sistemas de recirculacion acuicultura
TRANSCRIPT
PROGRAMA DE FUNDACION CHILE EN INGENIERIA DE RECIRCULACIÓN
Gustavo ParadaMarzo 2006
FUNDACIÓN CHILE.
•Su misión es aumentar la competitividad de los recursos humanos y sectores productivos y de servicios, promoviendo y desarrollando innovaciones, transferencia y gestión tecnológica de alto impacto para el país.
Factores claves para el desarrollo acuícola
Tecnología Básica
Pool genético
Nutrición
Alimentación
Salud
Ambiente
Calidad
Valor agregado, tecnología de proceso,
conservación, transporte...
Biotecnología
AcuiculturaValor de la
materia prima
Valor del producto
MERCADO
Análisis de mercado y Estrategia comercial
Feed back
Mejoramiento Genético
Reproducción
Ingenierías duras
Ingenierías blandas
Final de 1999
A critical process in sanitary management
Seawater
Freshwater
High risk of having infected fish transported
to sea sites
Transport stress + Prevalence of diseases =Inmunodepresion Outbreaks in seawater
Brood stock withhigh risk of beenpositive to IPN, SRS or BKD istransported to
fresh water
Horizontal and vertical transmissionLakes positives to IPN
Solutions
Seawater
FreshwaterHatchery
Smoltification
Smolts inmunodepresed recovers their fitness in a clean fallowed sea site
Brood stocks: Completes its cycle in a free of disease close system
Certified free of disease eggs
Smolts in close systems
Healthy and vaccinated fish are transported to empty sites
Brood stocks
Certifiedimportedeggs
Qua
rant
ene
sche
me
FUNDACIÓN CHILE.
Año 2000:
•Requerimiento de varias aplicaciones para la estrategia sanitaria en la industria del salmón
•Déficit de conocimientos disponibles en Chile.
•Necesidades a corto plazo para producción de peces marinos.
Entre Ingenierías duras
Incorporación de recirculación de agua se vio como prioritaria para:
•Mejorar los procesos de producción salmón en agua dulce•Desarrollar hatcheries marinas de nuevas especies•Mejorar proceso de engorda marinas en tierra•Mejorar procesos de engorda agua dulce
No hay oferta nacionalSe requieren soluciones específicasReducir dependencia tecnológica
SIN recirculación
Unidades decultivo
PecesAlimento
Agua fresca Agua descartada
NH3CO2Sólidos SuspendidosO2 residual
Alto flujo Bajo control:De contaminación SanitariaQuímica o PartículasIngreso no controlado de nutrientes
Colonización aleatoria conmicroorganismos
CON recirculación
EFFECTO DEL ALIMENTO UTILIZADO
11
• Especie
• Recursosdisponibles
• Diseño del manejoproductivo
• Determinación de cargamáxima por estanque
• Determinación de cargamáxima del sistema
• Tipo y número de estanques• Rango de pesos y densidades• Tipo de alimento seleccionado• Cantidad de alimento• Crecimiento de los peces• Programa de manejos
• Especificación de equipos:• Separador de sólidos• Biofiltración• Decarbonatación• Oxigenación
• Requerimientos de la especie> rango T°> Nivel críticos de O2, CO2, NH3 …
• Modelo biológico• Modelo de operación• Tipos de alimentos• Escala
CAPACIDAD DE UN SISTEMA:Planificación de un Sistema de Recirculación
Producción de amonio
• Se puede estimar por:
– Estimación en baseal alimento consumido sobreestima9,2% de la proteína excretada como NAT
(ver páginas. 98, 99 y 112)
– Balance simple de nitrógeno AproximadaIncompleta
– (Proteína alimentada/día – Proteína retenida/día)/6,25 = NAT/día
– Modelo nutricional CatabolismoAnabolismo
Modelo de crecimiento
Modelo deconsumo de O2
Modelo de composicióncorporal
Wo
T
Especie
SGR
qO2
Composición inicialMas probable de losPeces L%; P%
