Revista de Ciencias del Mar y Acuicultura “YAKU”: Vol. 9 (Núm. 16) (ene – jun 2026). ISSN: 2600-5824.
Technical Note/Nota Técnica DOI: https://doi.org/10.56124/yaku.v9i16.001
1
EVALUACIÓN COMPARATIVA DE VARIABLES DE CALIDAD DEL AGUA ANTES Y DESPUÉS
DE LA BIOFILTRACIÓN EN UN SISTEMA RAS DE TRUCHA ARCOÍRIS
(Oncorhynchus mykiss) EN ECUADOR
COMPARATIVE EVALUATION OF WATER QUALITY VARIABLES BEFORE AND AFTER
BIOFILTRATION IN AN ECUADORIAN RAINBOW TROUT (Oncorhynchus mykiss) RAS
Jimmy Bladimir Fernández Guarnizo
1*
1
Universidad Técnica Particular de Loja, Loja, Ecuador
*
Autor de correspondencia: jbfernandez2@utpl.edu.ec
Resumen
Abstract
En los sistemas de recirculación acuícola (RAS), la
biofiltración constituye una unidad crítica para controlar
compuestos nitrogenados y sostener condiciones
adecuadas de cultivo. En la Estación Agropecuaria de la
Universidad Técnica Particular de Loja se evaluó un tren
de tratamiento integrado por filtración mecánica,
biofiltración y pulido final en un sistema RAS
semiintensivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss).
La valoración se desarrolló mediante seis campañas
semanales consecutivas con mediciones emparejadas en
dos puntos del sistema: a la salida de la etapa mecánica y
a la salida de la unidad de biofiltración. Se analizaron
turbidez, sólidos suspendidos totales, nitrógeno
amoniacal total, nitrito-nitrógeno, nitrato-nitrógeno y
nitrógeno total. La comparación se realizó mediante la
prueba t de Student para muestras pareadas, previa
verificación del supuesto de normalidad de las
diferencias. De manera descriptiva, los valores medios
disminuyeron en todas las variables evaluadas después del
paso por la biofiltración, con reducciones más marcadas
en turbidez, nitrógeno amoniacal total y sólidos
suspendidos totales. No obstante, con el tamaño muestral
disponible no se detectaron diferencias estadísticamente
significativas (p > 0.05), aunque el nitrógeno amoniacal
total mostró una tendencia de reducción. Estos hallazgos
sugieren un potencial operativo para mejorar la calidad
del agua; sin embargo, se requiere un monitoreo más
prolongado y una caracterización más amplia del proceso
para confirmar el desempeño del sistema.
Palabras clave: Biofiltración; nitrificación; recirculación
acuícola; trucha arcoíris; calidad del agua
In recirculating aquaculture systems (RAS), biofiltration
constitutes a critical unit for controlling nitrogenous
compounds and sustaining adequate culture conditions. An
integrated treatment train comprising mechanical filtration,
biofiltration and final polishing was evaluated in a semi-
intensive rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) RAS at the
Agricultural Station of the Universidad Técnica Particular
de Loja. The assessment was carried out through six
consecutive weekly campaigns with paired measurements
at two points in the system: at the outlet of the mechanical
stage and at the outlet of the biofiltration unit. Turbidity,
total suspended solids, total ammonia nitrogen, nitrite-
nitrogen, nitrate-nitrogen and total nitrogen were analyzed.
The comparison was performed using Student’s t-test for
paired samples, following verification of the assumption of
normality of the differences. Descriptively, mean values
decreased across all evaluated variables after passing
through biofiltration, with more pronounced reductions in
turbidity, total ammonia nitrogen and total suspended
solids. However, with the available sample size, no
statistically significant differences were detected (p > 0.05),
although total ammonia nitrogen exhibited a downward
trend. These findings suggest operational potential to
improve water quality; however, longer monitoring and a
broader characterisation of the process are required to
confirm system performance.
