el agua y el consumo de energía, haciendo la operación más sostenible.
Desafíos en el camino hacia la adopción masiva
A pesar de su enorme potencial, la implementación de los gemelos digitales en la acuicultura no está exenta de desafíos. El estudio destaca cuatro barreras principales:
- Técnicos: La precisión y fiabilidad de los sensores en ambientes acuáticos hostiles puede ser un problema, así como la sincronización de datos de múltiples fuentes en tiempo real.
- Gestión de datos: El volumen masivo de datos generados requiere una infraestructura computacional avanzada. Además, la seguridad y privacidad de estos datos operativos sensibles es una preocupación crucial.
- Económicos y financieros: La inversión inicial en sensores, software e infraestructura puede ser prohibitiva, especialmente para pequeños y medianos productores. Los costos de mantenimiento y actualización también deben considerarse.
- Integración e interoperabilidad: Integrar esta nueva tecnología con los sistemas y equipos heredados de muchas granjas puede ser complejo y requiere una formación exhaustiva del personal.
Conclusión: un futuro predictivo para la acuicultura
La tecnología de gemelos digitales representa un cambio de paradigma para la acuicultura, pasando de una gestión reactiva a una predictiva y proactiva. Al proporcionar un control preciso, optimizar el uso de recursos y permitir intervenciones tempranas, esta innovación ofrece mejoras tangibles en la productividad, la rentabilidad y la sostenibilidad ambiental.
Aunque persisten desafíos como los altos costos iniciales y la complejidad técnica, su valor para mejorar la viabilidad económica y la gestión ambiental es innegable. A medida que la industria avanza hacia una acuicultura inteligente, la adopción generalizada de los gemelos digitales será fundamental para satisfacer la creciente demanda mundial de productos del mar de forma sostenible y rentable.
Referencia (acceso abierto)
Chen, J., Xu, Y., Li, H., Zhao, X., Su, Y., Qi, C., Qu, K., & Cui, Z. (2025). The Application of Digital Twin Technology in the Development of Intelligent Aquaculture: Status and Opportunities. Fishes, 10(8), 363. https://doi.org/10.3390/fishes10080363
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.
