Componentes esenciales de una unidad acuapónica

Todos los sistemas acuapónicos comparten varios componentes comunes y esenciales. Estos incluyen: un tanque de peces, un filtro mecánico, un biofiltro y contenedores hidropónicos. Todos los sistemas utilizan energía para hacer circular el agua a través de tuberías y tuberías mientras airea el agua. Como se introdujo anteriormente, hay tres diseños principales de las áreas de cultivo de plantas incluyendo: crecen camas, crecen tuberías y crecen canales. En esta sección se analizan los componentes obligatorios, incluidos los tanques de peces, el filtro mecánico, el biofiltro, la plomería y las bombas. Las siguientes secciones están dedicadas a las técnicas hidropónicas separadas, y se realiza una comparación para determinar la combinación más adecuada de técnicas para diferentes circunstancias.

Acuario de peces

Los tanques de peces son un componente crucial en cada unidad. Como tal, los acuarios pueden representar hasta el 20 por ciento del costo total de una unidad acuapónica. Los peces requieren ciertas condiciones para sobrevivir y prosperar, y por lo tanto la pecera debe elegirse sabiamente. Hay varios aspectos importantes a considerar, incluyendo la forma, el material y el color.

Forma del tanque

Aunque cualquier forma de pecera funcionará, se recomiendan tanques redondos con fondos planos. La forma redonda permite que el agua circule uniformemente y transporta residuos sólidos hacia el centro del tanque por fuerza centrípeta. Los tanques cuadrados con fondos planos son perfectamente aceptables, pero requieren una eliminación más activa de residuos sólidos. La forma del tanque afecta en gran medida la circulación del agua, y es bastante arriesgado tener un tanque con mala circulación. Los tanques de forma artística con formas no geométricas con muchas curvas y curvas pueden crear puntos muertos en el agua sin circulación. Estas áreas pueden recolectar desechos y crear condiciones anóxicas y peligrosas para los peces. Si se va a utilizar un tanque de forma impar, puede ser necesario añadir bombas de agua o bombas de aire para garantizar una circulación adecuada y eliminar los sólidos. Es importante elegir un tanque que se ajuste a las características de las especies acuáticas criadas porque muchas especies de peces que habitan en el fondo muestran un mejor crecimiento y menos estrés con un espacio horizontal adecuado.

Material de ####

Ya sea plástico inerte fuerte o fibra de vidrio se recomienda debido a su durabilidad y larga vida útil. El metal no es posible debido al óxido. El plástico y la fibra de vidrio son convenientes de instalar (también para fontanería) y son bastante ligeros y maniobrables. Los canales de riego de animales son comúnmente utilizados, ya que tienden a ser baratos. Si utiliza envases de plástico, asegúrese de que son resistentes a los rayos UV, ya que la luz solar directa puede destruir el plástico. En general, los tanques de polietileno de baja densidad (LDPE) son preferibles debido a su alta resistencia y características de calidad alimentaria. De hecho, el LDPE es el material más utilizado para tanques de almacenamiento de agua para usos civiles. Otra opción es un estanque en el suelo. Los estanques naturales son muy difíciles de manejar para la acuapónica porque los procesos biológicos naturales, que ya se producen dentro del sustrato y el barro en el fondo, pueden ser difíciles de manipular y los nutrientes ya son utilizados por las plantas acuáticas. Los estanques revestidos de cemento o plástico son mucho más aceptables y pueden ser una opción económica. Los estanques en tierra pueden dificultar las operaciones de plomería, y el diseño de plomería debe considerarse cuidadosamente antes de embarcarse en esta opción. Uno de los tanques de peces más simples es un agujero excavado en el suelo, forrado con ladrillos o bloques de cemento, y luego forrado con un forro impermeable como el plástico de polietileno. Otras opciones incluyen contenedores de segunda mano, como bañeras, barriles o contenedores intermedios a granel (RIG). Es muy importante asegurarse de que el contenedor no se ha utilizado previamente para almacenar material tóxico. Los contaminantes, como los productos químicos transmitidos por disolventes, habrán penetrado en el propio plástico poroso y son imposibles de eliminar con el lavado. Por lo tanto, elija cuidadosamente los contenedores usados y conozca al vendedor si es posible.

