SAOXEP Sistema Automatizado de Oxigenación de Estanques para el Cultivo de

Peces

Grupo de Investigación Tecnonaranjal1 Daniela Montoya2

José Alben Salinas Rojas3 Andrea Sánchez Mejía4

Jhon Fredy Sánchez Mejía5 Yamileth Sánchez Mejía6

Resumen: En la siguiente ponencia se aborda la optimización de los procesos de recirculación, oxigenación y filtración del agua en estanques para el cultivo de peces, utilizando elementos existentes dentro del cultivo, partiendo de la base de la observación y comparación del sistema utilizado en las piscinas versus los estanques, y la implementación de conceptos físicos, electrónicos y adaptación tecnológica que aumenten la calidad en la producción y fomenten la mentalidad emprendedora en los estudiantes de la Institución Educativa Naranjal. Este proyecto es desarrollado por el Grupo de Investigación Tecnonaranjal con el apoyo del Programa Ondas. Palabras clave: automatización, cultivos piscícolas, mojarra roja, oxigenación de estanques. Introducción Desde el año 2009 en la Institución Educativa Naranjal se comenzó a trabajar en un club de ciencia y tecnología, la finalidad de este club era aprender haciendo, aprender Electrónica pero aplicada al sector agropecuario, del cual la institución tiene su modalidad. Este grupo inicio con el impulso dado por el coordinador Magister Jhon Wilder Torres, y el trabajo del docente Ing. Jhon Edward Galeano, a partir del año 2010 el grupo se fortifica con la incorporación del docente Ing. José Noé Sánchez, dando nacimiento oficial al grupo de Investigación Tecnonaranjal. En el año 2012, y con el interés generado al observar el trabajo en los estanques de peces de la institución, se plantea implementar un sistema automatizado de oxigenación de estanques de peces, que le sirva a la institución y al sector agropecuario de la región.

1 Grupo de Investigación Tecnonaranjal de la Institución Educativa Naranjal, de la zona rural del municipio de Quimbaya, Departamento del Quindío, conformado por estudiantes de grado sexto a grado once; blog http://tecnonaranjal.blogspot.com/. Grupo fundado en 2010 y guiado por el docente Ing. José Noé Sánchez Sierra josenoe@misena.edu.co. 2 Estudiante del Grado Séptimo 3 Estudiante del Grado Octavo con discapacidad cognitiva. 4 Estudiante del Grado Octavo 5 Estudiante del Grado Noveno 6 Estudiante del Grado Sexto

Planteamiento del Problema El colegio tiene un énfasis agropecuario y posee dos estanques para el cultivo de peces, éstos están al servicio de la comunidad educativa, y son una fuente de ingresos. Estos estanques requieren un control permanente de recirculación y recambio de agua, que muchas veces no se puede hacer, uno de los mayores inconvenientes que se tiene es el recurso hídrico, ya que no se cuenta con un río o quebrada cercana, es así que la optimización del uso de este recurso se hace indispensable para la buena producción de peces, optimización traducida en un sistema eficiente de recirculación, aireación y filtración del agua, evitando los recambios frecuentes de la misma, sistema que debe ser autónomo, que actúe según la programación dada. Objetivo General � Implementar un sistema automatizado de oxigenación del cuerpo de agua de estanques

para peces en las instalaciones de la Institución Educativa Naranjal. Objetivos Específicos � Aprovechar las aguas lluvias para realizar el recambio de agua en el estanque. � Elaborar un programa y circuito electrónico para controlar la motobomba. � Identificar las características de cultivo y aireación en el cultivo de la tilapia roja. � Utilizar los sistemas hidráulicos existentes en la implementación del sistema optimizado

de aireación de estanques. � Realizar el montaje del sistema en el estanque pequeño del colegio7. Metodología Empleando el método científico y la metodología del Programa Ondas, se ha desarrollado este proyecto, de la siguiente manera: Observación Al analizar el manejo de los estanques y el comportamiento de los peces se tienen las siguientes observaciones: � Los peces suben frecuentemente a la superficie del agua. Esto se debe al poco nivel de

oxigeno en el agua. � El responsable del estanque no hace recambios de agua, ya que no cuenta con una

fuente de la misma cercana, por eso agrega agua directamente de la llave, esto puede ocasionar problemas debido al cloro que viene con ésta.

� Según el encargado del cultivo, este es tipo semi-intesivo, y lo quiere convertirlo en intensivo.

� La frecuencia de la visita del responsable es semanal, por tanto, en los días de clase los encargados de alimentar los peces son los estudiantes, más no se hace otra labor, es por ello, que la oxigenación del estanque esta limitada al tiempo disponible del responsable.

