Escalado de un sistema de recirculación de agua con capacidad de 8000 litros para el cultivo de peces Symphysodon discus

Abstract

RESUMEN: Un sistema de recirculación de agua en acuicultura (RAS) es una tecnología implementada para intensificar los cultivos; y entre las principales ventajas de su implementación se encuentran el ahorro de agua y un mejor control de los parámetros de calidad de agua en términos de la concentración de nitrógeno amoniacal total (NAT), nitritos (NO2), nitratos (NO3). En el presente trabajo se implementaron tres sistemas RAS de 150 L para el cultivo de la especie Symphysodon discus y se evaluaron dos tipos de sustratos como biofiltros: Xport NO3 y biopellets, por un período de 10 días. Con el objetivo de conocer el comportamiento del prototipo propuesto en cuanto a producción de nitrógeno amoniacal total (NAT), nitritos y nitratos se determinó experimentalmente la concentración de estos empleando un método cualitativo (Test Kit API) y por espectrofotometría UV-vis. Se encontró que el sustrato Xport NO3 presentó mejor desempeño como biofiltro, debido a que la concentración de NAT y nitritos se mantuvo en niveles inferiores a los alcanzados al emplear los biopellets. La concentración de NAT fue de 0.08 mg/L, la de nitritos de 0.05 mg/L y en nitratos se obtuvieron concentraciones hasta 10 mg/L al día 10 del cultivo. Dichos resultados se encuentran dentro de los rangos reportados en acuicultura, para el NAT concentraciones menores a 0.2 mg/L, nitritos valores menores a 0.3 mg/L, y para nitratos concentraciones no mayores a 50 mg/L. Finalmente, con base en los resultados experimentales obtenidos se realizó el escalado del sistema RAS propuesto para una capacidad total de 8000 litros. El diseño teórico estuvo fundamentado en el modelado del flujo de agua a través de un sistema de redes de tuberías ramificadas con múltiples salidas, basado en la ecuación general de energía. La solución de las ecuaciones matemáticas se realizó en Excel y la herramienta Solve. Los resultados obtenidos analíticamente fueron comparados con la simulación realizada en el software libre para la simulación de redes y distribución de flujo de tuberías Epanet, lo que validó que la metodología empleada fue adecuada para el dimensionamiento hidráulico del sistema RAS de 8000 L. En el desarrollo del presente trabajo se cumplió satisfactoriamente con la implementación de un prototipo RAS de 150 L y el dimensionamiento de un sistema RAS de 8000 L, cumpliendo con los requerimientos técnicos exigidos para el cultivo de peces Symphysodon discus.

ABSTRACT: An aquaculture water recirculation system (RAS) is a technology implemented to intensify crops; and among the main advantages of its implementation are the saving of water and a better control of the water quality parameters respect to the concentration of total ammonia nitrogen (NAT), nitrites (NO2), nitrates (NO3). In the present work, three 150 L RAS systems were implemented for the cultivation of the Symphysodon discus species and two types of substrates were evaluated as biofilters: Xport NO3 and biopellets, for a period of 10 days. In order to know the behavior of the proposed prototype in terms of production of total ammonia nitrogen (NAT), nitrites and nitrates, the concentration of these was experimentally determined using a qualitative method (API Test Kit) and by UV-vis spectrophotometry. It was found that the Xport NO3 substrate presented better performance as a biofilter, because the concentration of NAT and nitrites remained at levels lower than those reached when using the biofilters. The concentration of NAT was 0.08 mg/L, that of nitrites 0.05 mg/L and in nitrates concentrations up to 10 mg/L were obtained on day 10 of the culture. These results are within the ranges reported in aquaculture, for NAT concentrations less than 0.2 mg/L, nitrite values less than 0.3 mg/L, and for nitrates concentrations not greater than 50 mg/L. Finally, based on the experimental results obtained, the proposed RAS system was scaled for a total capacity of 8000 liters. The theoretical design was based on the modeling of the water flow through a system of branched pipe networks with multiple outlets, based on the general energy equation. The solution of the mathematical equations was done in Excel and the Solve tool. The analytical results were compared with the simulation carried out in the free software for the simulation of networks and distribution of flow of pipes Epanet, which validated that the methodology used was adequate for the hydraulic dimensioning of the 8000 L RAS system. In the development of the work, the implementation of a 150 L RAS prototype and the sizing of an 8000 L RAS system were satisfactorily fulfilled, complying with the technical requirements demanded for the culture of Symphysodon discus fish.