Color

Se recomienda encarecidamente el color blanco u otros colores claros, ya que permiten una visualización más fácil de los peces para comprobar el comportamiento y la cantidad de residuos depositados en el fondo del tanque (Figuras 4.22-4.24). Los tanques blancos también reflejarán la luz solar y mantendrán el agua fría. Alternativamente, el exterior de los tanques de colores más oscuros se puede pintar de blanco. En zonas muy cálidas o frías, puede ser necesario aislar aún más los tanques térmicamente.

Cubiertas y sombreado

Todos los tanques de peces deben estar cubiertos. Las cubiertas de sombra evitan el crecimiento de algas. Además, las cubiertas evitan que los peces salten (a menudo ocurre con peces recién añadidos o si la calidad del agua es inferior a la óptima), evitan que entren hojas y escombros, y evitan que los depredadores como gatos y aves atacen a los peces. A menudo, se utilizan redes de sombreado agrícolas que bloquean entre el 80 y el 90 por ciento de la luz solar. El paño se puede fijar a un marco de madera simple para proporcionar peso y hacer que la funda sea fácil de quitar.

A prueba de fallos y redundancia

No deje que la pecera pierda su agua; los peces morirán si el tanque se drena accidentalmente. Aunque algunos accidentes son inevitables (por ejemplo, un árbol que cae sobre el tanque), la mayoría de las muertes catastróficas de peces son el resultado de errores humanos. Asegúrese de que no hay forma de que el tanque se drene sin una elección deliberada por parte del operador. Si la bomba de agua está ubicada en el tanque de peces, asegúrese de levantar la bomba del fondo para que el tanque nunca se pueda bombear seco. Utilice un tubo de apoyo dentro del tanque para garantizar un nivel mínimo de agua. Esto se analiza más a fondo en la sección 4.2.6.

Filtración - mecánica y biológica

Filtración mecánica

Para RASs, la filtración mecánica es posiblemente el aspecto más importante del diseño. La filtración mecánica es la separación y eliminación de residuos sólidos y suspendidos de los tanques de peces. Es esencial eliminar estos residuos para la salud del sistema, ya que los gases nocivos son liberados por bacterias anaeróbicas si los residuos sólidos se dejan descomponer dentro de los acuarios. Además, los desechos pueden obstruir los sistemas e interrumpir el flujo de agua, causando condiciones anóxicas en las raíces de las plantas. La acuapónica a pequeña escala suele tener densidades de almacenamiento más bajas que los métodos intensivos de RAS para los que se diseñaron originalmente estos filtros mecánicos, pero cierto nivel de filtración mecánica es esencial para tanques acuapónicos sanos, independientemente del tipo de método hidropónico utilizado.

Hay varios tipos de filtros mecánicos. El método más simple es una pantalla o filtro ubicado entre el tanque de peces y el lecho de cultivo. Esta pantalla capta residuos sólidos y necesita enjuagarse con frecuencia. Del mismo modo, el agua que sale de la pecera puede pasar a través de un pequeño recipiente de material particulado, separado del lecho de medios; este recipiente es más fácil de enjuagar periódicamente. Estos métodos son válidos para algunas unidades acuapónicas de pequeña escala, pero son insuficientes en sistemas más grandes con más peces donde la cantidad de residuos sólidos es relevante. Hay muchos tipos de filtros mecánicos, incluyendo tanques de sedimentación, clarificadores de flujo radial, filtros de arena o de cuentas y filtros deflectores; cada uno de ellos puede ser utilizado de acuerdo con la cantidad de residuos sólidos que necesitan ser eliminados. Sin embargo, como esta publicación se centra en la acuapónica a pequeña escala, los clarificadores, o separadores mecánicos, son los filtros más apropiados. Los clarificadores, en general, pueden eliminar hasta el 60 por ciento del total de sólidos extraíbles. Para más información sobre los diferentes métodos de filtración mecánica, consulte la sección de lectura al final de esta publicación.