Wf
Tiempo
qO2
Modelo nutricional fig. 1
Composición finalMas probable de losPeces L%; P%Otros
Peso inicial Wo
Peso Final:Wf = Wo Exp(∆t*SGR)
Periodo de tiempo (∆t)
RequerimientoPor O2 yNutrientes
Crecimiento Esperado
Calidad EsperadaQO2=Oxidación de
Nutrientes
Producción de•NH3•DBO
AlimentoCalidadCantidad
Alimentación
Oxígeno
SYSTEM
N
Recursos Nec
esid
ad
Resultado
Modelo nutricional fig. 2
Composición inicialMas probable de losPeces L%; P%
Composición finalMas probable de losPeces L%; P%
Modelo de crecimiento (SGR)
Modelo base SGR = SGRo x Ln(W) x Ta
Specific growth rate vs Mean weight of fish
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
4,0%
0 1.000 2.000 3.000 4.000
Mean Weight
SGR
(kg
grow
th /
kg fi
sh /d
ay)
Modelo nutricional fig. 3
Modelo de composición
Lipids {W}
y = 9,0484E-04x6,4115E-01
R2 = 9,7749E-01
0,0%2,0%4,0%6,0%8,0%
10,0%12,0%14,0%16,0%18,0%
1 10 100 1000 10000
Salar Lipids L%trout Potencial (Salar Lipids)
Modelo nutricional fig. 4
Protein {W}
10,0%
12,0%
14,0%
16,0%
18,0%
20,0%
22,0%
0 1 10 100 1000 10000
Salar PR fingerlings adults Other
Modelo nutricional fig. 5
Modelo de composición
Composition Salmo salar
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
23/10/92 31/01/93 11/05/93 19/08/93 27/11/93 07/03/94
Sam
ple
%
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Sam
ple
Wt [
g]
Protein Lipids Wt
Modelo nutricional fig. 6
Modelo de composición
CH 1,98N 0,28O 0,55 + 1,01 O2 0,28NH 3 + 0,57H2O + CO2
CH 1.70 O 0,11 + 1,37 O2 0,85H2O + CO2
Catabolismo de nutrientes
Aminoácidos (harina de arenque)
Ácidos grasos (aceite de pescado)
Modelo nutricional fig.7
Catabólisis
2,858 g
0
2,854 g
1 g Lípido catabolizado
1 g CHO catabolizado
1 g Proteína catabolizada
1,630 g1,940 gCO2
producido
00,206 gNH4 excretado
1,185 g1,445 gO2 requerido
Modelo nutricional fig. 8
FEEDComposition Digestibility
Protein 52,0% 90%Fat 22,0% 90%Carbohidrates 8,2% 30%Fibre 0,8% 0%Ash 10,0%Water 7,0%
Over feeding rate 13%Period analysed [days] 1Temperature [ °C ] 14
Time cero conditionsN (fish number) 100000W ( average weight [g]) 80P% (protein content) 18,1%L% (lipid content) 1,50%
SGR (1/day) 1,45%qo2 242 mg/kg/hr
Final conditionsW ( average weight) [ g ] 81P% (protein content) [%] 18,2%L% (lipid content) [%] 1,52%
Biomass Increase [ kg ] 117Protein retention [kg] 27,2Lipids retention [kg] 2,9
Oxigen used [ kg ] 46,48
Modelo nutricional fig. 9
Feed given Wasted Ingested digested excreted Retained [kg] CatabolizedTotal X 0,129X 0,871X 0,601X 0,269X 30,1Protein 0,52X 0,067X 0,453X 0,408X 0,045X 27,2 0,408X-27,2Lipids 0,22X 0,028X 0,192X 0,172X 0,019X 2,9 0,172X-2,9Carbohidrate 0,082X 0,011X 0,071X 0,021X 0,05X 0,021X-0Fibre 0,008X 0,001X 0,007X 0X 0,007XAsh 0,1X 0,013X 0,087X 0X 0,087XWater 0,07X 0,009X 0,061X 0X 0,061X
1,445x(0,408X-27,2) + 2,854x(0,172X-2,9) + 1,185x(0,021X-0) = 46,48Feed utilized [ kg ] 85
EMISIONSUneaten Feed 11,0 kg/day 13%Feaces 17,7 kg/day (dw) 21%
protein 3,8 9%lipids 1,6 9%carbohidrates 4,2 61%fibre 0,6 87%ash 7,4 87%
N-NH3 1,26 kg/dayCO2 51,0 kg/day
BOD 15,9 kg O2 / dayPotential N-NH3 0,79 kg/day
Modelo nutricional fig. 10
FEED 52/22 51/21 50/20 52/20* 52/18 48/16 48/12Protein 52,0% 51,0% 50,0% 52,0% 52,0% 48,0% 48,0%Fat 22,0% 21,0% 20,0% 20,0% 18,0% 16,0% 12,0%Carbohidrates 8,2% 10,2% 12,0% 10,0% 12,0% 15,5% 19,4%Fibre 0,8% 1,0% 1,0% 1,0% 1,0% 2,0% 3,0%Ash 10,0% 9,8% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 9,0%Water 7,0% 7,0% 7,0% 7,0% 7,0% 8,5% 8,6%