Keywords: Biofiltration; nitrification; recirculating
aquaculture; rainbow trout; water quality
Recibido: 2026-03-27 Aceptado: 2026-05-20 Publicado: 2026-06-26
Revista de Ciencias del Mar y Acuicultura “YAKU”: Vol. 9 (Núm. 16) (ene – jun 2026). ISSN: 2600-5824.
Fernández Guarnizo, 2026. Evaluación de la biofiltración en un sistema RAS de trucha arcoíris
2
1. Introducción
Los sistemas de recirculación acuícola (RAS)
reutilizan el agua de cultivo mediante una
secuencia de operaciones físicas, químicas y
biológicas destinadas a conservar condiciones
apropiadas para la producción de peces. Su
adopción aumenta por la necesidad de reducir el
consumo hídrico, intensificar la producción en
espacios limitados y ejercer mayor control sobre
el ambiente de cultivo; sin embargo, ese
desempeño depende de una gestión estricta de la
calidad del agua y del tratamiento continuo de los
residuos generados dentro del sistema (Gupta et
al., 2024; Li et al., 2023a; Grandez-Yoplac et al.,
2025).
En los RAS, la filtración mecánica y la
biofiltración constituyen unidades críticas del tren
de tratamiento. La primera reduce la
acumulación, resuspensión y fragmentación de
sólidos, mientras que la segunda favorece la
oxidación del nitrógeno amoniacal total (TAN,
por sus siglas en inglés: total ammonia nitrogen)
a nitrito-nitrógeno (NO₂⁻-N) y posteriormente a
nitrato-nitrógeno (NO₃⁻-N) por acción de
comunidades nitrificantes adheridas a medios con
alta superficie específica (Fernandes et al., 2015;
Preena et al., 2021; Li et al., 2023b). La
interacción entre ambos procesos condiciona la
estabilidad hidráulica y microbiológica del
sistema, así como la protección de los peces frente
a compuestos nitrogenados potencialmente
tóxicos.
En salmonídeos, y particularmente en trucha
arcoíris (Oncorhynchus mykiss), la calidad del
agua influye de forma directa sobre el bienestar,
el crecimiento y la eficiencia operativa del
sistema. Estudios recientes en RAS para esta
especie resaltan la necesidad de monitorear de
manera continua sólidos suspendidos, TAN,
nitrito y nitrato, así como de integrar esquemas de
tratamiento capaces de sostener la nitrificación
bajo condiciones reales de operación y carga
orgánica variable (Pulkkinen et al., 2019; Pepe-
Victoriano et al., 2025; Grandez-Yoplac et al.,
2025).
Además de la selección del medio filtrante, la
estabilidad del biofiltro depende del régimen
hidráulico, de la carga de sólidos, de la relación
entre microorganismos nitrificantes y
heterótrofos y del tiempo de maduración del
lecho. La evidencia reciente indica que la
abundancia y diversidad de comunidades
nitrificantes varían según el tipo de portador y las
condiciones de operación, mientras que el
incremento sostenido de sólidos suspendidos
puede comprometer simultáneamente el
rendimiento del biofiltro, la calidad del agua y la
dinámica microbiana del RAS (Li et al., 2022; Li
et al., 2023a; Fernandes et al., 2026).
En la Estación Agropecuaria de la Universidad
Técnica Particular de Loja opera un módulo RAS
de trucha arcoíris con fines académicos y de
evaluación técnica. Documentar el
comportamiento del tren de tratamiento instalado
resulta pertinente porque aporta evidencia
aplicada en un contexto altoandino y en una
infraestructura que combina materiales
localmente disponibles con un sistema de
recirculación de escala intermedia. En este marco,
el objetivo del presente estudio fue describir el
tren de tratamiento implementado y comparar el
comportamiento de variables fisicoquímicas de
calidad del agua entre dos puntos del sistema,
ubicados antes y después de la unidad de
biofiltración, en un RAS semiintensivo de trucha
arcoíris.