Separadores mecánicos (clarificadores)

Un clarificador es un recipiente dedicado que utiliza las propiedades del agua para separar las partículas. Por lo general, el agua que se mueve más lentamente no puede transportar tantas partículas como el agua que fluye más rápido. Por lo tanto, el clarificador se construye de tal manera que acelere y ralentice el agua para que las partículas se concentren en el fondo y puedan eliminarse. En un clarificador de remolinos, el agua del tanque de peces ingresa cerca de la mitad inferior del clarificador a través de una tubería. Esta tubería se coloca tangencialmente en el recipiente, obligando así al agua a remolinar en un movimiento circular dentro del contenedor. La fuerza centrípeta creada por el movimiento circular del agua obliga a los residuos sólidos en el agua al centro y al fondo del contenedor, porque el agua en el centro del vórtice es más lenta que la del exterior. Una vez que estos residuos se recogen en el fondo, se puede abrir periódicamente una tubería unida al fondo del contenedor, lo que permite que los residuos sólidos se descarguen del contenedor.

El agua clarificada sale del clarificador en la parte superior, a través de un tubo de salida ranurado grande cubierto con un filtro de malla secundario, y fluye hacia el biofiltro o hacia las camas de medios. Las figuras 4.25-4.27 muestran ejemplos de separadores mecánicos simples para unidades pequeñas y grandes. Los residuos sólidos atrapados y eliminados contienen nutrientes y son muy útiles para los sistemas o para las plantas de jardín en general; la mineralización de los residuos sólidos se discute en la siguiente sección. Una directriz general para las unidades de pequeña escala es dimensionar el contenedor separador mecánico para que sea aproximadamente una sexta parte del volumen de la pecera, pero esto depende de la densidad de la población y del diseño exacto. El apéndice 8 contiene instrucciones detalladas y paso a paso sobre la construcción de cada parte de estos sistemas.

La filtración mecánica preliminar adecuada es especialmente importante para las unidades NFT y DWC utilizadas para atrapar y eliminar residuos sólidos. Sin este proceso preliminar, los residuos sólidos y suspendidos se acumularán en las tuberías y canales de cultivo y obstruirán las superficies radiculares. La acumulación de residuos sólidos causa bloqueos en bombas y componentes de plomería. Por último, los desechos no filtrados también crearán puntos anaeróbicos peligrosos en el sistema. Estas manchas anaeróbicas pueden albergar bacterias que producen sulfuro de hidrógeno, un gas muy tóxico y letal para los peces, producido a partir de la fermentación de desechos sólidos, que a menudo pueden detectarse como un olor a huevo podrido.

Biofiltración

La biofiltración es la conversión de amoníaco y nitrito en nitrato por bacterias vivas. La mayoría de los residuos de peces no se pueden filtrar utilizando un filtro mecánico porque los residuos se disuelven directamente en el agua, y el tamaño de estas partículas es demasiado pequeño para ser eliminado mecánicamente. Por lo tanto, para procesar este residuo microscópico, un sistema acuapónico utiliza bacterias microscópicas. La biofiltración es esencial en acuapónica porque el amoníaco y el nitrito son tóxicos incluso a bajas concentraciones, mientras que las plantas necesitan los nitratos para crecer. En una unidad acuapónica, el biofiltro es un componente instalado deliberadamente para albergar a la mayoría de las bacterias vivas. Además, el movimiento dinámico del agua dentro de un biofiltro descompondrá sólidos muy finos no capturados por el clarificador, lo que evita aún más la acumulación de residuos en las raíces de las plantas en NFT y DWC. Sin embargo, algunas grandes instalaciones acuapónicas que siguen el diseño del sistema desarrollado en la Universidad de las Islas Vírgenes no utilizan un biofiltro separado, ya que dependen principalmente de las superficies húmedas de las unidades, de las raíces de las plantas y de la absorción directa de las plantas para procesar el amoníaco. La biofiltración separada es innecesaria en la técnica de la cama media porque las camas de cultivo en sí mismas son biofiltros perfectos.

El biofiltro está diseñado para tener una gran superficie suministrada con agua oxigenada. El biofiltro se instala entre el filtro mecánico y los contenedores hidropónicos. El volumen mínimo de este contenedor de biofiltro debe ser una sexta parte del de la pecera. La figura 4.28 muestra un ejemplo de biofiltro para unidades de pequeña escala.