AA balance required 89% 88% 88% 86% 83% 83% 76%Feed [kg/day] 58 59 61 60 62 67 73
Uneaten Feed kg/day 12,7 13,0 13,3 13,1 13,6 14,8 16,1Feaces kg/day (dw) 10,8 11,6 12,5 11,8 12,8 15,4 18,1
protein 2,3 2,4 2,4 2,4 2,5 2,5 2,7lipids 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 0,8 0,7carbohidrates 2,6 3,3 4,0 3,3 4,1 5,7 7,8fibre 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 1,1 1,7ash 4,5 4,5 4,7 4,7 4,9 5,3 5,1
N-NH3 kg/day 0,40 0,42 0,44 0,53 0,67 0,67 1,01CO2 kg/day 27,8 28,0 28,2 28,3 28,9 29,2 30,6
BOD kg O2 / day 9,7 10,6 11,4 10,6 11,5 14,0 17,2Potential N-NH3 kg/day 0,48 0,49 0,49 0,50 0,52 0,52 0,57
Resultados de simulación: W=40g; T=14°C; Commercial feed 2002
Resultados de simulación: W=40g; T=14°C; Commercial feed 2002
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
52/22 51/21 50/20 52/20* 52/18 48/16 48/12[%Protein/%Lipids]
TAN
kg/
day;
AA
bal
ance
req.
0
4
8
12
16
20
24
BO
D k
gO2/
day
N-NH3 AA balance required BOD
Transferencia tecnológica
Difusión amplia
Formación de empresa tecnológica
Las acciones:
Se ha capacitado mas de 250 personas en Chile y el extranjero
Fundación Chile
E I AAquaculture Engineering Company
Joint to form
INDURA is one of the main industrial gas andwelding producers in Latin America.
CADE Engineers is the most importantconsulting engineering company in Chile. the first chilean enterprise in being able to work in Multidisplinaries engineering projects.
EDML
For Fresh Water Disease FreeLow Cost & Low Risk Production
Agosto 2001
FDI Corfo
29
Planta de Recirculación DemostrativaINACUI
30
Planta de Recirculación Demostrativa INACUI
31
Planta de Recirculación Demostrativa INACUI
32
Planta Demostrativa: Zona 100
33
Planta Demostrativa: Zona 200
34
Planta de Recirculación Demostrativa INACUI
35
Planta Demostrativa: Zona 300
36
Planta de Recirculación Demostrativa INACUI
Desarrollo de nuevas aplicaciones
Laboratorio de desarrolloInnovación en TransporteLaboratorios húmedos Hatchery y Nursery marinasInnovación en intercambio de gases
38
Unidad de Recirculación Experimental
39
Montaje de Unidad de Recirculación Experimental
Unidad de Recirculación Experimental
40
Unidad de Recirculación Experimental
41
Unidad de Recirculación Experimental
42
Unidad de Recirculación Experimental
43
Unidad de Recirculación Experimental
44
Unidad de Recirculación Experimental
45
Unidad de Recirculación Experimental
46
Unidad de Recirculación Experimental
47
Unidad de Recirculación Experimental
48
Unidad de Recirculación Experimental
49
Unidad de Recirculación Experimental
50
Unidad de Recirculación Experimental
51
Unidad de Recirculación Experimental
52
Unidad de Recirculación Experimental
53
Transporte Tecnificado de Peces
54
Transporte Tecnificado de Peces
55
Concentración de Amonio x Estanque
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60 70Tiempo [horas]
Con
cent
raci
ón [N
H4]
65A
65B
120A
120B
180A
180B
Transporte Tecnificado de Peces
56
Concentración de Dióxido de Carbono x EstanqueC
once
ntra
ción
CO
2[m
g/L]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70
Stripper in Stripper out65A 65B120A 120B180A 180B
Tiempo [horas]
Transporte Tecnificado de Peces
57
Unidad de Recirculación para Pruebas de Nutrición
58
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
59
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
60
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
61
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
62
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
