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¿Cuánto oxígeno requiere mi recinto de cultivo?


Consideramos al oxígeno el más peligroso y silencioso de los enemigos del cultivo intensivo de peces, y del correcto monitoreo de su concentración, suministro y administración depende en mayor parte la supervivencia y salud de los ejemplares sometidos a cultivo.


Germán Robaina G.

robainag@gmail.com


Mediante la aireación mecánica transferimos oxígeno atmosférico al agua de nuestros estanques para garantizar la sobrevivencia y salud de nuestros peces, y mantener un nivel de saturación de oxígeno por lo menos en un 50% es indispensable para no someter los animales a largos períodos de estrés con la consecuente pérdida de crecimiento, un aumento de la conversión alimenticia y una caída de su capacidad inmunológica.

Las dimensiones y número de los aireadores mecánicos a utilizar en nuestro desarrollo vienen determinados por la demanda total de oxígeno (DTO) de nuestros recipientes de cultivo, sean estos tanques o lagunas, y esta demanda proviene de tres fuentes consumidoras de oxígeno:

  • El fitoplancton presente en la columna de agua -que produce oxígeno durante el día y lo consume durante la noche, conjuntamente con los sólidos en suspensión (suspensión, disueltos y/o coloidales).
  • La materia orgánica sedimentada (heces, alimento no consumido, animales muertos, etc.) que se deposita en el fondo de los recipientes.
  • La respiración de los ejemplares sometidos a cultivo.

Sin embargo, un cálculo adecuado del requerimiento de oxígeno en nuestro recipiente de cultivo no es siempre tarea fácil y exacta.

La abundancia del fitoplancton dependerá fuertemente del sistema de cultivo utilizado y el tiempo de permanencia del agua en el recipiente para que dé tiempo para que este florezca.

Los sólidos en suspensión son aquellos que pueden ser visibles (aportan turbidez al agua) y se pueden retener mediante filtración (filtros con tamaño de poro entre 0.45–0.20 μm), mientras que los sólidos disueltos son aquellos que quedan al utilizar un filtro de 0.20 μm o menos, mientras que los sólidos coloidales son aquellos que pueden atravesar un filtro de papel, no son sedimentables y su tamaño puede variar entre 0.001–1.000 μm.

El nivel de sedimentos en los fondos del recipiente dependerá fuertemente de la biomasa sometida a cultivo, los niveles de alimentación y el sistema de cultivo (lenticos o loticos), siendo obligatorio recordar que aproximadamente el 5% en peso del alimento suministrado a nuestros peces, no es ingerido (perdidas por manejo) y cerca de un 15% del alimento suministrado se transforma en heces. Así, se estima que aproximadamente un 20% del alimento suministrado se transforma en sedimentos que requieren ser oxidados con el correspondiente consumo del oxígeno.

Como ejemplo de la importancia de este parámetro podemos decir que una batería de 12 recipientes de cultivo de tilapias de 100 m3 de capacidad c/u, sembrado a razón de 50 ejm/m3, albergaría no menos de 1.900 kg c/u en su fase final, que con una Tasa de Conversión de 1:1.4, habrían generado no menos de 53,55 Kg c/u de sedimentos en 6 meses de cultivo (107 kg mensuales de desechos orgánicos como promedio).

Esta materia orgánica engloba principalmente proteínas (40–60%), carbohidratos (25–50%), y aceites y grasas (8–12%), además de urea y un largo número de moléculas orgánicas sintéticas más o menos complejas que deben ser obligatoriamente ser removidas con la ayuda de la corriente de agua, por aspirado de los fondos del recipiente de cultivo, u oxidados con el correspondiente consumo de oxígeno.

En términos generales se estima que la concentración mínima de oxígeno disuelto en un recipiente para garantizar la adecuada oxidación de la materia orgánica presente en el agua y los sedimentos debe mantenerse en 2,0 y 4,0 mg O2/l/h, lo cual supone que para garantizar la oxidación de la materia orgánica en suspensión y/o depositada en sus fondos, a razón de 4 mg/l/h. (4 mg/l/h x 1.200.000 l) uno 4,8 kg/h de oxígeno.

Por otra parte, la demanda biológica del oxígeno correspondiente a los procesos de respiración de la biomasa sometida a cultivo variará según la especie, la temperatura del agua, y el peso de los ejemplares según la siguiente tabla elaborada para la tilapia.

Así, para la misma batería de recipientes de cultivo utilizada anteriormente, con una biomasa de 1.912,5 kg de tilapias por recipiente de cultivo, se genera un consumo de oxígeno estimado en 5,67 kg/h según los siguientes cálculos si suponemos una temperatura de 30°C.

1.912,5 Kg x 247 = 472.387,5 mg/h

472.385,5 mg/h = 0,472 kg/h

0,472 kg/h x 12 = 5,67 kg/h

Si a esta cifra le sumamos el oxígeno mínimo requerido para para garantizar la oxidación de la materia orgánica en suspensión y/o depositada en sus fondos, (4,8 kg/h), obtenemos una demanda final teórica estimada de oxígeno de 10,47 kg/h.