Un medio de biofiltro comúnmente utilizado es Bioballs®, un producto patentado disponible en las tiendas de suministro de acuicultura, aunque existen marcas genéricas similares (Figura 4.29). Estos están diseñados para ser un material de biofiltro ideal, ya que son pequeños artículos de plástico especialmente formados que tienen una superficie muy grande para su volumen (500-700 m2/m3). Otros medios pueden ser utilizados, incluyendo grava volcánica, tapas de botellas de plástico, pufs de ducha de nylon, redes, virutas de cloruro de polivinilo (PVC) y almohadillas de nylon. Cualquier biofiltro debe tener una alta proporción de superficie a volumen, ser inerte y ser fácil de enjuagar. Bioballs^® tienen casi el doble de la relación superficie y volumen de la grava volcánica, y ambos tienen una relación más alta que las tapas de botellas de plástico. Cuando se utiliza material de biofiltro subóptimo, es importante llenar el biofiltro tanto como sea posible, pero aún así la superficie proporcionada por los medios puede no ser suficiente para garantizar una biofiltración adecuada. Siempre es mejor sobredimensionar el biofiltro durante la construcción inicial, pero los biofiltros secundarios se pueden agregar más tarde si es necesario. Los biofiltros ocasionalmente necesitan agitación o agitación para evitar la obstrucción, y ocasionalmente necesitan enjuagarse si los residuos sólidos los han obstruido, creando zonas anóxicas. Véase el capítulo 8 y el apéndice 4 para obtener más información sobre los requisitos de tamaño de la biofiltración para las unidades de pequeña escala.

Otro componente requerido para el biofiltro es la aireación. Las bacterias nitrificantes necesitan un acceso adecuado al oxígeno para oxidar el amoníaco. Una solución fácil es usar una bomba de aire, colocando las piedras de aire en la parte inferior del contenedor. Esto asegura que las bacterias tengan concentraciones de DO constantemente altas y estables. Las bombas de aire también ayudan a descomponer cualquier residuo sólido o suspendido no capturado por el separador mecánico agitando y moviendo constantemente las Bioballs® flotantes. Para atrapar más sólidos dentro del biofiltro, también es posible insertar un pequeño cubo de plástico cilíndrico lleno de malla de nylon (como Perlon®), esponjas o una bolsa de red llena de grava volcánica en la entrada del biofiltro (Figura 4.30). Los residuos quedan atrapados por este filtro mecánico secundario, permitiendo que el agua restante fluya hacia abajo a través de pequeños orificios perforados en la parte inferior del cubo en el contenedor de biofiltro. Los residuos atrapados también están sujetos a mineralización y degradación bacteriana.

Mineralización

La mineralización, en términos de acuapónica, se refiere a la forma en que los desechos sólidos son procesados y metabolizados por bacterias en nutrientes para plantas. Los desechos sólidos atrapados por el filtro mecánico contienen nutrientes; aunque el procesamiento de estos desechos es diferente de la biofiltración y requiere consideración separada. Retener los sólidos dentro del sistema general agregará más nutrientes a las plantas. Cualquier residuo que permanezca en los filtros mecánicos, dentro de los biofiltros o en los lechos de cultivo se somete a cierta mineralización. Dejar los residuos en su lugar durante más tiempo permite una mayor mineralización; más tiempo de residencia de los residuos en los filtros dará lugar a una mayor mineralización y más nutrientes retenidos en el sistema. Sin embargo, este mismo residuo sólido, si no se gestiona y mineraliza adecuadamente, bloqueará el flujo de agua, consumirá oxígeno y dará lugar a condiciones anóxicas, que a su vez conducen a una producción peligrosa de gas sulfuro de hidrógeno y a una desnitrificación. Por lo tanto, algunos sistemas grandes dejan deliberadamente los residuos sólidos dentro de los filtros, asegurando un flujo de agua adecuado y oxigenación, de modo que se libera un máximo de nutrientes. Sin embargo, este método no es práctico para sistemas NFT y DWC a pequeña escala.

Si se decide mineralizar deliberadamente estos sólidos, hay maneras simples de facilitar la descomposición bacteriana en un recipiente separado, simplemente almacenando estos desechos en este recipiente separado con la oxigenación adecuada utilizando piedras de aire. Después de un tiempo indefinido, los residuos sólidos habrán sido consumidos, metabolizados y transformados por bacterias heterotróficas. En este punto, el agua se puede decantar y volver a agregar al sistema aquapónico, y los residuos restantes, que han disminuido en volumen, se pueden agregar al suelo.

