Análisis de calidad de agua en un sistema acuapónico mediante redes neuronales y conglomerados

Abstract

La acuaponía es una técnica sustentable de producción de alimentos debido a su alta eficiencia en el uso del agua, nutrientes y energía. Sin embargo, es crucial mantener una concentración adecuada de oxígeno disuelto en el estanque de peces para prevenir la mortalidad de estos. El objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento de las variables ambientales y de calidad de agua y su relación con el oxígeno disuelto en un sistema acuapónico a pequeña escala. El estudio se realizó en un invernadero en la Universidad Autónoma Chapingo durante el periodo de mayo 2022 a enero 2023 donde se estableció un sistema acuícola de recirculación cerrada y posteriormente un sistema acuapónico con cultivo de Tilapia (Oreochromis niloticus) y lechuga (Lactuca sativa). Las variables ambientales (temperatura del aire, humedad relativa y radiación fotosintéticamente activa) y de calidad de agua (oxígeno disuelto, temperatura del agua, conductividad eléctrica y pH) fueron monitoreadas durante el experimento. Se implementó una red neuronal para predecir la concentración del oxígeno disuelto en el estanque de peces con un 99.3% de eficiencia. Se realizó un análisis de sensibilidad de Garson para determinar las variables más importantes en el comportamiento del oxígeno disuelto. El análisis anterior se complementó con el análisis de correlación de Pearson, y el análisis de conglomerados tanto en el sistema acuícola como en el sistema acuapónico. La temperatura del agua, el pH y la conductividad eléctrica fueron las variables más influyentes en el oxígeno disuelto. El análisis de conglomerados mostró una tendencia negativa entre la temperatura del agua y del aire con el oxígeno disuelto, además de una relación positiva entre la humedad relativa y el oxígeno disuelto. Este trabajo establece una base para comprender las relaciones entre las variables ambientales y de calidad de agua dentro de un sistema acuapónico.