sistemas de recirculacion acuicultura

PROGRAMA DE FUNDACION CHILE EN INGENIERIA DE RECIRCULACIÓN Gustavo Parada Marzo 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. [email protected]

Factores claves para el desarrollo acuícola

Final de 1999

Pool genético Alimentación

Reproducción Nutrición

Calidad

Fee eed d bac ackk

Análisis de mercado y Estrategia comercial

Valor de la materia prima

Acuicultura

Valor agregado, tecnología de proceso, conservación, transporte...

Tecnología Básica Salud

Biotecnología

Mejoramiento Genético Ambiente

Ingenierías duras Ingenierías blandas

Valor del producto MERCADO

A critical process in sanitary management Horizontal

and vertical transmission Lakes positives to IPN

Broo Br ood d stoc stoc wi with th

Freshwater High risk of having infected fish transported to sea sites

positi posi tive ve to IPN IPN SRS SR S or or BKD BKD transported to fresh water Seawater

Transport stress + Prevalence of diseases = Inmunodepresion Outbreaks in seawater

Solutions Certified imported eggs

e n e e t m n e a h r c a s u Q

Fresh water

Certified free of disease eggs

Hatchery Smoltification

Smolts in close systems

Brood stocks: Completes its cycle in a free of disease close system

Brood stocks

Seawater Smolts inmunodepresed recovers their fitness in a clean fallowed sea site

Healthy and vaccinated fish are transported to empty sites

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 •Desarrolla •Desar rollarr hatcherie hatcheriess marin marinas as de nuevas especi especies es •Mejorar proceso de engorda marinas en tierra •Mejorar procesos de engorda agua dulce No

hay oferta nacional Se requieren soluciones específicas Reducir dependencia tecnológica

SIN recirculación Peces Alimento

Agua fresca

Unidades de cultivo

Agua descartada NH3 CO2 Sólidos Suspendidos O2 residual

Colonización aleatoria con Alto flujo  microorganismos Bajo control: De contaminación Sanitaria Química o Partículas Ingreso no controlado de nutrientes

CON recirculación

EFFECTO DEL ALIMENTO UTILIZADO

CAPACIDAD DE UN SISTEMA: Planificación de un Sistema de Recirculación • Requerimien Requerimientos tos de la especie especie

• Esp Especie ecie

• Escala

• Re Recu curs rsos os disponibles

> rango T° > Nivel críticos de O2, CO2, NH3 …

• Modelo Modelo biológ biológico ico • Modelo Modelo de de operac operación ión • Tipos Tipos de de alimen alimentos tos

• Dise Diseño ño d del el man manej ejo o productivo

• Tipo y número número de estanque estanques s • Rango de pesos pesos y densidades densidades • Tipo de de alimento alimento seleccionad seleccionado o • Can Cantida tidad d de alimen alimento to • Crecimient Crecimiento o de los peces peces • Program Programa a de manej manejos os

• Determ Determina inació ción n de carga carga máxima por estanque • Determ Determina inació ción n de carga carga máxima del sistema

• Especifica Especificación ción de equipos equipos:: • Separa Separador dor de sóli sólido dos s • Biofil Biofiltra tració ción n • De Decarb carbona onatac tación ión • Oxige Oxigena nació ción n

Producción de amonio • Se pued puedee est estima imar por: or: – Esti Estima maci ción ón en en base base al alimento consumido



sobreestima

9,2% de la proteína excretada como NAT (ver páginas. 98, 99 y 112)

– Ba Balan lance ce simple simple de nitróg nitrógeno eno



Aproximada Incompleta

– (P (Prot roteín eínaa alime aliment ntad ada/d a/día ía – Prot Proteín eínaa reten retenida ida/d /día) ía)/6, /6,25 25 = NAT/ NAT/dí díaa

– Mode Modelo lo nutr nutric icio iona nall



Catabolismo Anabolismo

Modelo nutricional

Wo



Especie 

Modelo de consumo de O2



Modelo de composición corporal

T Tiempo Otros

Modelo de crecimiento

fig. 1

SGR

q

O2

Wf

q

O2

Composición inicial Mas probable de los Peces L%; P% Composición final Mas probable de los Peces L%; P%

Modelo nutricional

fig. 2

Periodo de tiempo (∆t) N Peso inicial Wo

Peso Final: Wf = Wo Exp(∆t*SGR) Composición final Mas probable de los Peces L%; P%

Composición inicial Mas probable de los Peces L%; P% Requerimiento Por O2 y Nutrientes