Alternativamente, estos desechos sólidos pueden separarse, eliminarse y añadirse a cualquier agricultura en tierra, jardín o cubo de compost como fertilizante valioso. Sin embargo, la pérdida de estos nutrientes puede causar deficiencias en las plantas que pueden requerir la suplementación de nutrientes (véase el capítulo 6).

Uso de una cama de medios para una combinación de filtración mecánica y biológica

También es posible utilizar una cama llena de medios para la mecánica y la biofiltración en unidades NFT y DWC (Figuras 4.31 y 4.32). Esto puede ser importante cuando no es posible obtener los materiales necesarios para un separador de remolinos y/o biofiltro separado. Aunque se discute más a fondo en el capítulo 8, aquí basta con decir que por cada 200 g de piensos para peces al día el biofiltro debe tener 300 litros de volumen. Esta pequeña grava proporcionaría una biofiltración adecuada para unos 20 kg de peces. Aunque este lecho mediático proporcionaría una biofiltración adecuada para una unidad NFT o DWC, así como la captura y retención de desechos sólidos, a veces se recomienda un dispositivo adicional de captura de sólidos colocado en la cama para evitar que el lecho mediático se obstruya con sólidos de pescado. La cama necesitará enjuagarse periódicamente para eliminar los desechos sólidos.

En resumen, un cierto nivel de filtración es esencial para toda la acuapónica, aunque la densidad de la población de peces y el diseño del sistema determinan la cantidad de filtración necesaria. Los filtros mecánicos separan los desechos sólidos para evitar la acumulación tóxica, y la biofiltración convierte los desechos nitrogenados disueltos en nitrato (Figuras 4.33 y 4.34). Las camas de medios actúan como filtros mecánicos y biofiltros cuando se utiliza esta técnica, pero a veces es necesaria una filtración mecánica adicional para mayores densidades de peces (15 kg/m³). Sin las camas de medios, como en las unidades NFT y DWC, es necesaria una filtración independiente. La mineralización de los desechos sólidos devuelve más nutrientes al sistema. La mineralización se produce en camas de medios, pero dentro de los sistemas NFT y DWC se necesitan aparatos separados.

Componentes hidropónicos - camas de medios, NFT, DWC

El componente hidropónico es el término para describir las secciones de cultivo de plantas en la unidad. Hay varios diseños, tres de los cuales se discuten en detalle en esta publicación, pero cada uno requiere una sección separada. Estos tres diseños son: unidades de lecho de medios, a veces llamadas lechos de partículas, donde las plantas crecen dentro de un sustrato (Figuras 4.35 y 4.36); unidades de técnica de película nutritiva (NFT), donde las plantas crecen con sus raíces en tubos anchos suministrados con un chorrito de agua de cultivo (Fig. 4.37 y 4.38); y cultivo de aguas profundas ( DWC), también llamadas acuapónicas de balsa o sistemas de lecho flotante, donde las plantas se suspenden por encima de un tanque de agua utilizando una balsa flotante (Figura 4.39 y 4.40). Cada método tiene ventajas y desventajas, todas con diferentes estilos de componentes para adaptarse a las necesidades de cada método. Véanse las secciones 4.3-4.6 para más detalles de cada una de ellas.

Movimiento del agua

El movimiento del agua es fundamental para mantener vivos a todos los organismos en acuapónica. El agua que fluye se mueve desde los tanques de peces, a través del separador mecánico y el biofiltro y finalmente a las plantas en sus camas de medios, tuberías o canales, eliminando los nutrientes disueltos. Si se detiene el movimiento del agua, el efecto más inmediato será una reducción de la DO y la acumulación de residuos en el tanque de peces; sin el filtro mecánico y el biofiltro los peces pueden sufrir y morir en pocas horas. Sin flujo de agua, el agua en camas de medios o unidades DWC se estancará y se volverá anóxico, y los sistemas NFT se secarán.

Una pauta comúnmente citada para sistemas acuapónicos densamente abastecidos es el ciclo del agua dos veces por hora. Por ejemplo, si una unidad acuapónica tiene un volumen total de agua de 1 000 litros, el caudal de agua debe ser de 2 000 litros/h, de modo que cada hora el agua se cile dos veces. Sin embargo, a bajas densidades de población, esta tasa de rotación es innecesaria, y el agua solo necesita ser recortada una vez por hora. Existen tres métodos comúnmente utilizados para mover agua a través de un sistema: bombas impulsoras sumergibles, transporte aéreo y potencia humana.