7 Estanque para peces en fase de Alevinos, utilizado como estanque de prueba del proyecto.

� Al medir la temperatura del agua durante una semana descubrimos que ésta se mantiene en horas de la tarde en 25° C, y en la mañana cerca de los 20° C. Esta temperatura varía de acuerdo a la temperatura ambiente.

� El agua del estanque cada vez es más verde y con poca transparencia. � El ph del agua es muy alto, alrededor de 8,2. Esta medida se hizo con el kit de medición

del ph de la piscina, según los profesores de agropecuaria, esta medida es consecuencia del poco o nulo recambio del agua, esto puede aumentar la mortandad de peces.

� En dos meses de observación los peces no han crecido lo suficiente para su venta. Hipótesis Con lo observado se plantearon varias preguntas:

� Si es importante la aireación del estanque ¿Cómo se puede mejorar? � ¿Sin necesidad de recambio, cómo se puede mantener el pH del agua en el rango

óptimo para la tilapia roja? � ¿Cómo se puede aprovechar el agua lluvia para hacer los recambios de la misma en

el estanque? � ¿Se puede aprovechar la motobomba existente para hacer un sistema de oxigenación

y filtración del agua, similar al de una piscina? � ¿Es posible utilizar un computador para realizar el control automático de la

motobomba? ¿Qué se necesita para ello? La hipótesis del proyecto surge de estas preguntas de investigación: Un sistema automático de aireación y filtrado de agua en el estanque de peces de la Institución Educativa Naranjal, mejorará la producción de la mojarra roja que en la institución se cultiva. Marco teórico La Tilapia es originaria de Africa, pertenece a la familia de los cíclidos y está representada por cerca de 100 especies pertenecientes a seis géneros diferentes. Tilapia rendalli o mojarra herbívora Extensivos: se realiza con fines de repoblamiento o aprovechamiento de un cuerpo de un cuerpo de agua determinado. La densidad está por debajo de un pez por metro cuadrado (1 pez/m2 ). Semi-intensivos: se practican en forma similar a la extensiva pero en estanques construidos por el hombre, en donde se hace abonamiento y algo de alimento de tipo casero o esporádicamente concentrados. La densidad de siembra final está entre 1 y 5 peces / m2. Intensivos: se efectúa con fines comerciales en estanques construidos. Se realiza un control permanente de la calidad de agua. La alimentación básicamente es concentrado con bajos

niveles de abonamiento. La densidad de siembra final va de 5 a 20 peces /m2 dependiendo del recambio y/o aireación suministrada al estanque. Superintensivos: aprovecha al máximo la capacidad del agua y del estanque. Se hace un control total de todos los factores y en especial a la calidad del agua, aireación y nutrición. Se utilizan alimentos concentrados de alto nivel proteico y nada de abonamiento. Las densidades de siembra finales están por encima de 20 peces/m2. Parámetros físico-químicos para el cultivo de la mojarra roja Temperatura: entre 22 a 26 ºC, fuera de la cual decae la actividad metabólica de los peces. pH: ideal entre 5 - 9, siendo ideal 7.5. Valores fuera de este rango ocasionan aletargamiento, disminución en la reproducción y el crecimiento. Para mantener el pH en este rango, es necesario encalar cuando esté ácido o hacer recambios fuertes de agua y fertilizar cuando este se toma alcalino. Cuando se incrementa el pH y se disminuye la concentración de oxígeno disuelto por exceso de alimento, de abono orgánico o de muerte masiva del fitoplancton en época de lluvias, se incrementa la concentración de amonio no ionizado (NH3) que puede ocasionar la muerte de los peces. Si le sucede esto debe hacer recambio de agua, suspender la alimentación y uso de abonos químicos. Este es uno de los principales parámetros que se debe controlar en cultivos intensivos de Mojarra roja. Se pueden sembrar hasta 4 peces por metro cuadrado, con recambio moderado, para obtener al total de siete meses de cultivo animales de 500 gramos. Se pueden tener densidades finales de cultivo de hasta 10 - 15 peces / m2 cuyos estanques reciben un recambio de agua bastante importante (60 litros por segundo). Oxígeno disuelto: mayor a 4 ppm. Existe una estrecha relación entre la concentración de oxígeno y la temperatura. En las noches lo niveles de oxígeno pueden descender a menos de 2 ppm razón por la cual los peces reducen el metabolismo. Este parámetro debe ser observado para determinar la densidad de siembra previendo así el recambio de agua necesario o la aireación suplementaria. También ocurren bajas concentraciones de oxigeno disuelto en días nublados o sombreados, o en ausencia de luz solar (por la falta de fotosíntesis). Cuando falta oxigeno en el agua, los peces suben a la superficie e intentan aspirar aire (peces boqueando, como se muestra en la figura) otros nadan de lado o se agrupan cerca de las entradas de agua fresca. Además se llega a percibir olores desagradables provenientes del agua. Factores que disminuyen el nivel de oxígeno disuelto - Descomposición de la materia orgánica. - Alimento no consumido. - Heces. - Animales muertos.