Alimento Calidad Cantidad

Alimentación

Oxígeno

Recursos

d a d i s e c e N

SYSTEM

Crecimiento Esperado Calidad Esperada QO2=Oxidación de Nutrientes Producción de 

Resultado

•NH3

Modelo nutricional

fig. 3

Modelo de crecimiento (SGR) Modelo Mod elo bas basee SGR SGR = SGRo SGRo x Ln(W) Ln(W) x Ta Specific growth rate vs Mean weight of fish 4,0% y 3,5% a d / h 3,0% s i f g k 2,5% / h t 2,0% w o r g 1,5% g k ( 1,0% R G S 0,5%

0,0% 0

1.000

2 .000 Mean Weight

3 .000

4 . 00 0

Modelo nutricional

fig. 4

Modelo de composición Lipids {W} 18,0% 16,0% 14,0%

6,4115E-01

y = 9,0484E-04x 9,0484E -04x 2

R = 9,7749 9,7749E-01 E-01

12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 2,0% 0,0% 1

10 Salar Lipids

100 L% trout

1 00 0

1 0 0 00

Potenc ial (Salar Lipids )

Modelo nutricional

fig. 5

Modelo de composición Protein Protein {W} {W } 22,0% 20,0% 18,0% 16,0% 14,0% 12,0% 10,0% 0

1 Salar PR

10 fingerlings

1 00 adults

1 0 00 Other

10 00 0

Modelo nutricional

fig. 6

Modelo de composición Compositi Compo sition on Salmo S almo salar salar 25,0%

3500 3000

20,0%

2500 ] g [ t 2000 W e l 1500 p m a S 1000

%15,0% e l p m a 10,0% S

5,0%

500

0,0% 23/10/ 92

0 31/ 01/93

11/05/ 93 Protein

19/08/93

27/ 11/93

Lipids

Wt

07/03/ 94

Modelo nutricional

fig.7

Catabolismo de nutrientes Aminoácidos (harina de arenque) CH 1,98N 0,28O 0,55 + 1,01 O2  0,28NH 3 + 0,57H2O + CO2

Ácidos grasos (aceite de pescado) CH 1.70 O 0,11 + 1,37 O2



0,85H2O + CO2

Modelo nutricional

fig. 8

Catabólisis 1 g Proteína catabolizada

1 g Lípido 1 g CHO catabolizado catabolizado

O2 requerido

1,445 g

2,854 g

1,185 g

NH4 excretado

0,206 g

0

0

CO2 producido

1,940 g

2,858 g

1,630 g

Modelo nutricional

fig. 9

FEED Protein Fat Carbohidrates Fibre Ash W ater

Composi tion Di gestibility 52,0% 90% 22,0% 90% 8,2% 30% 0,8% 0% 10,0% 7,0%

Time cero conditions N (fish number) W ( average weight [g]) P% (protein content) L% (li pid content) Over feedi ng rate Peri od analysed [days] Temperature [ °C ]

100000 80 18,1% 1,50% 13% 1 14

SGR (1/day) qo 2

1,45% 242 mg/kg/hr

Final conditions W ( average weight) P% (protein content) L% (lipid content)

[g] [%] [%]

Biomass Increase [ kg ] Protein retention [kg] Lipids retention [kg]

Oxigen used

[ kg ]

81 18,2% 1,52% 117 27,2 2, 9

46,48

Modelo nutricional Feed given X 0,52X 0,22X 0,082X 0,008X 0,1X 0,07X

Total Protein Lipids Carbohidrate Fibre Ash W ater

fig. 10

W asted 0,129X 0,067X 0,028X 0,011X 0,001X 0,013X 0,009X

Ingested 0,871X 0,453X 0,192X 0,071X 0,007X 0,087X 0,061X

digested 0,601X 0,408X 0,172X 0,021X 0X 0X 0X

excreted 0,269X 0,045X 0,019X 0,05X 0,007X 0,087X 0,061X

Retained [kg] 30,1 27,2 2,9

1,445x(0,408X-27,2) + 2,854x(0,172X-2,9) + 1,185x(0,021X-0) = 46,48 F e e d ut i l i z ed [ k g ] 85 EMISIONS Uneaten Feed Feaces protein lipids carbohidrates fibre ash

11,0 kg/day 17,7 kg/day (dw) 3, 8 1, 6 4, 2 0, 6 7, 4

N-NH3 CO2

1,26 kg/day 51,0 kg/day

BOD

15,9 kg O2 / day

Potential N-NH3

0,79 kg kg/day

13% 21% 9% 9% 61% 87% 87%

Catabolized 0,408X-27,2 0,172X-2,9 0,021X-0

Resulta Res ultados dos de sim simulac ulación: ión: W=40 W=40g; g; T=14 T=14°C; °C; Comm Commerc ercial ial feed 200 2002 2 FEED Protein Fat Carbohidrates Fibre Ash Water