Bomba de agua del impulsor sumergible

Muy comúnmente, una bomba de agua sumergible tipo impulsor se usa como el corazón de una unidad acuapónica, y se recomienda este tipo de bomba (Figura 4.41).

Se podrían usar bombas externas, pero requieren más fontanería y son más apropiadas para diseños más grandes. Es preferible utilizar bombas de agua de alta calidad para garantizar una larga vida útil y eficiencia energética. Las bombas de alta calidad mantendrán su capacidad de bombeo y eficiencia durante al menos 1-2 años, con una vida útil total de 3 a 5 años, mientras que los productos inferiores perderán su potencia de bombeo en un tiempo más corto, lo que reducirá significativamente los flujos de agua. En cuanto al caudal, las unidades de pequeña escala descritas en esta publicación necesitan un caudal de 2 000 litros/h a una altura de cabeza de 1,5 metros; una bomba sumergible de esta capacidad consumiría 25-50 W/h. Una aproximación útil para calcular la eficiencia energética de las bombas sumergibles es que una bomba puede mover 40 litros de agua por hora por cada vatio por hora consumida, aunque algunos modelos reclaman el doble de esta eficiencia.

Al diseñar la plomería para la bomba, es importante darse cuenta de que la potencia de bombeo se reduce en cada instalación de tubería; hasta un 5 por ciento del caudal total se puede perder en cada conexión de tubería cuando el agua es forzada. Por lo tanto, use el número mínimo de conexiones entre la bomba y los tanques de peces. También es importante tener en cuenta que cuanto menor sea el diámetro de las tuberías, mayor será la pérdida del flujo de agua. Un tubo de 30 mm tiene el doble de caudal que un tubo de 20 mm incluso si se sirve desde bombas con la misma capacidad. Además, una tubería más grande no requiere ningún mantenimiento para eliminar la acumulación de sólidos que se acumulan en el interior. En términos prácticos, esto se traduce en ahorros significativos en electricidad y costes operativos. Cuando instale una unidad acuapónica, asegúrese de colocar la bomba sumergible en un lugar accesible, ya que es necesaria una limpieza periódica. De hecho, el filtro interno necesitará limpieza cada 2-3 semanas. Las bombas de agua sumergible se romperán si se ejecutan sin agua; nunca se seca una bomba.

Transporte aéreo

El transporte aéreo es otra técnica de elevación de agua (Figura 4.42). Utilizan una bomba de aire en lugar de una bomba de agua. El aire se ve obligado al fondo de una tubería dentro del tanque de peces, se forman burbujas y estallan, y durante su ascenso a la superficie las burbujas transportan agua con ellas. Una ventaja es que el transporte aéreo puede ser más eficiente desde el punto de vista eléctrico, pero solo a pequeñas alturas de cabeza (30-40 cm). Los elevadores de aire ganan potencia en tanques más profundos, y son mejores a una profundidad superior a un metro. Un valor añadido es que los transportadores aéreos no obstruyen la forma en que lo hacen las bombas sumergibles de tipo impulsor. Además, el agua también se oxigena a través del movimiento vertical operado por las burbujas de aire. Sin embargo, el volumen de aire bombeado debe ser adecuado para mover el agua a lo largo de la tubería. Las bombas de aire generalmente tienen una vida útil más larga que las bombas de agua sumergibles. El principal beneficio proviene de una economía de escala: se puede comprar una sola bomba de aire para la aireación y la circulación de agua, lo que reduce la inversión de capital en una segunda bomba.

Poder humano

Algunos sistemas acuapónicos han sido diseñados para utilizar el poder humano para mover el agua (Figura 4.43).

El agua se puede levantar en cubos o mediante poleas, bicicletas modificadas u otros medios. Un tanque de cabecera se puede llenar manualmente y dejar que se drene lentamente a lo largo del día. Estos métodos sólo son aplicables a sistemas pequeños y sólo deben tenerse en cuenta cuando la electricidad no esté disponible o no sea fiable. A menudo, estos sistemas tendrán un bajo DO y una mezcla insuficiente de nutrientes, aunque pueden utilizarse con éxito junto con algunas técnicas modificadas que se discuten en el Capítulo 9.

