Cálculos y relaciones de componentes

Los sistemas acuapónicos deben ser equilibrados. Los peces (y por lo tanto, los alimentos para peces) necesitan suministrar nutrientes adecuados para las plantas; las plantas necesitan filtrar el agua para los peces. El biofiltro debe ser lo suficientemente grande como para procesar todos los residuos de peces, y se necesita suficiente volumen de agua para hacer circular este sistema. Este equilibrio puede ser complicado de lograr en un nuevo sistema, pero esta sección proporciona cálculos útiles para estimar los tamaños de cada uno de los componentes.

Área de cultivo de plantas, cantidad de alimento para peces y cantidad de peces

La forma más exitosa de equilibrar un sistema aquapónico es utilizar la relación de velocidad de alimentación descrita en la Sección 2.1.4. Esta proporción es el cálculo más importante para la acuapónica para que los peces y las plantas puedan prosperar simbióticamente dentro del ecosistema aquapónico.

La relación calcula la cantidad de alimento para peces que debe añadirse cada día al sistema, y se calcula en función de la superficie disponible para el crecimiento de las plantas. Esta proporción depende del tipo de planta que se cultiva; las verduras fructíferas requieren alrededor de un tercio más de nutrientes que las hojas verdes para apoyar el desarrollo de flores y frutos. El tipo de alimento también influye en la relación de velocidad de alimentación, y todos los cálculos que se proporcionan aquí suponen un alimento para peces estándar de la industria con 32 por ciento de proteínas.

| **Plantas verdes frondosas | **Verduras fructíferas | | — | — | | 40-50 g de piensos para peces por metro cuadrado y día | 50-80 g de piensos para peces por metro cuadrado y día |

El primer paso recomendado en el cálculo es determinar cuántas plantas se desean. En promedio, las plantas se pueden cultivar con la densidad de siembra que se muestra a continuación (Figura 8.1). Estas cifras son sólo promedios, y existen muchas variables dependiendo del tipo de planta y tamaño de cosecha, por lo que sólo deben utilizarse como pautas.

| **Plantas verdes frondosas | Verduras fructíferas | | — | — | | 20-25 plantas por metro cuadrado | 4-8 plantas por metro cuadrado |

Una vez elegido el número deseado de plantas, es posible determinar la cantidad de superficie de cultivo necesaria y, en consecuencia, determinar la cantidad de alimento para peces que debe añadirse al sistema todos los días.

Una vez calculadas las cantidades de superficie de cultivo y alimento para peces, es posible determinar la biomasa de los peces necesarios para comer este alimento para peces. Los peces de diferentes tamaños tienen diferentes requisitos y regímenes de alimentación, esto significa que muchos peces pequeños comen tanto como unos pocos peces grandes. En cuanto al equilibrio de una unidad acuapónica, el número real de peces no es tan importante como la biomasa total de peces en el tanque. En promedio, para las especies discutidas en la Sección 7.4, los peces consumirán 1-2 por ciento de su peso corporal al día durante la etapa de crecimiento. Esto supone que los peces son más grandes que 50 g porque los peces pequeños comen más que los grandes, como porcentaje del peso corporal.

| Tasa de alimentación de pescados | | — | | 1-2% del peso corporal total por día |

El siguiente ejemplo muestra cómo llevar a cabo este conjunto de cálculos, determinando que, para producir 25 cabezas de lechuga por semana, un sistema acuapónico debe tener 10-20 kg de pescado, alimentado 200 gramos de alimento por día, y tener un área de crecimiento de 4 m². Los cálculos son los siguientes:

Lechuga requiere 4 semanas para crecer una vez que las plántulas son trasplantadas al sistema, y se cosechan 25 cabezas por semana, por lo tanto:

Cada 25 cabezas de lechuga requieren 1 m2 de espacio de cultivo, por lo tanto:

Cada metro cuadrado de espacio de cultivo requiere 50 g de alimento para peces al día, por lo tanto:

El pez (biomasa) en un sistema come entre 1 y 2 por ciento de su peso corporal por día,

por lo tanto:

Aunque es extremadamente útil, esta relación de alimentación es realmente sólo una guía, especialmente para unidades de pequeña escala. Hay muchas variables involucradas en esta relación, incluyendo el tamaño y tipo de pescado, la temperatura del agua, el contenido de proteínas del alimento y las demandas de nutrientes de las plantas, que pueden cambiar significativamente durante una temporada de crecimiento. Estos cambios pueden requerir que el agricultor ajuste la tasa de alimentación.