AA balance required Feed Fee d [kg [kg/da /day] y]

5 2 /2 2 52,0% 22,0% 8,2% 0 ,8 % 10,0% 7 ,0 %

51/21 5 1 ,0 % 21,0% 1 0 ,2 % 1 ,0 % 9,8% 7,0%

5 0 /2 0 50 , 0 % 20,0% 12,0% 1,0% 1 0 ,0 % 7 ,0 %

5 2 /2 0 * 52,0% 2 0 ,0 % 10,0% 1 ,0 % 1 0 ,0 % 7 ,0 %

52/18 52,0% 18,0% 12,0% 1 ,0 % 10,0% 7 ,0 %

4 8 /1 6 48,0% 16,0% 1 5 ,5 % 2,0% 10,0% 8,5%

4 8 /1 2 4 8 ,0 % 1 2 ,0 % 19,4% 3,0% 9,0% 8 ,6 %

89 % 58

88% 59

88% 61

86% 60

83% 62

83% 67

76 % 73

Uneaten Unea ten Fe Feed ed Feaces protein lipids carbohidrates fibre ash

kg/day kg/d kg /day ay (d (dw w)

12,7 10,8 2,3 1 ,0 2 ,6 0 ,4 4 ,5

1 3 ,0 1 1 ,6 2 ,4 1 ,0 3,3 0,5 4,5

13,3 12,5 2,4 0,9 4,0 0 ,5 4 ,7

1 3 ,1 1 1 ,8 2 ,4 0 ,9 3 ,3 0 ,5 4 ,7

13,6 12,8 2,5 0,9 4,1 0 ,5 4 ,9

14,8 15,4 2 ,5 0,8 5 ,7 1 ,1 5 ,3

16,1 18,1 2 ,7 0,7 7,8 1,7 5,1

N-NH3 CO2

kg/day kg/day

0,40 27,8

0 ,4 2 2 8 ,0

0,44 28,2

0 ,5 3 2 8 ,3

0 ,6 7 28,9

0,67 29,2

1,01 30,6

BOD Potent Pot ential ial N-N N-NH3 H3

kg O2 / day day

9,7 0,48

1 0 ,6 0 ,4 9

11,4 0,49

1 0 ,6 0 ,5 0

11,5 0 ,5 2

14,0 0,52

17,2 0,57

kg/day

Resulta Res ultados dos de sim simulac ulación: ión: W=40 W=40g; g; T=14 T=14°C; °C; Comm Commerc ercial ial feed 200 2002 2 1,2

24

1,0

20

. q e r e c n a l a b A A ; y a d / g k N A T

y a 16 d / 2 O 12 g k D 8 O B

0,8 0,6 0,4 0,2

4 N-NH3

AA balance required

BOD

0,0

0 52/22 /22 51/21 /21 50/20 /20 52/20 /20* 52/18 /18 48/16 /16 48/12 /12 [%Protein/%Lipids]

Transferencia tecnológica Di Diffus usió ión n

amp mpliliaa

Fo Forma rmació ción n

de empr empresa esa tec tecnol nológi ógica ca

Las acciones:

Se ha capacitado mas de 250 personas en Chile y el extranjero

For Fresh Water Disease Free Low Cost & Low Risk Production Fundación Chile INDURA is one of the main industrial gas and welding producers in Latin America. CADE Engineers is the most important consulting engineering company in Chile. the first chilean chilean enterp enterprise rise in being being able to work in Multidispli Multid isplinaries naries engin engineering eering projects.

Joint to form

EIA Aquac Aquacult ulture ure Engine Engineeri ering ng Compa Company ny

Agosto 2001

EDML

FDI Corfo

Planta de Recirculación Demostrativa INACUI



Planta Demostrativa:

Zona 100


Zona 200



Zona 300


Desarrollo de nuevas aplicaciones Laboratorio de desarrollo  Innovación en Transporte  Laboratorios húmedos  Ha Hatc tche hery ry y Nurs Nurser eryy mari marina nass  Innovación en intercambio de gases 

Unidad de Recirculación Experimental


Montaje de Unidad de Recirculación Experimental














Transporte Tecnificado de Peces

Transporte Tecnificado de Peces

Transporte Tecnificado de Peces Concentración de Amonio x Estanque 30 65A

] 4 H N [ n ó i c a r t n e c n o C

65B

25

120A 120B 180A

20

180B

15 10 5 0 0

10

20

30

40

Tiempo [horas]

