Este documento presenta un estudio detallado de modelado termodinámico y matemático de los procesos de oxigenación en cuerpos de agua estacionarios, centrándose en mejorar la eficiencia de transferencia de oxígeno, un factor esencial para mantener la salud de los ecosistemas acuáticos. El estudio empleó modelos matemáticos implementados en MATLAB R2024a para simular la influencia de la temperatura, el tamaño de las burbujas y los parámetros de transferencia de masa. Se evaluaron parámetros clave, como la concentración de oxígeno disuelto, el coeficiente de transferencia de masa volumétrica (ak) y la temperatura del agua, bajo diferentes escenarios operativos. El sistema de oxigenación fue alimentado por energía solar e incluyó generadores de burbujas finas rotativos montados en una plataforma flotante. El modelado matemático realizado en MATLAB validó los modelos teóricos, mostrando cómo factores ambientales como la temperatura y el tamaño de las burbujas influyen en la disolución del oxígeno. Los datos experimentales iniciales, que incluyen niveles de oxígeno disuelto (C = 3.12 mg/dm), concentraciones de saturación a varias temperaturas (Cs = 8.3 mg/dm a 24 grados C; Cs = 7.3 mg/dm a 30 grados C), y un coeficiente de transferencia de masa de ak = 0.09 s, se utilizaron para respaldar la precisión del modelo. Los resultados destacan el potencial de las tecnologías de aireación energéticamente eficientes controladas digitalmente para aplicaciones en la restauración de lagos, la acuicultura y la gestión sostenible del agua. Este documento introduce un enfoque acoplado para la transferencia de oxígeno y la evolución de la temperatura validado experimentalmente, que rara vez se ha detallado en la literatura. La novedad de este estudio radica en el modelado termodinámico combinado y el análisis de exergía-entropía junto con el seguimiento en tiempo real, mostrando la relevancia de las plataformas de oxigenación optimizadas energéticamente y monitoreadas digitalmente alimentadas por energía solar.