- Aumento de la tasa metabólica por el incremento en la temperatura (variación de la temperatura del día con respecto a la noche).

- Respiración del plancton (organismos microscópicos vegetales y animales que forman la cadena de productividad primaria y secundaria).

- Desgasificación: salida del oxígeno del agua hacia la atmósfera. - Nubosidad: en días opacos las algas no producen suficiente oxígeno. - Aumento de sólidos en suspensión: residuos de sedimentos en el agua, heces, etc. - Densidad de siembra. Consecuencias de las exposiciones prolongadas a valores bajos de oxígeno disuelto - Disminuye la tasa de crecimiento del animal. - Aumenta la conversión alimenticia (relación alimento consumido/aumento de peso). - Se produce inapetencia y letargia. - Causa enfermedad a nivel de branquias. - Produce inmunosupresión y susceptibilidad a enfermedades. - Disminuye la capacidad reproductiva. Recambios de agua En condiciones de cultivo semi-intensivo es necesario recambiar agua para evitar el estrés y la muerte de peces por falta de oxígeno. Para ello, diariamente se debe medir la turbidez del agua (si no se tiene medidor de oxígeno), usando el disco de Secchi que se sumerge; si ya no se observa el disco a una profundidad de 30 cm es necesario recambiar agua, al menos en un 20% si no se tiene disco Secchi puede usarse el brazo extendido, si la palma de la mano ya no se ve cuando el agua llega al codo, es necesario cambiar agua. Tipos de aireación. - Natural : caídas de agua, escaleras, chorros, cascadas, sistemas de abanico. - Mecánica: Motobombas, difusores, aireadores de paletas, aireadores de inyección de

O2, generadores de oxígeno líquido. Ventajas de una buena aireación - Permite incrementar las densidades de siembra hasta un 30% y manejar densidades más

altas por unidad de área, como en el caso del cultivo en jaulas - Se obtiene buenos rendimientos (crecimiento, conversión alimenticia, incremento de

peso y menor mortalidad). - Compensa los consumos de oxígeno demandados en la degradación de la materia

orgánica, manteniendo niveles mas constantes dentro del cuerpo de agua. - Elimina los gases tóxicos. Efecto Venturi Tubo de Venturi. El efecto Venturi (también conocido tubo de Venturi) consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en

este segundo conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822). Experimentación y Observaciones Para probar la hipótesis se desarrollaron las siguientes actividades: • Recirculación del agua usando la motobomba • Montaje del tanque de reserva para recolectar las aguas lluvias del techo de los baños • Diseño y montaje de un sistema de recirculación similar al usado en las piscinas, por un

extremo aspira y por otro inyecta el agua, adicionando el sistema de oxigenación por goteo, de esta forma se utiliza la misma motobomba pero se optimiza la aireación al mover todo el cuerpo de agua.

• Adecuación de la salida de inyección de agua, mediante el efecto Tubo Venturi, se realizó el montaje, observando una concentración alta de burbujas.

• Se elaboró un programa en Visual Basic para controlar por el puerto paralelo y mediante un contactor la motobomba.

• Con el desarrollo de estas pruebas, se notó que el sistema computarizado no es tan práctico, pues hace falta un espacio adecuado al lado del estanque para ubicarlo, es por ello que se plantea el diseño de un circuito electrónico capaz de activar la motobomba según un horario y mediante teléfono móvil.

Conclusiones El proyecto se está desarrollando, no ha terminado, por eso aún no se tienen conclusiones. Impacto El impacto social de este proyecto inicia con el trabajo que se desarrolla con los estudiantes integrantes del grupo de Investigación Tecnonarnjal, donde se brinda un espacio para el aprovechamiento del tiempo libre mediante la investigación. El componente económico redunda en la posibilidad de crear empresa mediante el cultivo de peces, oportunidad que puede ser asumida por los estudiantes y comunidad educativa en general debido a los espacios que tiene el colegio y por el contexto rural. A nivel ambiental, el proyecto promueve el aprovechamiento del agua, y no el desperdicio de la misma, generando soluciones que se pueden implementar en otro tipo de actividades agropecuarias mediante el uso eficiente del agua y de la energía con la implementación y adaptación tecnológica. Bibliografía � CULTIVO DE TILAPIA ROJA. http://www.acuicola.com/files/Cultivo_tilapia__estanques_circulares.pdf � AIREACION. http://www.minagri.gob.ar/SAGPyA/pesca/acuicultura/01=Cultivos/03-

Otros_Sistemas/_archivos/000003-Sistemas%20de%20recirculaci%C3%B3n%20y%20tratamiento%20de%20agua.pdf