2. Materiales y Métodos
2.1 Área de estudio
La investigación se realizó en la Estación
Agropecuaria de la Universidad Técnica
Particular de Loja (UTPL), ubicada en el sector
Cajanuma, cantón Loja, provincia de Loja,
Ecuador, a 2 300 m s. n. m. El sistema evaluado
operó bajo una configuración de flujo mixto, con
aporte continuo de agua de renovación y
recirculación parcial. La unidad productiva
estuvo conformada por cuatro estanques de fibra
de vidrio de 3.0 m × 1.5 m × 1.20 m, con un
volumen útil aproximado de 4.5 m³ por estanque.
Revista de Ciencias del Mar y Acuicultura “YAKU”: Vol. 9 (Núm. 16)
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Sobre esta infraestructura se acopló un tren de
tratamiento en tres etapas secuenciales: i)
filtración mecánica para la remoción primaria de
sólidos suspendidos; ii) biofiltración orientada al
acondicionamiento biológico del agua y al control
de compuestos nitrogenados; y iii) pulido final
previo al retorno del agua al sistema de cultivo.
La descripción de la infraestructura, del sistema
de cultivo y del tren de filtración se sustentó en la
documentación técnica del trabajo de integración
curricular que originó la presente nota técnica
(Barriga Vasquez, 2024).
El biofiltro se construyó dentro de un tanque
plástico reutilizable acondicionado con tapas
divisorias internas para mantener mayor
estabilidad operativa y proteger el lecho filtrante.
En su interior se dispuso una mezcla de piedra
pómez, canutillos cerámicos y biobolas plásticas
de composición polimérica inerte, materiales
seleccionados por su porosidad, rugosidad
superficial y área específica para la adhesión
microbiana y la formación de biopelículas. Como
etapa complementaria de pulido se utilizaron
grava y carbón activado granular, orientados a la
retención de partículas finas remanentes y a la
reducción de compuestos asociados con la
fracción orgánica disuelta. La configuración
general del tren de tratamiento se presenta en la
Figura 1.
Figura 1. Secuencia del tren de filtración y ubicación de los puntos de muestreo en el
sistema RAS semiintensivo de trucha arcoíris de la UTPL.
Fuente: elaboración propia.
La valoración incluyó una caracterización inicial
del agua del sistema y seis campañas semanales
consecutivas con mediciones emparejadas en dos
puntos del tren de tratamiento. El punto pre
correspondió al agua inmediatamente después de
la etapa mecánica, mientras que el punto post se
estableció a la salida de la unidad de biofiltración,
antes del retorno al sistema y del paso final por el
pulido. De esta manera, el análisis comparó el
comportamiento del agua antes y después del paso
por la biofiltración dentro de una misma fecha de
muestreo, y no entre periodos históricos previos y
posteriores a la instalación del sistema.
Las variables analizadas fueron turbidez (NTU),
sólidos suspendidos totales (SST, mg/L),
nitrógeno amoniacal total (TAN, mg/L como N),
nitrito-nitrógeno (NO₂⁻-N, mg/L como N),
nitrato-nitrógeno (NO₃⁻-N, mg/L como N) y
nitrógeno total (mg/L como N). Para evitar
ambigüedades, en el presente manuscrito TAN se
reportó como la fracción de nitrógeno amoniacal
total expresada en mg/L como N, mientras que
SST correspondió a los sólidos suspendidos
totales del agua. Las muestras fueron procesadas
por fecha y punto de muestreo, lo que permitió
reconstruir pares pre y post para cada campaña
semanal.
