Sistema Acuapónico Autoamtizado Corregido 2n3p7

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“ACUAPONIA AUTOMATIZADA” “Automated Acuaponia” Rydder Callupe 1; Gustavo Ninahuanca 2; Emilio Núñez 1 & Jhonatan Rua 2 1Escuela

Académico Profesional De Ingeniería Eléctrica,2 Escuela Académico Profesional De Ingeniería Mecatrónica, Universidad Continental, Junín, Perú.

RESUMEN. En la actualidad la contaminación del agua y el suelo es uno de los grandes problemas que afectan al Valle del Mantaro, por lo que la agricultura es uno de los más perjudicados en este rubro, es por ello que se ha estado investigando sobre nuevas alternativas para combatir este problema y en respuesta hemos implementado el Sistema Acuapónico Automatizado basado en los conocimientos aprendidos en el curso de Circuitos Electrónicos, la cual consiste en la producción de peces (truchas) y plantas (hortalizas) de valor comercial en un sistema de recirculación de agua aprovechando los desechos orgánicos. En términos generales se trata de generar un sistema en el cual los desechos orgánicos producidos por las truchas son convertidos, a través de la acción bacteriana, en nitratos, que sirven como fuente de alimento para plantas. Este sistema ofrece muchas ventajas. Por un lado, se tiene un ahorro en tanto al agua, así como en el hecho de que ya no es necesario el uso de alguna fuente de nutrientes para las plantas, como el abono. Por el otro, este sistema ayuda a reducir el daño ecológico en la agricultura. Palabras Clave: Hidroponía, Acuaponia, Algoritmo, Abono, Lixiviación y Acuicultura. ABSTRACT. Currently, water and soil pollution is one of the major problems affecting the Mantaro Valley, so agriculture is one of the most affected in this area, which is why we have been investigating new alternatives for combat this problem and in response we have implemented the Automated Aquaponic System based on the knowledge learned in the course of Electronic Circuits, which consists of the production of fish (trout) and plants (vegetables) of commercial value in a water recirculation system taking advantage of organic waste. In general , it is about generating a system in which the organic waste produced by the trout is converted, through bacterial action, into nitrates, which serve as a source of food for plants. This system offers many advantages. On the one hand, there is a saving in of water, as well as the fact that it is no longer necessary to use any source of nutrients for plants, such as fertilizer. On the other, this system helps reduce the ecological damage in agriculture. Keywords: Hydroponics, Aquaponics, Algorithm, Fertilizer, Leaching and Aquaculture.

INTRODUCCIÓN Uno de los problemas más críticos que se presentan en nuestra comunidad es la utilización de un terreno y agua para producir plantas (hortalizas), así mismo el uso de insecticidas los cuales pueden ser muy tóxicos para las personas, por otra parte, se necesita el uso de fertilizantes para el crecimiento de las plantas, lo cual conlleva a un gasto económico.(1) ¿Por qué producir hortalizas de raíz (espinaca, lechuga y rabanito) utilizando un sistema acuapónico de recirculación de agua automatizado? La acuaponía es una técnica de cultivo en la cual se obtienen peces y hortalizas en un mismo sistema de producción, además es la combinación de un sistema de acuicultura de recirculación con un sistema hidropónico en el

cual las plantas reciben la mayoría de los nutrientes necesarios para su crecimiento directamente del agua de cultivo de los peces; las excretas de los peces son ricas en nutrientes para las plantas, pero tóxicas para los peces mismos, las plantas actúan como un filtro al absorber estas sustancias previamente tratadas por algunas bacterias benéficas, el papel de las bacterias es convertir las excretas de los peces en compuestos más aprovechables para las plantas y menos tóxicos para los peces. (2)La acuaponía se presenta como una alternativa viable, que se puede integrar a los sistemas de circulación cerrados en la acuicultura. La práctica de esta se constituye en una alternativa viable para la reducción de costos y para la diversificación productiva de las unidades de acuicultura.(3)

El proyecto en mención, beneficiara directamente a todas aquellas personas que no cuenten con los suficientes recursos económicos, como para comprar un terreno y puedan realizar su cultivo de hortalizas así mismo poder construir sus estanques para realizar el cultivo de peces. (4)Así mismo poder ahorra el agua lo cual es muy importante para todos nosotros. La acuaponía es en sí, la integración entre un cultivo de peces y un sistema hidropónico de plantas. (5)En principio, los desechos producidos por los peces que se cultivan, así como los restos de su alimento, son utilizados por las plantas del sistema hidropónico para obtener los nutrientes que necesitan para crecer, esto gracias al sistema de recirculación de agua que conecta a ambas partes del sistema. (6)Al emplear este sistema en un ambiente controlado con fines agrícolas, se emplea mucha menos agua que en la agricultura tradicional, se elimina en general la necesidad de usar fertilizantes sintéticos, plaguicidas y herbicidas, y es posible cosechar dos tipos de productos de alta calidad. Ahora que los elementos básicos de un sistema exitoso de acuaponía han sido bien establecidos, el desarrollo del proyecto se enfoca en optimizar cada uno de éstos e ir adaptándolos al tamaño de la operación, el clima, los recursos disponibles y el tipo de cultivo y especie piscícola.(7)

