La acuicultura es una de las actividades económicas clave para reducir la escasez de alimentos a nivel mundial. Los sistemas de recirculación de agua utilizando bombas son cruciales para mantener la oxigenación y la calidad del agua, consumiendo aproximadamente el 35% de la energía total en esta actividad económica. Esta investigación propone un modelo matemático de regresión lineal múltiple para optimizar los sistemas de oxigenación en la acuicultura intensiva de camarones mediante la reducción del consumo de energía y la minimización de los cambios de agua en estanques. El modelo propuesto es clave para optimizar la operación de los sistemas de bombeo, lo que nos permite reducir significativamente el recambio de agua sin comprometer los niveles de oxígeno disuelto como función de variables clave como el volumen de recambio de agua, la biomasa, la radiación solar (0-1200 W/m), la temperatura del agua (20 gradosC-32 gradosC), los niveles de fitoplancton (0-1,000,000 células/ml), zooplancton (0-500,000 células/ml) y la velocidad del viento (0-15 m/s). Estas variables se integran en el modelo, logrando explicar el 94.02% de la variación en el oxígeno disuelto, con un R de 92.9%, que ajusta las condiciones del sistema en tiempo real, reduciendo el impacto de las fluctuaciones ambientales en la calidad del agua. Esto conduce a un ahorro energético anual estimado de 106,397.5 kWh, con un consumo total de 663.8 MWh. La investigación contribuye al desarrollo de un enfoque matemático que no solo mejora la predicción de la oxigenación, sino que también minimiza el uso de los recursos hídricos, mejorando la sostenibilidad y rentabilidad de los sistemas de cultivo de camarones, y es una herramienta robusta que maximiza la eficiencia operativa en la acuicultura intensiva, particularmente donde la gestión del agua y la energía son críticas.