Libro de Recirculación
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Sistemas de Recirculación para la Acuicultura AUTORES Michael B. Timmons Cornell University, Biological and Environmental Engineering Department, 302 Riley-Robb Hall, Ithaca, NY 14853 James M. Ebeling Freshwater Institute, PO Box 1889, Shepherdstown, WV 25443 Fred W. Wheaton University of Maryland, Biological Resources Engineering Department 1439 Animal Science Building, College Park, MD 20742 Steven T. Summerfelt Freshwater Institute, PO Box 1889, Shepherdstown, WV 25443 Brian J. Vinci Freshwater Institute, PO Box 1889, Shepherdstown, WV 25443 EDICIÓN EN ESPAÑOL Gustavo Parada Rebolledo Fundación Chile, Parque Antonio Rabat Sur 6165, Vitacura, Santiago Martin Hevia Werkmeister Fundación Chile, Parque Antonio Rabat Sur 6165, Vitacura, Santiago Sistemas de Recirculación para la Acuicultura Fundación Chile, 2002 Registro Propiedad Intelectual Nº 126.705 ISBN 956-8200-00-2 La edición original fue publicada en Estados Unidos de América bajo el título “Recirculating Aquaculture Sistems”, Primera edición 2001, ISBN 0-9712646-0-0 Segunda edición 2002, ISBN 0-9712646-1-9 Todo los derechos reservados. Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida, ni archivada en sistemas de almacenamiento electrónico, o transmitida, ya sea en forma electrónica, mecánica, por fotocopia, o por cualquier otro medio, sin el permiso escrito del editor. No se asumen responsabilidades por lesión o daño a las personas o propiedad, ya sea por el resultado del uso de los productos generados a través de las tecnologías descritas, negligencia o cualquier otra razón; o por el uso de métodos, tecnologías, instrucciones o ideas contenidas en este material. Editado en español por Fundación Chile Avenida Parque Antonio Rabat Sur 6165, Vitacura, Santiago Teléfono: (56-2) 2400364 Fax: (56-2) 2419394 e-mail: [email protected] Impreso en Chile por Quebecor World Chile S.A. TABLA DE CONTENIDOS Prólogo a la Primera Edición en Español ................................................ Agradecimientos......................................................................................... Prólogo de la Versión Original ................................................................. Introducción a la Tecnología de Recirculación para la Acuicultura 1.0 Antecedentes ........................................................................ 1.1 La Acuicultura No es para Todos......................................... 1.2 Resumen de Algunos Casos................................................. 1.3 Otras Experiencias ............................................................... 1.4 La Visión Optimista............................................................. 1.5 Visión General de los SRA .................................................. 1.6 Requerimientos de Agua, Uso y Conservación.................... 1.7 Dinámicas de Mercado......................................................... 1.8 Interacción Entre Objetivos, Recursos, Estrategia de Negocios y Diseño......................................................... 1.9 Terminología y Nomenclatura ............................................. 1.10 Sitios Web de Referencia..................................................... 1.11 Resumen............................................................................... i iii v Capítulo 1: 1 1 2 3 4 6 7 10 13 15 16 17 Capítulo 2: 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Calidad de Agua Introducción ......................................................................... Propiedades Físicas .............................................................. Normas de Calidad de Agua ................................................ Requerimientos de Cantidad de Agua.................................. Fuentes de Agua................................................................... Parámetros de Calidad de Agua ........................................... Mediciones........................................................................... 19 20 21 24 28 29 39 Capítulo 3: 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Mecánica de Fluidos y Bombas Mecánica de Fluidos ............................................................ Pérdidas por Fricción ........................................................... Pérdidas Dinámicas.............................................................. Determinación del Flujo ...................................................... Bombas y Bombeo ............................................................... Bombas Elevadoras por Aire ............................................... 47 51 56 65 72 80 Capítulo 4: 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Balance de Masas, Tasas de Carga y Crecimiento de Peces Introducción ......................................................................... 87 Términos de Producción ...................................................... 95 Valores Límites de Calidad de Agua ................................... 95 Crecimiento de los Peces ..................................................... 103 Ejemplos de Diseño ............................................................. 107 xiii xiv Tabla de Contenidos Capítulo 5: 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 Unidades de Cultivo Introducción ......................................................................... Densidad de Cultivo............................................................. Ingeniería de Estanques de Cultivo...................................... Estanques Circulares ............................................................ Drenaje Doble Diseñado por Cornell................................... Raceways ............................................................................. Temas Sobre Capacidad de Carga ....................................... Temas de Manejo de Existencias ......................................... Temas de Escala................................................................... Mecanismos para el Retiro de Mortalidades........................ 117 117 122 123 137 143 149 151 152 153 Capítulo 6: 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Captura de Sólidos Generalidades....................................................................... Balance de Sólidos ............................................................... Parámetros Básicos de Diseño para Estanques Circulares... Generación de Sólidos ......................................................... Características Físicas de los SST........................................ Mecanismos de Remoción ................................................... 