Probar el agua en busca de nitrógeno ayuda a determinar si el sistema permanece en equilibrio. Si los niveles de nitrato son demasiado bajos (menos de 5 mg/litro), aumente lentamente la velocidad de alimentación por día sin sobrealimentar a los peces. Si los niveles de nitrato son estables, entonces puede haber deficiencias en otros nutrientes y puede ser necesario suplementar especialmente para calcio, potasio y hierro. Si los niveles de nitrato están aumentando, será necesario realizar intercambios ocasionales de agua a medida que el nitrato aumente por encima de 150 mg/litro. El aumento de los niveles de nitrato sugiere que la concentración de otros nutrientes esenciales es adecuada.

Volumen de agua

El volumen de agua es más importante para el aspecto acuícola de la acuapónica. Diferentes densidades de población afectan el crecimiento y la salud de los peces, y son una de las causas más comunes del estrés de los peces. Sin embargo, el volumen total de agua no afecta al componente hidropónico, excepto que con grandes volúmenes de agua se necesita más tiempo para que el agua acumule una concentración sustancial de nutrientes durante el ciclo inicial. Por lo tanto, si una unidad tiene un volumen de agua relativamente grande, el único impacto es que tardaría más tiempo en alcanzar las concentraciones óptimas de nutrientes para las plantas. Los grandes volúmenes de agua ayudan a mitigar los cambios en la calidad del agua, pero pueden enmascarar los problemas durante más tiempo. El método DWC siempre tiene un volumen total de agua más alto que las camas NFT o medios de comunicación.

La densidad máxima recomendada es de 20 kg de pescado por 1 000 litros de agua (pecera). Las unidades de pequeña escala descritas en esta publicación tienen alrededor de 1 000 litros de agua y deben contener entre 10 y 20 kg de pescado. Las mayores densidades de almacenamiento requieren técnicas de aireación más sofisticadas para mantener los niveles de DO estables para los peces, así como un sistema de filtración más complejo para hacer frente a los residuos sólidos. Se recomienda encarecidamente a los nuevos agricultores acuapónicos que no superen la densidad de población de 20 kg por 1 000 litros. Este es el caso en el que no se garantiza un suministro constante de electricidad, ya que una breve interrupción puede matar a todos los peces en una hora a altas densidades de población. Esta misma densidad de almacenamiento se aplica a cualquier tanque de tamaño superior a 500 litros; basta con utilizar esta relación para calcular la densidad máxima de almacenamiento para el volumen de agua dado. Si el tanque es inferior a 500 litros, reduzca la densidad de la población a la mitad, o a 1 kg por cada 100 litros, aunque no se recomienda cultivar pescado para su consumo en un tanque inferior a 500 litros. Como referencia, una tilapia media pesa 500 g al tamaño de la cosecha y 50 g al tamaño de la media.

| Densidad de las poblaciones de pescados | | — | | 10-20 kg de pescado por 1 000 litros de agua |