Las determinaciones fisicoquímicas se realizaron
a partir de los reportes analíticos emitidos por
CIESA - ONEA Test Lab (Centro de
Investigación, Estudios y Servicios Analíticos;
Laboratorios de Aguas, Suelos y Alimentos),
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Fernández Guarnizo, 2026. Evaluación de la biofiltración en un sistema RAS de trucha arcoíris
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correspondientes a muestras recolectadas en
envase plástico estéril y diferenciadas por punto
de muestreo (CIESA - ONEA Test Lab, 2023). De
acuerdo con dichos informes, la turbidez se
determinó mediante método AWWA; los sólidos
suspendidos totales mediante AOAC 920.193; el
nitrógeno amoniacal total mediante método
Nessler; el nitrato mediante reducción de cadmio;
el nitrito mediante diazotización; y el nitrógeno
total mediante método Nessler. Las referencias
normativas consignadas en los informes
correspondieron a TULSMA e INEN para
turbidez, TULSMA para amonio, TULSMA-
USPHS para nitrato, INEN-TULSMA para nitrito
y BID para nitrógeno total. La turbidez se expresó
en NTU o FTU, los SST en mg/L y las especies
nitrogenadas en mg/L como N. Los informes no
consignaron la marca ni el modelo de los equipos
utilizados; por tanto, este elemento se reconoce
como una restricción de reproducibilidad
instrumental, sin modificar los valores analíticos
reportados.
Durante el periodo de evaluación, el sistema se
mantuvo bajo operación semiintensiva de flujo
mixto, con recirculación parcial y aporte continuo
de agua de renovación. La infraestructura
documentada incluyó cuatro estanques de fibra de
vidrio, reservorios de agua, sistema de bombeo,
aireación auxiliar y mantenimiento de los filtros.
Como información operativa complementaria del
mismo módulo RAS de la Estación Agropecuaria,
se registró el manejo de 600 alevines distribuidos
en cuatro estanques, con 150 peces por estanque,
así como un esquema de alimentación calculado a
partir de la biomasa del tanque y la temperatura
media del agua (Enríquez Prado, 2024). No
obstante, para las seis campañas analíticas
específicas de esta nota técnica no se dispuso de
una serie completa y trazable de temperatura, pH,
oxígeno disuelto, alcalinidad, biomasa por fecha,
densidad efectiva, carga alimenticia diaria, caudal
de recirculación, porcentaje de recambio, tiempo
hidráulico de retención ni tiempo de maduración
del biofiltro. En consecuencia, estas variables se
describen como condiciones operativas
relevantes, pero no se incorporaron como
covariables cuantitativas en el análisis estadístico.
Para el análisis estadístico se construyeron pares
de observación pre y post en cada fecha de
muestreo. La prueba t de Student para muestras
pareadas se utilizó porque el diseño comparó dos
mediciones dependientes tomadas en el mismo
sistema y en la misma campaña semanal, antes y
después del paso por la unidad de biofiltración.
Debido al tamaño muestral reducido (n = 6 pares),
se evaluó previamente la normalidad de las
diferencias mediante la prueba de Shapiro-Wilk.
En caso de no cumplirse el supuesto de
normalidad, se consideró como alternativa no
paramétrica la prueba de rangos con signo de
Wilcoxon para muestras pareadas. Los resultados
se expresaron mediante media ± error estándar,
diferencia media, intervalo de confianza al 95 %,
porcentaje de variación y valor de p, con un nivel
de significancia de 0.05. Dado el alcance
observacional del estudio y el bajo número de
campañas, la interpretación se mantuvo en un
plano descriptivo y preliminar.
3. Resultados
La caracterización inicial del agua mostró un pH
cercano a la neutralidad (7.052), conductividad
eléctrica de 63.5 µS/cm, turbidez de 26.4 NTU,
sólidos suspendidos de 53 mg/L, TAN de 0.31
mg/L como N, NO₃⁻-N de 5.1 mg/L como N,
NO₂⁻-N de 0.010 mg/L como N y nitrógeno total
de 3.67 mg/L como N. Estos valores permitieron
contextualizar la condición inicial del agua y la
necesidad operativa de contar con un tren de
tratamiento antes del retorno al cultivo.