157 159 161 162 162 164 Capítulo 7: 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 Biofiltración Introducción ......................................................................... Nitrificación ......................................................................... Biofiltros .............................................................................. Consideraciones de Ingeniería ............................................. Biofiltro de Lecho Fluidizado de Arena............................... Biofiltro de Gránulos Flotantes............................................ Ejemplo de Diseño de Filtro de Gránulos Flotantes ............ Ejemplo de Diseño de la Torre de Percolación.................... 207 207 214 225 228 247 249 252 Capítulo 8: 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 Transferencia de Gases Introducción ......................................................................... Gas Disuelto: Fundamentos ................................................. Transferencia de Gases ........................................................ Opciones de Transferencia de Gases.................................... Desgasificando: Dióxido de Carbono .................................. 259 260 268 272 286 Capítulo 9: Sistema de Monitoreo y Control 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 Introducción ......................................................................... Parámetros de Monitoreo..................................................... Sensores de Monitoreo y Opciones de Equipamiento.......... Discadores Automáticos de Teléfono .................................. Sistemas Basados en Computación...................................... Diseño del Sistema y Mantención........................................ Consejos para la Construcción............................................. 293 294 299 303 306 309 310 xv Capítulo 10: 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 Manejo y Disposición de Residuos Introducción ......................................................................... Tópicos Sobre el Manejo de Residuos................................. Manejo de Residuos............................................................. Características de los Residuos ............................................ Visión General del Manejo de Residuos.............................. Almacenaje, Espesamiento y Estabilización........................ Utilización / Disposición ..................................................... 313 314 319 320 322 322 328 Capítulo 11: Administración y Operaciones del Sistema 11.0 Introducción ......................................................................... 11.1 Sistemas de Respaldo........................................................... 11.2 Instalaciones de Laboratorio ................................................ 11.3 Instalaciones para Cuarentena.............................................. 11.4 Gestión de Residuos............................................................. 11.5 Almacenamiento: Alimentos y Sustancias Químicas .......... 11.6 Manejo de los Productos Pesqueros..................................... 11.7 El Transporte de Peces Vivos .............................................. 11.8 Depuración y Sabores Raros ................................................ 11.9 Manipulación Post Cosecha................................................. 11.10 Almacenamiento del Alimento ............................................ 11.11 Manipulación de los Peces................................................... 11.12 Mano de Obra ...................................................................... 11.13 Acceso.................................................................................. 11.14 Operaciones.......................................................................... 11.15 Operaciones Misceláneas..................................................... 11.16 Conservación de Registros y Mantenimiento ...................... 11.17 Como Recolectar, Analizar e Interpretar los Datos ............. 11.18 Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio ........................ 333 334 340 342 343 344 345 347 365 366 367 369 370 371 372 380 382 387 388 Capítulo 12: 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 389 389 392 403 409 409 416 419 Ozonización e Irradiación UV Introducción ......................................................................... Irradiación UV ..................................................................... Ozonización ......................................................................... Factores que Influencian la Eficiencia en la Desinfección .. Caracterización del Agua Residual de la Acuicultura ......... Inactivación de los Patógenos de Peces ............................... Otros Métodos de Desinfección........................................... Conclusiones ........................................................................ Capítulo 13: Manejo Sanitario de Peces 13.0 Bioseguridad ........................................................................ 421 13.1 Prácticas Para Reducir el Riesgo de Introducción de Patógenos ................................................... 423 13.2 Prácticas para Reducir la Propagación de Patógenos........... 429 xvi Tabla de Contenidos 13.2 Reduciendo la Susceptibilidad a Infección y Enfermedades.................................................... 13.4 Monitoreo y Vigilancia ........................................................ 13.5 Diagnóstico .......................................................................... 13.6 Tratamiento .......................................................................... 13.7 Quimioterapias de Acuicultura ............................................ 13.8 Cálculos de Tratamientos..................................................... 13.9 Servicios de Diagnóstico de Enfermedades de Peces .......... Capítulo 14: 14.0 14.1 14.2 14.3 Diseño del Control Ambiental Introducción ......................................................................... Transferencia de Calor ......................................................... Control de la Calidad del Aire ............................................. Consideraciones en la Construcción .................................... Capítulo 15: 15.0 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 15.9 Temas de Administración y Realidades Económicas Introducción ......................................................................... Historia del Caso de Fingerlakes Aquaculture..................... Lecciones Aprendidas .......................................................... Opciones de Inversión.......................................................... Selección de Especies .......................................................... Efectos de Escala y Riesgo .................................................. Requerimientos de Personal................................................. Costos Iniciales y Análisis Económico ................................ Economía de los SRA .......................................................... SRA para Tilapia, Lagunas de Catfish y Producción de Pollos Broiler .................................................................. Capítulo 16: Nutrición y Alimento para Peces 16.0 Introducción ......................................................................... 16.1 Administración del Alimento............................................... 16.2 Selección del Alimento ........................................................ 16.3 Cumplimiento en el Crecimiento ......................................... 16.4 Calidad del Alimento ........................................................... 16.5 Características Físicas .......................................................... 16.6 Formulación Práctica de Alimentos..................................... 16.7 Aspectos Importantes de los Alimentos para Acuicultura .. 16.8 Relaciones Fisiológicas........................................................ 16.9 Química del Agua y Necesidades Dietéticas........................ 16.10 Anatomía Funcional de la Digestión.................................... 16.11 Minerales.............................................................................. 16.12 Vitaminas ............................................................................. 16.13 Selección de Materias Primas .............................................. 16.14 Digestibilidad de los Componentes en los Alimentos ......... 16.15 Alimentos Pelletizados, Expandidos y Extruídos................. 16.16 Alimentos Flotantes ............................................................. 16.17 Resumen............................................................................... 432 433 437 446 450 454 458 461 461 466 470 475 475 477 480 481 482 484 486 488 489 497 497 499 499 502 503 505 511 515 516 520 522 526 535 543 548 551 552 xvii Capítulo 17: 17.0 17.1 17.2 Programas de Computación Visión General ..................................................................... 553 Planillas Excel...................................................................... 555 Programas Basados en DOS ................................................ 581 Capítulo 18: Acuiponía 18.0 Introducción ......................................................................... 18.1 Diseño del Sistema............................................................... 18.2 Producción de Peces ............................................................ 18.3 Subsistemas Hidropónicos ................................................... 18.4 Materiales de Construcción.................................................. 18.5 Proporciones de Componentes............................................. 18.6 Requisitos para el Crecimiento Vegetal............................... 18.7 Dinámica de Nutrientes........................................................ 18.8 Vegetales Apropiados .......................................................... 18.9 Sistemas de Producción ....................................................... 18.10 Control de Enfermedades y Pestes....................................... 18.11 Rendimiento de los Vegetales.............................................. 18.12 Perspectivas para el Futuro .................................................. 617 619 623 636 640 641 644 646 650 651 655 656 657 Referencias Bibliográficas......................................................................... 659 Apéndice...................................................................................................... Tablas A-1 Factores de Conversión para Términos Usados Comúnmente en Acuicultura. .......................................................... A-2 Factores de Conversión Sanitarios................................................... A-3 Lista Ampliada de Factores de Conversión .................................... A-4 Propiedades Físicas del Agua .......................................................... A-5 Porcentaje de Amoníaco Libre en Agua ......................................... A-6 Oxígeno Disuelto ............................................................................. A-7 Conversión de Dureza a otras Unidades de Medida ........................ A-8 Presión Atmosférica Estándar a Diferentes Altitudes...................... A-9 Propiedades Complementarias de Alcalinidad ................................ A-10 Tamaños de Orificio de la Serie U.S. de Malla por Número de Designación................................................................... A-11 Composición de Aire Seco............................................................... A-12 Solubilidad de los Cuatro Principales Gases del Agua .................... A-13 Promedios Mensuales Máximos y Mínimos de Temperaturas Exteriores . ................................................................ A-14 Resistencias Térmicas por Unidad de Superficie............................. A-15 Concentraciones Permisibles de Dióxido de Carbono ....................................................................................... A-16 Propiedades Plásticas para Varios Tipos de Cañerías...................... 695 697 698 699 708 709 710 711 711 712 713 713 713 714 715 716 717 xviii Tabla de Contenidos A-17 Tamaño y Propiedades de Cañerías de PVC Cédula 40 y 80........... A-18 Planilla de Roce y Pérdida de Carga para Cañerías de PVC cédula 40 (Schedule 40) ..................................................... A-19 Planilla de Roce y Pérdida de Carga para Cañerías de PVC cédula 80 (Schedule 80) ..................................................... A-20 Volúmenes de Estanques para Varias Alturas y Diámetros............. A-21 Temperaturas Equivalentes entre grados Celsius y Fahrenheit........ Glosario....................................................................................................... Cálculo de Volumen de Estanques Circulares ............................... Definición de Términos Usados en Acuicultura ............................ Procedimientos de Seguridad en Laboratorio ................................ Fuentes de Información para Acuicultura ...................................... 718 719 720 721 722 723 724 725 729 735 Índice........................................................................................................... 741