Requisitos de filtración: biofiltro y separador mecánico

La cantidad de biofiltración necesaria en acuapónica está determinada por la cantidad de alimento que ingresa al sistema diariamente. La consideración principal es el tipo de material biofiltro y la superficie de ese medio. Cuanto mayor sea la superficie, mayor será la colonia bacteriana que puede hospedarse y más rápido se convierte el amoníaco en nitrato. Se proporcionan dos proporciones, una para la grava volcánica que se encuentra en las camas de medios, y otra para las Bioballs® que se encuentran en las unidades NFT y DWC. Este cálculo debe considerarse como mínimo, y el exceso de biofiltración no daña el sistema, sino que hace que el sistema sea más resistente contra los picos de amoníaco y nitrito. Los biofiltros deben ser sobredimensionados si se sospecha que las bajas temperaturas pueden afectar la actividad bacteriana. El apéndice 4 contiene más información sobre el dimensionamiento de los biofiltros y el cálculo del volumen requerido.

| Material de biofiltría | **Superficie específica (m²/m³) ** | **Volumen requerido (litros/g de pienso) ** | | — | — | — | | Grava volcánica | 300 | 1 | | Bioballs® | 600 | 0.5 |

El separador mecánico debe dimensionarse en función del volumen de agua. En general, el separador mecánico debe tener un volumen del 10-30 por ciento del tamaño del tanque de peces. Se necesitan filtros mecánicos tanto para los sistemas NFT como para los sistemas DWC, así como para los sistemas de lecho de medios con altas densidades de almacenamiento (\ > 20 kg/1 000 litros).

Resumen de los cálculos de componentes

• La relación de velocidad de alimentación proporciona una forma de equilibrar los componentes de un sistema acuapónico y calcular el área de plantación, el alimento para peces y la biomasa de peces.

• Relación de velocidad de alimentación para acuapónica:

• 40-50 gramos de alimento diario por metro cuadrado (hojas verdes);

• 50-80 gramos de alimento diario por metro cuadrado (verduras fructíferas).

• Tasa de alimentación de los peces: 1-2 por ciento de su peso corporal por día.

• Densidad de peces: 10-20 kg/1 000 litros.

• Volumen de biofiltración:

• 1 litro por gramo de alimento diario (cenizas en camas de medios)

• ½ litro por gramo de alimento diario (Bioballs® en NFT y DWC)

En el cuadro 8.1 se resumen las cifras y ratios clave para el diseño de unidades de base de medios a pequeña escala, NFT y DWC. Es importante tener en cuenta que las cifras son sólo guías, ya que otros factores externos (por ejemplo, las condiciones climáticas, el acceso a un suministro constante de electricidad) pueden cambiar el diseño sobre el terreno. Tenga en cuenta las notas a pie de página que explican las cifras y la aplicabilidad de cada columna por método aquapónico.

TABLA DE ##### 8.1

Guía práctica de diseño de sistemas para unidades acuapónicas de pequeña escala

Notas:

^1. La densidad de pescado recomendada se basa en una densidad máxima de 20 kg/1 000 litros. Las densidades más altas son posibles con una mayor aireación y filtración mecánica, pero esto no se recomienda para principiantes.

^2. La tasa de alimentación recomendada es del 1 por ciento del peso corporal por día para los peces de más de 100 g de masa corporal. La tasa de alimentación es: 40-50 g/m² para verduras frondosas; y 50-80 g/m² para fructificar verduras.

^3. Los volúmenes para el separador mecánico y el biofiltro deben ser del 10 al 30 por ciento del volumen total de los acuarios. En realidad, la elección de los contenedores depende de su tamaño, costo y disponibilidad. Los biofiltros solo son necesarios para las unidades NFT y DWC; los separadores mecánicos son aplicables a las unidades NFT, DWC y las unidades de cama media con una densidad de pescado superior a 20 kg/1 000 litros.

^4. Estas cifras suponen que las bacterias están en condiciones óptimas todo el tiempo. De lo contrario, durante un cierto período (invierno), es posible que deba añadirse medios de filtración adicionales como búfer. Se proporcionan diferentes valores para los dos medios de biofiltro más comunes en función de su superficie específica respectiva.

^5. Las cifras para el espacio de cultivo de plantas incluyen solo verdes frondosos. La fructificación de las verduras tendría un área ligeramente inferior.

*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. *