IoT System for Water-Quality Monitoring in Intensive Tilapia Culture Using Biofloc

Authors

  • Juan Carlos García-Castro Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú https://orcid.org/0000-0002-8890-8800
  • Marco Armando Gálvez-Diaz Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
  • Juan Orlando Riascos-Armas Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
  • Edwin Augusto Hernández-Torres Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
  • Alberto Alva-Arévalo Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
  • Rubén Eusebio Acosta-Jacinto Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú https://orcid.org/0000-0003-3470-7277
  • Milton Rios-Julcapoma Instituto Nacional de Investigación y Capacitación de Telecomunicaciones, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú https://orcid.org/0000-0003-1725-7235

DOI:

https://doi.org/10.51252/rcsi.v6i2.1610

Keywords:

biofloc, internet of things, remote monitoring, sensors, smart aquaculture

Abstract

An IoT-based monitoring system was designed and deployed to measure, in real time, key water-quality parameters in intensive tilapia culture using biofloc at Ahuashiyacu Fisheries Station (San Martín, Peru). The prototype integrated temperature, pH, dissolved oxygen and nitrate sensors connected to a microcontroller with wireless transmission to a web dashboard. During validation (Nov 2024–Sep 2025), temperature remained mostly within 24–27 °C and dissolved oxygen within 4–12 mg/L; an outlier pH value due to calibration and a nitrate peak near the critical threshold were detected and triggered corrective actions. The system provided traceability, reduced observation time and supported decision-making, while being replicable and suitable for field conditions. We conclude the solution enhances operational surveillance and preventive management via configurable alerts.

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References

Acopa, N. J. L., et al. (2023). Evaluación de parámetros para la calidad del agua en el cultivo de tilapia. Revista IPSUMTEC, 6(5), 52–59. https://doi.org/10.61117/ipsumtec.v6i5.212.

Almendaris, R. H. M., Caiche, J. E., & Salcedo, M. (2025). Prototipo de IoT para monitorear los parámetros del agua de un cultivo acuícola. ITI: Revista de Investigación, Tecnología e Innovación, 9(1). https://revistas.ug.edu.ec/index.php/iti/es/article/view/2539

Amín, O. C. F., Rojas, P. A., & Navarrete, C. (2023). Diseño de un sistema de monitoreo de calidad de agua basado en Arduino y LoRa. Revista Facultad de Ciencias Básicas – UMNG. https://revistas.umng.edu.co/index.php/rfcb/article/view/7395

Bado, M., Carneiro, J., & Guerra, I. (2024). Impacto de la tecnología biofloc en el reciclaje de nutrientes, el bienestar animal y la sostenibilidad del ecosistema. Revista Investigaciones Agropecuarias, 7(1), 88–98. https://doi.org/10.48204/j.ia.v7n1.a6548

Bossier, P., & Ekasari, J. (2017). Biofloc technology application in aquaculture to support SDGs. Microbial Biotechnology, 10(5), 1012–1016. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12836

Carbajal-Hernández, J. J., Sánchez-Fernández, L. P., Gamboa-Rodríguez, R., & Carrasco-Ochoa, J. A. (2017). Modelo basado en redes neuronales artificiales para la evaluación de la calidad del agua en sistemas de cultivo extensivo de camarón. Tecnología y Ciencias del Agua, 8(5), 71–86. https://revistatyca.org.mx/index.php/tyca/article/view/1369

Delgado-Santillán, L. Y., Trigoso, M., Mamani, G. C., Mendoza, L., & De La Cruz, R. (2025). Calidad de agua y parámetros productivos del cultivo de tilapia en estanque de tierra. AgroScience Research, 3(1), 27–38. https://doi.org/10.17268/agrosci.2025.003

Encinas, C., Ruiz, E., Cortez, J., & Espinoza, A. (2017). Design and implementation of a distributed IoT system for the monitoring of water quality in aquaculture. 2017 Wireless Telecommunications Symposium (WTS), 1–7. https://doi.org/10.1109/WTS.2017.7943540

Estrada-Godínez, J. A., Salgado-Velázquez, M., & Martínez-García, G. (2023). Desempeño productivo de hembras de tilapia en biofloc. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. (SciELO).

FAO. (2020). El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2020: La sostenibilidad en acción. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. https://doi.org/10.4060/ca9229es

Gálvez-Cantero, L., et al. (2022). El biofloc en la acuicultura. Revista de Salud Animal (SciELO Cuba).

García-Castro, J., & Ascón-Dionisio, G. (2022). Sistema automatizado de monitoreo de parámetros físico-químicos en alevines de gamitana. Revista Agrotecnológica Amazónica, 2(1), e240. https://doi.org/10.51252/raa.v2i1.240

Garza-Martínez, M. Á., et al. (2021). Aptitud territorial para cultivo de tilapia y aplicación de BFT. Tecnología y Ciencias del Agua (SciELO México).

González-Reyes, E., Romero-Rosales, S., & Pérez-Romero, J. (2024). Biofloc en el tratamiento de aguas residuales del cultivo de peces. Abanico Veterinario.

Hernández-Martínez, I. Y., Salazar-Sánchez, M. R., & Pereira-Flores, L. F. (2025). Comparación de la eficiencia productiva de tilapia roja en biofloc y raceways. BISTUA, 23(1). https://doi.org/10.24054/bistua.v23i1.2936

Ingle de la Mora, G., et al. (2003). Evaluación de parámetros de calidad del agua en recirculación para tilapia y trucha. Hidrobiológica (SciELO México). (De contexto histórico).