Aireación

Las bombas de aire inyectan aire en el agua a través de tuberías de aire y piedras de aire que se encuentran dentro de los tanques de agua, aumentando así los niveles de DO en el agua (Figura 4.44).

La DO adicional es un componente vital de las unidades NFT y DWC. Las piedras de aire se encuentran al final de la línea de aire y sirven para difundir el aire en burbujas más pequeñas (Figura 4.45). Las burbujas pequeñas tienen más superficie y, por lo tanto, liberan oxígeno en el agua mejor que las burbujas grandes; esto hace que el sistema de aireación sea más eficiente y contribuye a ahorrar costes. Se recomienda utilizar piedras de aire de calidad para obtener las burbujas de aire más pequeñas. Se producirá biofouling, y las piedras de aire deben limpiarse regularmente primero con una solución de cloro para eliminar los depósitos bacterianos y luego, si es necesario, con un ácido muy suave para eliminar la mineralización, o reemplazarse, cuando el flujo de burbujas es inconsistente. Las bombas de aire de calidad son un componente insustituible de los sistemas acuapónicos, y muchos sistemas se han salvado del colapso catastrófico debido a la abundancia de DO. Si es posible, es preferible usar una bomba de aire AC/DC combinada en caso de escasez de electricidad, porque cuando se desconecta de la alimentación de CA durante una interrupción, las baterías de CC cargadas pueden continuar funcionando.

Sistemas de aireación de tamaño

Para las unidades de pequeña escala, con cerca de 1 000 litros de acuarios, se recomienda colocar al menos dos líneas de aire, también llamadas inyectores, con piedras de aire en la pecera, y un inyector en el recipiente de biofiltro. Para comprender el volumen de aire que ingresa al sistema, vale la pena medir el caudal. Para ello, simplemente invierta un dispositivo de medición volumétrico (una botella de 2 litros, una taza medidora, un vaso graduado) en la pecera. Con la ayuda de un asistente, comience un cronómetro al mismo tiempo que se inserta la piedra de aire burbujeante en el dispositivo de medición. Detenga el cronómetro cuando el contenedor esté lleno de aire. A continuación, determine el caudal en litros por minuto utilizando una relación. El objetivo para los sistemas descritos aquí es 4-8 litros/min para todas las piedras de aire combinadas. Siempre es mejor tener DO extra en lugar de no suficiente.

Intente colocar piedras de aire para que no vuelvan a suspender los sólidos sedimentadores, evitando así su eliminación a través del desagüe central.

Sifones Venturi

De baja tecnología y fácil de construir, los sifones Venturi son otra técnica para aumentar los niveles de DO en acuapónica. Esta técnica es especialmente valiosa en los canales DWC. En pocas palabras, los sifones Venturi utilizan un principio hidrodinámico que tira del aire desde el exterior (aspiración) cuando el agua presurizada fluye con una velocidad más rápida a través de una sección de tubería de un diámetro menor. Con el flujo de agua constante, si el diámetro de la tubería disminuye la velocidad del agua debe aumentar, y esta velocidad más rápida crea una presión negativa. Los sifones Venturi son secciones cortas de tubería (20 mm de diámetro, 5 cm de longitud) insertadas dentro de la tubería de agua principal de un diámetro mayor (25 mm). A medida que el agua en la tubería principal se ve forzada a través de la sección más estrecha, crea un efecto de chorro (Figura 4.46). Este efecto de chorro absorbe el aire circundante a la corriente de agua a través de un pequeño orificio cortado en el tubo de constricción exterior. Si el sifón Venturi está bajo el agua, el pequeño orificio se puede conectar a una longitud de tubo que está expuesto a la atmósfera. Los sifones Venturi se pueden integrar en cada tubería de entrada en canales DWC, lo que aumentará el contenido de DO del canal. También pueden servir como redundancia para la aireación de los tanques de peces si falla la bomba de aire. Consulte la sección Lectura adicional para obtener más fuentes de información.

Depósito de sumidero

El tanque de sumidero es un tanque de recolección de agua en el punto más bajo del sistema; el agua siempre corre cuesta abajo hasta el sumidero (Figura 4.47).