63
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
64
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
65
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
66
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
67
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
68
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
69
Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición
70
Innovación en sistemasde oxigenación
Necesidades de intercambio de gases:OXIGENACIÓN
V
F= 161 m3/h
(O2L)i = 20.0 mg/L
(O2)f = 8.0 mg/L
F= 161 m3/h
P= 8,05 m3/h (5%)
E= 8,05 m3/h
(O2L) = 6,10 mg/L
Adición13,9 mg/L
Gastos adicionales de O2:
•Nitificación de 0,0525 kg TAN/h@ 4.57gO2/gTAN
0.24 kgO2/h
•10%BOD0,066 kg//h
Gasto O2 = 0.306 kg/h∆ [O2] = 1.90 mg/L
F= 161 m3/h
Gastoadicional
Oxigenador de baja carga
AGUA Sello deagua
Sello deagua
Agua ricaen O2
OxígenoO2 residualy N2
10 – 20 cm
40 – 120 cm
40 – 60 cm
• Parámetros de diseñoRango bajo
Distribución de agua Plato perforadoCarga hidráulica 30-250 (L/s)/m2Distribudor interno Sin distrubuidorAlto de torre 0,4 – 1,2 mVolumetrico G/L 0,5 – 3%Eficiencia 60 – 90%Concentración final O2 12 – 22 mg/L
Oxigenador de baja carga
Flujo libre por orificios
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 10 20 30 40
Head (cm)
Fluj
o (L
/s)
15 mm10 mm6 mm
Oxigenador de baja carga
Oxigenador de baja carga
Plato perforado
Cámaras
Flujo libre por orificios
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 10 20 30 40
Head (cm)
Fluj
o (L
/s)
15 cm10 cm6 cm
Flujo libre por orificios
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 10 20 30 40
Head (cm)
Fluj
o (L
/s)
15 cm10 cm6 cm
Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente
Diámeto 1,1 mArea de Flujo 0,95 m21.1m
20 cm
40 cm
30 cm
40 cm
30 cm
40 cm
Salida de gases
Entrada de gas
E
Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente
Etapa tope 1 2 3 fondoFi 14.400 14.400 14.400 14.400Xoi 5,0 9,4 19,1 30,5Xni 13,0 11,7 7,5 2,6Ff 14.400 14.400 14.400Xof 9,4 19,1 30,5Xnf 11,7 7,5 2,6
Gi L/min 162 193 246 300Gi' kg/min 0,195 0,240 0,319 0,413Yoi % en Vol 19,4% 40,7% 74,2% 99,0%Yni % en Vol 80,6% 59,3% 25,8% 1,0%
Yoi' % en peso 21,5% 43,9% 76,6% 99,1%Yni' % en peso 78,5% 56,1% 23,4% 0,9%
Gfo kg/min 0,042 0,105 0,245 0,410Gfn kg/min 0,153 0,135 0,075 0,004
% de oxígeno remenente 10% 26% 60% 100%
Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente
Flujo y calidad del gas
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
1 2 3 4
Fluj
o m
ásic
o kg
/min
O2 N2
4
3
2
1
L
G
79
Sistemas de Recirculaciónpara el Cultivo de Merluza Austral
80
Plano Hatchery
81
Plano Nursery
82
Recirculación Cultivo Merluza AustralHatchery
83
Recirculación Cultivo Merluza Austral
84
Recirculación Cultivo Merluza Austral
85
Recirculación Cultivo Merluza Austral
86
Recirculación Cultivo Merluza AustralNursery
87
FUNDACIÓN CHILE.
Año 2006:
•Empresa INACUI con paquete tecnológico probado a gran escala para producción de juveniles de salmón.
•Alta productividad•2 años de operación sin enfermedades•Buen resultado de peces producidos
•Laboratorio de ensayo y desarrollo de sistemas de recirculación para nuevas aplicaciones
FUNDACIÓN CHILE. Año 2006:
•Innovación en transporte terrestre de peces
•15 sistemas de recirculación instalados y operando
•Aplicaciones para cultivos marinos
•Innovación en sistema de transferencia de gases
•Innovación en sistema de succión de agua para sistemas en tierra (disminución de la energía requerida)