Con base en los reportes analíticos emparejados
por fecha, el punto post mostró menores valores
medios en todas las variables evaluadas en
comparación con el punto pre. La turbidez
disminuyó de 2.000 ± 0.632 a 1.167 ± 0.167 NTU;
los SST de 2.167 ± 0.3792 a 1.667 ± 0.211 mg/L;
el TAN de 0.183 ± 0.042 a 0.122 ± 0.054 mg/L
como N; el NO₃⁻-N de 5.793 ± 0.384 a 5.427 ±
0.245 mg/L como N; el NO₂⁻-N de 0.0050 ±
0.0000 a 0.0045 ± 0.0003 mg/L como N; y el
Revista de Ciencias del Mar y Acuicultura “YAKU”: Vol. 9 (Núm. 16)
5
nitrógeno total de 1.490 ± 0.112 a 1.357 ± 0.098
mg/L como N.
Las reducciones descriptivas más marcadas
correspondieron a turbidez (-41.6 %), TAN (-33.3
%) y SST (-23.1 %). El nitrógeno total disminuyó
8.9 %, el NO₂⁻-N 10,0 % y el NO₃⁻-N 6.3 %. En
términos de comportamiento general, la
disminución del TAN fue la más consistente entre
campañas, mientras que el NO₂⁻-N se mantuvo en
un rango estrecho durante toda la evaluación.
La síntesis estadística de las variables
nitrogenadas se presenta en la Tabla 1. Ninguna
de las comparaciones alcanzó significancia
estadística al nivel de 5 %, aunque el TAN mostró
la menor probabilidad asociada al contraste (p =
0,066). Los intervalos de confianza de las
diferencias medias incluyeron el valor cero para
todas las variables analizadas. De forma general,
los resultados mostraron una disminución
descriptiva de las variables evaluadas en el punto
post; sin embargo, la evidencia estadística
disponible no permite establecer diferencias
concluyentes entre ambos puntos del sistema bajo
las condiciones y el periodo de evaluación
considerados.
Tabla 1. Comparación estadística de las variables nitrogenadas en los puntos pre y post de la biofiltración
en un sistema RAS de trucha arcoíris.
Variable
Unidad
Antes
(media ±
EE)
Después
(media ±
EE)
Dif. media
(post - pre)
IC95%
p
TAN
mg/L
como N
0.183 ±
0.042
0.122 ±
0.054
-0.062
-0.129 a
0.006
0.066
NO₂⁻-N
mg/L
como N
0.0050 ±
0.0000
0.0045 ±
0.0003
-0.0005
-0.00138 a
0.00038
0.203
NO₃⁻-N
mg/L
como N
5.793 ±
0.384
5.427 ±
0.245
-0.367
-1.436 a
0.703
0.419
Nitrógeno
total
mg/L
como N
1.490 ±
0.112
1.357 ±
0.098
-0.133
-0.489 a
0.222
0.379
Nota. EE = error estándar; IC95% = intervalo de confianza al 95 %; TAN = nitrógeno amoniacal total;
NO₂⁻-N = nitrito-nitrógeno; NO₃⁻-N = nitrato-nitrógeno.
4. Discusión
La reducción descriptiva observada en turbidez,
SST y TAN fue coherente con el comportamiento
esperado en un tren de tratamiento de RAS, donde
la remoción temprana de sólidos puede favorecer
el funcionamiento global del sistema y reducir la
carga que ingresa a la unidad biológica
(Fernandes et al., 2015; Gupta et al., 2024). No
obstante, el diseño empleado no permite atribuir
de manera exclusiva dichos cambios al proceso de
biofiltración nitrificante.