Khanjani, M. H., & Sharifinia, M. (2022). Recent progress towards the application of biofloc technology in tilapia aquaculture. Aquaculture, 554, 738021. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2022.738021

Landines, M. A. (2025). Tecnología biofloc en la acuicultura: Estado de avance y perspectivas. Orinoquia, 27(1), e826. https://doi.org/10.22579/20112629.826

Lee, C., Kim, S., Lim, S.-J., & Lee, K.-J. (2017). Supplemental effects of biofloc powder on growth performance, innate immunity, and disease resistance of Litopenaeus vannamei. Fisheries and Aquatic Sciences, 20, 15. https://doi.org/10.1186/s41240-017-0059-7

Lino Villarán, A. E. (2022). Sistema de monitoreo para granjas acuícolas de la selva del Perú basado en IoT. Interfases, 16, 140–167. https://doi.org/10.26439/interfases2022.n016.6026

Landines, M. A. (2025). Tecnología biofloc en la acuicultura: estado de avance, desarrollo y aplicación. Orinoquia, 27(1). https://doi.org/10.22579/20112629.826

Medrano, K., Menjívar, R., & Vásquez, D. (2025). Tecnologías IoT para el monitoreo de la calidad del agua en acuicultura: revisión. EPISTEMUS (EPSIR).

Moreno, A. H. G., et al. (2024). Sistema de monitoreo IoT para calidad de agua de riego. Prospectiva Universitaria en Ingeniería y Tecnología, 20(1), 31–39. https://doi.org/10.26490/uncp.prospectivauniversitaria.2023.20.1972

Pérez-Somarriba, E. B., Hernández, F., & Molina, V. (2024). Uso de agua residual del cultivo de tilapia en riego agrícola. REBICAMCLI (UNAN-León).

Piamba-Mamián, T. M., Zambrano, L. E., Montaño-Rúales, L. A., & Rojas-Gonzales, F. A. (2021). Implementación de un sistema de monitoreo IoT aplicado a una piscicultura de trucha. Informador Técnico, 85(1), 3–19. https://doi.org/10.23850/22565035.2937

Quintero-Sánchez, Y. D., Sánchez-Portillo, S., Bracho-Colina, E. C., Salazar-Sánchez, M. R., Pereira-Flores, L. F., & Hernández-Martínez, I. Y. (2024). Evaluación de la producción de tilapia roja criados con tecnología biofloc. Revista EIA, 21(42). https://doi.org/10.24050/reia.v21i42.1761

Van Doan, H., Hoseinifar, S. H., Ringø, E., Esteban, M. Á., Dadar, M., Dawood, M. A. O., ... & Faggio, C. (2020). Host-associated probiotics: A key factor in sustainable aquaculture. Reviews in Fisheries Science & Aquaculture, 28(1), 16–42. https://doi.org/10.1080/23308249.2019.1643288

Verdegem, M. C. J., Bosma, R. H., & Verreth, J. A. J. (2006). Reducing water use for animal production through aquaculture. Water Resources Development, 22(1), 101–113. https://doi.org/10.1080/07900620500405544

Villaseñor-Reyes, G., Nájera-Alemán, P., Acosta-Pérez, V.-J., Rabling-Olivera, J., González-Vázquez, J., Ubilla-Paredes, K.-P., Bell-Palacios, I.-S., Gómez-de-Anda, F.-R., & Zepeda-Velázquez, A.-P. (2026). Correlación de la calidad del agua y la comunidad parasitaria en Cyprinus carpio var. koi en Pachuca de Soto, Hidalgo, México. Revista Peruana De Investigación Agropecuaria, 5(1), e145. https://doi.org/10.56926/repia.v5i1.145

Wang, C., Chuprom, J., Wang, Y., & Fu, L. (2020). Beneficial bacteria for aquaculture: Nutrition, bacteriostasis and immunoregulation. Journal of Applied Microbiology, 128(1), 28–40. https://doi.org/10.1111/jam.14383

Zafra Trelles, A. M., Díaz, M., Luján, L., Dávila, F., & Vela, K. (2022). Alimento vivo producido por el biofloc en la crianza de Oreochromis aureus. Arnaldoa, 29(2), 257–266. https://doi.org/10.22497/arnaldoa.292.29104

Zhou, W., Huang, Y., Li, D., Liu, X., & Duan, Q. (2022). Modelling and controlling dissolved oxygen in recirculating aquaculture systems based on mechanism analysis and an adaptive PID controller. Computers and Electronics in Agriculture, 192, 106583. https://doi.org/10.1016/j.compag.2021.106583

Zhu, X., Li, D., He, D., et al. (2010). Remote wireless system for water quality online monitoring. Computers and Electronics in Agriculture, 71, S3–S9. https://doi.org/10.1016/j.compag.2009.10.004

Published

2026-07-20

How to Cite

García-Castro, J. C., Gálvez-Diaz, M. A., Riascos-Armas, J. O., Hernández-Torres, E. A., Alva-Arévalo, A., Acosta-Jacinto, R. E., & Rios-Julcapoma, M. (2026). IoT System for Water-Quality Monitoring in Intensive Tilapia Culture Using Biofloc. Revista Científica De Sistemas E Informática, 6(2), 1610. https://doi.org/10.51252/rcsi.v6i2.1610

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