El bioetanol es un combustible avanzado proveniente de fuentes renovables. Entre sus ventajas están las bajas emisiones de CO2 durante su producción; su uso que reemplaza los combustibles fósiles, reduce la emisión de gases de efecto invernadero que impactan de forma negativa al medioambiente; además, es influyente en la garantía de una movilidad sostenible en sectores como el transporte pesado de mercancías, marítimo y la aviación. Por otra parte, la cepa utilizada, Pichia anómala, es una levadura que ha sido aislada de diferentes hábitats naturales por su amplia diversidad metabólica y fisiológica. Uno de sus potenciales biotecnológicos es que dicho microorganismo puede procesar más de un sustrato a la vez de forma rápida, de ahí su gran aplicación en bioprocesos. La fermentación alcohólica es un proceso no lineal con cinéticas complejas a nivel celular, lo cual dificulta la adquisición de sensores, ya sea por el alto costo o la baja disponibilidad en el mercado. Por esta razón, la investigación implementa sensores virtuales en un biorreactor operando en lote a escala semi-piloto para la producción de bioetanol. La información referente al proceso está centralizada en un sistema embebido con rack industrial desde el cual se lleva a cabo la adquisición de señales en línea y la ejecución del sistema de monitoreo. El mecanismo de diagnóstico de fallas propuesto consiste en un esquema de observadores dedicados, el cual permite la generación de residuos que activan alarmas ante fallas aditivas en sensores del tipo abruptas, incipientes o intermitentes, lográndose la estimación de variables y la continuidad del proceso bajo estas circunstancias. Con este trabajo, se garantiza un monitoreo completo y eficiente, que no solo está basado en las mediciones adquiridas de los sensores de turbidez y la sonda de CO2, sino también en las variables estimadas (concentraciones de sustrato, biomasa, etanol y CO2) por los observadores propuestos: el Robusto y el Adaptable Robusto, ambos de orden completo. Aunado a estos resultados, el sistema de vigilancia propuesto para el diagnóstico de fallas en tiempo real, tiene como premisa el mínimo de gastos y el ahorro energético.