Las variaciones de NO₂⁻-N, NO₃⁻-N y nitrógeno
total fueron menores que las observadas para
turbidez, SST y TAN. Este comportamiento es
compatible con la dinámica de la nitrificación en
RAS, ya que el nitrato constituye el producto final
de la oxidación aerobia del amonio y, en ausencia
de una etapa específica de desnitrificación, no
necesariamente disminuye de forma marcada. En
consecuencia, la reducción descriptiva de NO₃⁻-N
y nitrógeno total observada en este estudio debe
interpretarse con cautela y no como evidencia
concluyente del desempeño nitrificante del
biofiltro (Preena et al., 2021; Li et al., 2023b).
En trucha arcoíris, el control de TAN y de sólidos
suspendidos resulta especialmente relevante por
su relación con el bienestar de los peces, la
seguridad biológica del cultivo y la eficiencia del
sistema (Pulkkinen et al., 2019; Pepe-Victoriano
et al., 2025). En este sentido, la tendencia
descendente del TAN adquiere interés técnico aun
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Fernández Guarnizo, 2026. Evaluación de la biofiltración en un sistema RAS de trucha arcoíris
6
cuando no alcanzó significancia estadística con el
número de observaciones disponible. En términos
operativos, una reducción consistente de la
fracción amoniacal puede considerarse una señal
favorable de acondicionamiento del agua, pero no
una prueba definitiva de eficiencia del biofiltro.
La ausencia de significancia estadística debe
interpretarse a la luz de las limitaciones del
estudio. El diseño trabajó con seis pares de
observaciones, lo que redujo la potencia del
contraste para detectar diferencias pequeñas o
moderadas. Aunque los informes analíticos
permitieron identificar el laboratorio responsable
y los métodos empleados para las
determinaciones fisicoquímicas, no se contó con
un control concurrente ni con una serie completa
de variables moduladoras de la nitrificación,
como temperatura, pH, oxígeno disuelto,
alcalinidad, caudal de recirculación, carga
alimenticia diaria y tiempo de maduración del
biofiltro. Estos factores son determinantes para
interpretar el comportamiento del biofiltro y la
estructura de las comunidades nitrificantes (Li et
al., 2022; Li et al., 2023a; Fernandes et al., 2026).
A pesar de estas limitaciones, el estudio aporta
información aplicada sobre el comportamiento de
un tren de tratamiento en un contexto local de
operación real. Desde una perspectiva técnica, los
resultados sugieren que la combinación de
filtración mecánica, biofiltración y pulido podría
contribuir al acondicionamiento del agua en un
RAS semiintensivo de trucha; sin embargo, se
requiere una evaluación más prolongada, con
mayor número de campañas y mejor control de
variables operativas, para confirmar el alcance de
esta respuesta.
5. Conclusiones
El tren de tratamiento evaluado mostró
reducciones descriptivas en turbidez, sólidos
suspendidos totales, TAN, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N y
nitrógeno total entre los puntos ubicados antes y
después de la unidad de biofiltración dentro del
RAS de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss).
Las disminuciones más marcadas
correspondieron a turbidez, TAN y SST; sin
embargo, con seis pares de observación, las
diferencias no alcanzaron significancia
estadística.
Bajo las condiciones evaluadas, los resultados
sugieren un potencial operativo del tren de
tratamiento para contribuir al acondicionamiento
del agua del sistema, pero no permiten atribuir de
forma concluyente los cambios observados al
efecto exclusivo de la biofiltración nitrificante.
Por su alcance observacional, el tamaño muestral
reducido y la ausencia de registros operativos
completos por campaña, los hallazgos deben
considerarse evidencia técnica preliminar. Se
recomienda ampliar el periodo de monitoreo,
incrementar el número de campañas y registrar de
forma continua temperatura, pH, oxígeno
disuelto, alcalinidad, caudal, recambio, biomasa,
carga alimenticia y tiempo de maduración del
biofiltro.
6. Declaración de intereses
El autor declara no tener conflicto de intereses.
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