Esta es a menudo la ubicación de la bomba sumergible. Los tanques de sumidero deben ser más pequeños que los tanques de peces y deben ser capaces de contener entre un cuarto y un tercio del volumen de la pecera. En el caso de las camas de medios de reflujo y flujo, el sumidero debe ser lo suficientemente grande como para contener al menos todo el volumen de agua en los lechos de cultivo (ver sección 4.3). Los tanques de sumidero externos se utilizan principalmente en unidades de lecho de medios; sin embargo, para las unidades DWC, el canal hidropónico real se puede utilizar también como tanque de sumidero o casa de bombeo. Aunque útil, no es un componente esencial del sistema, y muchos diseños no emplean un tanque de sumidero externo. Las unidades muy pequeñas, con tanques de hasta 200 litros, pueden simplemente bombear agua desde el tanque de peces hasta las camas de cultivo, desde donde el agua fluye de nuevo hacia abajo en el tanque de peces. Sin embargo, para unidades más grandes es muy útil tener un sumidero.

Un método común de acuapónica, y el que se recomienda aquí, es colocar la bomba en el tanque del sumidero. Un acrónimo comúnmente utilizado describe los puntos clave de este diseño, que es: altura constante en el tanque de peces - bomba en el tanque de sumidero (CHIFT- PIST). El uso de este método significa que las pérdidas de agua, incluidos los componentes de evaporación y fugas, solo se manifiestan dentro del tanque de sumidero y no afectan el volumen de la pecera. A continuación, es sencillo medir las pérdidas normales de evaporación y calcular con qué frecuencia el agua necesita reposición, y puede determinarse inmediatamente si hay una fuga. Tal vez lo más importante, cualquier fuga en el sistema hidropónico no dañará a los peces. En la sección 9.2 se analiza la seguridad de los niveles del agua de diferentes maneras.

Materiales de fontanería

Cada sistema requiere una selección de tubos de PVC, conexiones y accesorios de PVC, mangueras y tubos (Figura 4.48). Estos proporcionan los canales para que el agua fluya hacia cada componente. También se necesitan válvulas de mamparo, Uniseals® (en adelante Uniseal), sellador de silicona y cinta de teflón. Los componentes de PVC se conectan de forma permanente mediante cemento de PVC, aunque el sellador de silicona se puede utilizar temporalmente si la plomería no es permanente y las juntas no están bajo alta presión de agua. Además, se necesitan herramientas generales como martillos, taladros, sierras de mano, sierras eléctricas, cintas de medición, alicates, alicates de bloqueo de canal, destornilladores, niveles, etc. Una herramienta especial es una sierra de agujero y/ o una broca de pala, que se utiliza en un taladro eléctrico para hacer agujeros de hasta 8 cm, necesarios para insertar el tuberías en los tanques de peces y filtros, así como para hacer agujeros en el PVC o poliestireno crecen camas en sistemas NFT y DWC. El apéndice 8 contiene una lista detallada de los materiales necesarios para cada unidad descrita en esta publicación.

Asegúrese de que las tuberías y tuberías utilizadas en el sistema nunca se hayan utilizado previamente para contener sustancias tóxicas. También es importante que la plomería utilizada sea de calidad alimentaria para evitar posibles filtraciones de productos químicos en el agua del sistema. También es importante usar tuberías que sean negras y/o no transparentes a la luz, lo que evitará que las algas crezcan.

Kits de prueba de agua

Las pruebas simples de agua son un requisito para cada unidad acuapónica. Los kits de prueba de agua dulce codificados por colores están disponibles, bastante económicos y fáciles de usar, y por lo tanto se recomiendan. Estos se pueden comprar en tiendas de acuarios o en línea. Estos kits incluyen pruebas de pH, amoníaco, nitrito, nitrato, GH y KH (Figura 4.49).

Asegúrese de que los fabricantes son fiables y de que la fecha de caducidad sigue siendo válida. Otros métodos incluyen medidores digitales o tiras de prueba. Si utiliza medidores digitales para pH o nitrato, asegúrese de calibrar las unidades según las instrucciones del fabricante. Un termómetro es necesario para medir la temperatura del agua. Además, si existe riesgo de agua salada en el agua fuente, vale la pena un hidrómetro barato o un refractómetro más preciso pero más caro. En la sección 3.3.6 se incluyen más detalles sobre el uso de kits de ensayo colorimétricos.

*Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus y Alessandro Lovatelli, Small scale aquaponic food production, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproducido con permiso. *