Sistemas de Cultivo

Cómo los gemelos digitales están revolucionando la industria acuícola

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By Milthon Lujan

Descripción conceptual de una configuración de Digital Twin. Fuente: Føre et al., (2024); Computers and Electronics in Agriculture.
Descripción conceptual de una configuración de Digital Twin. Fuente: Føre et al., (2024); Computers and Electronics in Agriculture.

El auge de la Industria 4.0, una revolución impulsada por la digitalización y las tecnologías inteligentes, está transformando industrias en todo el mundo. En el dinámico mundo de la acuicultura, la tecnología Digital Twin emerge como una poderosa herramienta para desbloquear nuevos niveles de eficiencia, sostenibilidad y rentabilidad.

Imagine una réplica virtual de su piscifactoría, recopilando datos constantemente, prediciendo problemas y optimizando operaciones en tiempo real. Este es el apasionante potencial de la tecnología del gemelo digital (Digital Twin), y está preparada para transformar la industria de la acuicultura tal como la conocemos.

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Los científicos de NTNU, SINTEF OCean, de KU Leuven y del Hellenic Centre of Marine Research publicaron una revisión científica donde discuten el potencial de la tecnología del gemelo digital como componente clave para marcar el comienzo de la Industria 4.0 en la acuicultura y delinean un camino a seguir para lograr este objetivo.

¿Qué es un gemelo digital?

Entonces, ¿qué es exactamente un gemelo digital? Piense en él como un modelo vivo y respirable de su piscifactoría, construido en el mundo digital. Combina datos de sensores en tiempo real con modelos matemáticos avanzados para crear una representación dinámica de toda su operación. Esto incluye todo, desde la calidad del agua y los niveles de oxígeno hasta el crecimiento y el comportamiento de los peces, ¡incluso los movimientos de los robots en la jaula!

Pero ¿por qué es esto tan importante para la acuicultura?

El enfoque tradicional de la piscicultura a menudo se basa en intuiciones y experiencias, lo que genera ineficiencias y riesgos potenciales. Los gemelos digitales, sin embargo, ofrecen un enfoque predictivo basado en datos. Ellos pueden:

  • Identifique los problemas antes de que ocurran: Imagínese recibir una alerta sobre una posible caída en los niveles de oxígeno antes de que dañe a sus peces.
  • Optimice las estrategias de alimentación: Adapte las cantidades y los programas de alimentación según el crecimiento individual de los peces y las condiciones ambientales.
  • Minimizar el impacto ambiental: Reducir el desperdicio de agua y la descarga de nutrientes mediante el control preciso de las operaciones acuícolas.
  • Mejorar el bienestar de los peces: Monitoree los niveles de estrés y ajuste las condiciones para garantizar una salud óptima.
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Estudios de casos

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Aunque aún se encuentran en sus primeras etapas, los componentes básicos de los gemelos digitales en la acuicultura se están uniendo rápidamente. Los avances en tecnología de sensores, inteligencia artificial y modelado computacional están allanando el camino para aplicaciones poderosas y prácticas.

Este artículo exploró tres casos de uso específicos:

  1. Monitoreo de oxígeno en jaulas marinas: Predice y previene fluctuaciones dañinas de oxígeno, protegiendo a tus peces y mejorando la eficiencia de la granja.
  2. Optimización del crecimiento de los peces: Realice un seguimiento de los patrones de crecimiento de los peces individuales y ajuste las estrategias de alimentación para obtener el máximo rendimiento y utilización de recursos.
  3. Robótica en jaula y operaciones de vehículos: Optimice los movimientos de robots y vehículos submarinos para tareas como limpieza y recopilación de datos, mejorando la eficiencia y reduciendo el trabajo manual.

Los estudios de casos descritos en el artículo científico se suman a las experiencias que se vienen realizando en la industria salmonera de Tasmania y en el cultivo de trucha arcoiris.

¿Cómo implementar gemelos digitales en la acuicultura?

El potencial de los gemelos digitales en la acuicultura es enorme. Ofrecen una visión de un futuro en el que las granjas serán más inteligentes, más sostenibles y más rentables. Al adoptar esta tecnología, la acuicultura puede afrontar los desafíos de la Industria 4.0 y seguir proporcionando una fuente vital de proteínas para una población mundial en crecimiento.

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El artículo profundiza en los componentes fundamentales de un gemelo digital de la acuicultura, explorando:

  • Componentes clave: Redes de sensores, canalizaciones de datos, modelos avanzados e interfaces de usuario para análisis interactivos.
  • Proceso de construcción: Integrar datos existentes, construir modelos robustos y garantizar el aprendizaje y la mejora continua.
  • Niveles de capacidad: Desde monitoreo básico hasta optimización en tiempo real y mantenimiento predictivo.
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Hoja de ruta hacia la acuicultura 4.0

Si bien los gemelos digitales aún se encuentran en sus primeras etapas en la acuicultura, el potencial es innegable. Así es como podemos allanar el camino hacia la acuicultura 4.0:

  • Desarrolle una tecnología de sensores sólida: Recopile datos confiables y en tiempo real de diversos aspectos de la granja.
  • Refinar modelos matemáticos: Mejorar la precisión e incorporar complejidades biológicas.
  • Cree plataformas fáciles de usar: Haga que Digital Twins sea accesible e intuitivo para los acuicultores.
  • Céntrese en aplicaciones específicas: Comience con áreas de alto impacto como la prevención de enfermedades y la optimización de recursos.

Conclusión

Al adoptar los gemelos digitales, la acuicultura puede dar un salto hacia una nueva era de eficiencia, sostenibilidad y rentabilidad. Esta tecnología no se trata sólo de replicar la granja; se trata de transformarlo en un sistema inteligente basado en datos, que garantice un futuro mejor tanto para los peces como para nuestro planeta.

Este es sólo el comienzo del viaje. A medida que la tecnología continúa evolucionando, también lo harán las capacidades de los gemelos digitales. El futuro de la acuicultura es brillante y está impulsado por datos, inteligencia y un impulso por la innovación.

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Más investigación y desarrollo son cruciales para superar desafíos como la seguridad de los datos, la integración y la rentabilidad. La colaboración entre científicos, ingenieros y actores de la industria es clave para desbloquear todo el potencial de los gemelos digitales en la acuicultura.

Contacto
Martin Føre
Department of Engineering Cybernetics, NTNU, Trondheim, Norway
Email: Martin.fore@ntnu.no

Referencia (acceso abierto)
Føre, M., Alver, M. O., Alfredsen, J. A., Rasheed, A., Hukkelås, T., Bjelland, H. V., … & Papandroulakis, N. (2024). Digital Twins in intensive aquaculture—Challenges, opportunities and future prospects. Computers and Electronics in Agriculture, 218, 108676.