Ahora bien, a diferencia de los cultivos que se desarrollan en lagunas con fondos de tierra y escasa recirculación, la demanda total de oxígeno (DTO) las unidades de cultivo que se desarrollan en modernos tanques y lagunas recubiertas con geomembrana y dotados de un elevado nivel de recirculación que les permite desplazar el exceso de sedimentos sedimentados con ese flujo de agua, el vaciado parcial de los recipientes y/o el aspirado de sus fondos, pueden entonces estar más fuertemente influenciadas por la respiración de los ejemplares sometidos a cultivo que por la respiración fitoplanctónica y la concentración de sólidos en suspensión y/o los fondos, motivo por el cual es altamente recomendado garantizar una adecuada recirculación y una limpieza frecuente de los fondos de los recipientes para mantener una adecuada concentración de oxígeno en el agua de cultivo.

Los aireadores mecánicos son los equipos más utilizados para mantener el oxígeno disuelto a los niveles más adecuados (encima del 50% y por debajo del 20% de sobresaturación) en los cultivos semi intensivos e intensivos.

La eficiencia de estos equipos viene dada por la cantidad de kilos de oxígeno que logran transferir por hora de funcionamiento (SOTR expresada en kg O2/h), sin embargo, estos cálculos no son matemáticamente exactos, ni de fácil desarrollo por productores no muy familiarizados con el tema.

Cuando el fabricante o distribuidor nos ofrece un valor SOTR, no encontraremos inconveniente alguno para estimar nuestros requerimientos, pero cuando nos ofrecen un valor de cfm (pie cúbico por minuto), como ocurre en la mayoría de las casas distribuidoras de equipos tipo blowers, debemos realizar algunos cálculos que nos permitirán estimar la capacidad del equipo requerido para cubrir nuestras necesidades.

Así, para estimar la prestación de un generador tipo blowers del cual se reporta una prestación de 80 cfm a una determinada profundidad del agua, y una eficiencia del 70%, recurrimos a los siguientes cálculos:

80 cfm x 1,699 = 135,92 m3/h

135,92 m3/h x 0,70 = 95,14 m3/h

95,14 m3/h x 0,21 = 19,98 m3 O2/h

19,98 m3 O2/h x 1,35 = 26,97 kg O2/h

Lo cual quiere decir que nuestro blowers posee una capacidad para generar 26,97 kg O2/h, que en nuestro ejemplo de 12 tanques equivalen a 2,25 kg O2/h por cada tanque de cultivo.

Sin embargo, debemos tener en cuenta que los generadores tipo blowers se instalan fuera del recinto de cultivo, la prestación reportada por el fabricante es el máximo valor obtenido en las pruebas de evaluación realizados a máxima capacidad, y que el aire por ellos generado se ve fuertemente afectado por la fricción de las tuberías de conducción a lo largo de todo el trayecto existente entre su ubicación y los recipientes de cultivo.

Debido a esta capacidad de presión limitada, es muy importante utilizar piedras difusoras de buena calidad y la menor resistencia al aire posible, determinar la mejor ubicación para la instalación del equipo, reduciendo al máximo las distancia entre el equipo y los recipientes de cultivo, y que la tubería de distribución de aire no afecte el libre paso de aire. Un diámetro de tubería insuficiente restringirá el flujo de aire, reducirá el volumen de aire producido, la presión disponible en las salidas de aire, aumentará la temperatura de funcionamiento del soplador y aumentará el consumo de electricidad.

Por todo lo anterior, se recomienda, una vez estimados los requerimientos de nuestro sistema (DTO), al menos duplicar o triplicar la capacidad de los equipos a adquirir para garantizar su optimo desempeño, y recordar que siempre será preferible cubrir nuestros requerimientos totales de oxígeno a partir de dos (2) equipos de menor capacidad que uno de alta capacidad, y recordar que nuestro equipo de aireación, cualquiera que sea el tipo seleccionado, no aportará más oxígeno al agua de cultivo si el nivel de oxígeno en ella se encuentra a nivel de saturación.

Debido a que la tasa de transferencia de oxígeno depende del nivel de saturación y la temperatura, un aireador solo transferirá su tasa de oxígeno máxima anunciada cuando el nivel de oxígeno en el agua está cerca de cero.

Basado en:

  1. Pentair, 2020.  Master Catalog 40th Edition.
  2. Vinatea, L. 2020. Webinar mayo 2020.
  3. Buitrón M. G., Reino S. C. & Carrera M. J. S/F. Tecnologías biológicas aerobias aplicadas al tratamiento de aguas.
  4. Malpartida P., J. S/F. Piscicultura y Aireación.
  5. Cálculos propios.

Germán Robaina G. es colaborador destacado de Mundo Agropecuario

Este trabajo fue enviado por el autor o autores para Mundo Agropecuario, en caso que se desee reproducir le agradecemos se destaque el nombre del autor o autores y el de Mundo Agropecuario, redireccionando hacia el artículo original.

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