50

60

70

Transporte Tecnificado de Peces Concentración de Dióxido de Carbono x Estanque 100

Stri Stripp pper er in 65A 120A 180A

90 ] L / g m [ 2 O C n ó i c a r t n e c n o C

Strip Strippe perr out out 65B 120B 180B

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

Tiempo [horas]

50

60

70

Unidad de Recirculación para Pruebas de Nutrición

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición












Innovación en sistemas de oxigenación

Necesidades de intercambio de gases: OXIGENACIÓN (O2L) = 6,10 mg/L

Gastos adicionales de O2: •Nitif •Nit ific icac ació ión n de 0,0 0,052 525 5 kg TAN/ TAN/h h @ 4.57gO2/gTAN  0.24 kgO2/h •10%BOD 0,066 kg//h Gasto O2 = 0.306 kg/h ∆ [O2] = 1.90 mg/L

F= 161 m3/h

Adición 13,9 mg/L

(O2L)i = 20.0 mg/L

Gasto adicional

E= 8,05 m3/h

F= 161 m3/h

V

F= 161 m3/h (O2)f = 8.0 mg/L P= 8,05 m3/h (5%)

Oxig Ox igen enad ador or de ba baja ja ca carg rgaa AGUA

Oxígeno

Sello de agua

10 – 20 cm

O2 residual y N2 40 – 120 120 cm

Sello de agua

Agua rica en O2

40 – 60 cm

Oxig Ox igen enad ador or de ba baja ja ca carg rgaa • Pa Pará rám met etro ross de dis iseñ eño o Rango bajo Distribución de agua Carga hidráulica Distribudor interno Alto de torre Volumetrico G/ G/L Eficiencia Concentración final O2

Plato perforado 30-250 (L/s)/m2 Sin distrubuidor 0,4 – 1,2 m 0,5 – 3% 3% 60 – 90% 12 – 22 mg/L

Oxig Ox igen enad ador or de ba baja ja ca carg rgaa Flujo libre por orificios 0,350 0,300 15 mm

0,250

) s / L ( 0,200 o j u 0,150 l F

10 mm 6 mm

0,100 0,050 0,000 0

10

20

Head Head (cm) (cm)

30

40

Oxig Ox igen enad ador or de ba baja ja ca carg rgaa Plato perforado Cámaras Flujo libre por orificios 0,350 0,300 15 cm

0,250 ) s / L 0,200 ( o j u 0,150 l F

10 cm 6 cm

0,100 0,050 0,000 0

10

20

Head Head (cm) (cm)

30

40

Oxig Ox igen enaado dorr ba baja ja ca carg rgaa Multi Mu ltiet etap apaa co contr ntraco acorri rrien ente te

Diám eto Area de Flujo

1.1m

1 ,1 m 0,95 m2 m2

20 cm 40 cm

Salida de gases

30 cm

40 cm

30 cm

40 cm Entrada de gas

E

Oxig Ox igen enaado dorr ba baja ja ca carg rgaa Multi Mu ltiet etap apaa co contr ntraco acorri rrien ente te Etapa Fi Xoi Xni Ff X of X nf

tope

1 14.400 5,0 13,0 14.400 9,4 11,7

2 14.400 9 ,4 11,7 14.400 19,1 7,5

3 14.400 19,1 7 ,5 14.400 30,5 2,6

fondo 14.400 30,5 2,6

Gi Gi' Yoi Yni

L/min kg/min % en Vol % en Vol

162 0,195 19,4% 80,6%

193 0,240 40,7% 59,3%

246 0,319 74,2% 25,8%

300 0,413 99,0% 1,0%

Yoi' Yni'

% en peso % en peso

21,5% 78,5%

43,9% 56,1%

76,6% 23,4%

99,1% 0,9%

Gf o Gf n

kg/min kg/min

0,042 0,153

0,105 0,135

0,245 0,075

0,410 0,004

10%

26%

60%

100%

% de oxígeno remenente

Oxig Ox igen enaado dorr ba baja ja ca carg rgaa Multi Mu ltiet etap apaa co contr ntraco acorri rrien ente te

L 1

Flujo y calidad del gas 0,450 0,400

2

0,350 n 0,300 i m / g k 0,250 o c i s á m0,200 o j u l F 0,150

3

0,100

4

0,050

G

0,000 1

2

3 O2

N2

4

Sistemas de Recirculación para el Cultivo de Merluza Austral

Plano Hatchery

Plano Nursery

Recirculación Cultivo Merluza Austral Hatchery

Recirculación Cultivo Merluza Austral



Recirculación Cultivo Merluza Austral Nursery

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)

sistemas de recirculacion acuicultura

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