MATERIALES Y MÉTODOS El Sistema Acuapónico Automatizado de producción se basó en una investigación de tipo experimental, la cual se llevó acabo en distintas etapas de acuerdo al sistema NFT utilizada en este tipo de producción.(8). Para el desarrollo exitoso de un proyecto acuapónico, se deberá definir primariamente el objetivo de producción y establecer un plan de manejo (tanto del componente piscícola como del vegetal), con el objetivo de poder dimensionar y cuantificar las estructuras y los distintos componentes; planificando la construcción y los materiales a utilizar. También se deberá evaluar con anticipación los factores climáticos predominantes en la zona seleccionada para el proyecto; los s al lugar para el traslado de materiales; fuentes de agua disponibles, y demás puntos de interés.(7) Para el funcionamiento del Sistema Acuapónico Automatizado, mantenimiento y desarrollo de los cultivos y peces se utilizó sensores y la placa Arduino para así poder implementar el sistema NFT o recirculación de agua para un doble aprovechamiento del recurso hídrico y un doble beneficio de producción.(9) Los experimentos se llevaron a cabo a una temperatura de 15°C a 21°C en los peces y en las plantas, utilizando luz artificial continua proveniente de focos leds azules, con un ciclo de iluminación de acuerdo a la cantidad de luz recibida en nuestro transductor LDR. Además, se usó sensor de humedad del suelo, bombas y electroválvula para poder regar las hortalizas cuando sea necesario.(10) En Argentina, se está comenzando en algunas instituciones con la instalación de sistemas acuapónicos, con fines de investigación o educación, como en la estación de piscicultura, ubicada en la ciudad de Necochea provincia de Buenos Aires, que instaló un sistema acuapónico con fin

educativo, dirigido a la población en general para dar a conocer la acuaponia(11) RESULTADOS La temperatura del agua de las peceras se mantuvo en 19.0°C. El rango óptimo para el desarrollo y crecimiento del cultivo de los peces es de 15 a 21°C.La sobrevivencia general de los peces fue del 95%. La sobrevivencia de los peces cultivados depende de muchos factores. No deben sufrir estrés durante la manipulación, el transporte o en la siembra; para asegurar que continúen sanos. Los peces solamente pueden aprovechar un 30% del total de N en su dieta. La diferencia termina en el agua y es disponible para las plantas en sistemas de acuaponía. La situación para P para peces es similar. En general el peso promedio individual final de lechuga fue de 40gr. Para tales resultados, se deberán buscar alternativas y métodos de aireación dentro de los diferentes componentes del sistema. Aunque se pueden emplear el oxígeno de manera directa, inyectándolo desde tubos presurizados, la presencia de este gas en el aire atmosférico del 21%, permite incorporarlo de buena manera al agua, mediante aireadores de distintos tipos, disminuyendo así costos.(7) Tabla 1. Elaboración Propia

Sistema Hidropónico NFT. Nº Trasplante Primer trasplante Segundo Trasplante Tercer Trasplante

Días de siembra 10-12 días 15- 18 días 25-30 días

Las técnicas de cultivos las centraremos en las aplicadas en sistemas hidropónicos que es de lo que trata este trabajo. La siembra se realiza en semillero de 5mm de cavidad y aproximadamente unas 200 huecos.(12)

Figura 1. Simbiosis entre el cultivo de plantas

Sistema de acuerdo a la solución nutritiva. |

Rango Óptimo

Conductividad Eléctrica pH

1.8-2.2 6.0-6.5

Tabla 2. Elaboración Propia.

Un cultivo hidropónico es un cultivo vegetal en el que no se emplea suelo alguno. Para lograrlo, se emplean diferentes técnicas para fijación de las plantas, las que mantendrán sus raíces en o con una solución nutritiva. Los nutrientes presentes en el agua son absorbidos por ellas a medida que crecen, incorporándose nuevamente a la solución.(13)

Rango de datos generales. Germinación Temperatura óptima Tiempo aproximado Nº a Aproximado de semillas/gramo:

Rango 5- 27°C 2- 16 días 800 -1200

Tabla 3. Elaboración Propia.

Gráfica 2. Acuaponía con peces.

DISCUSIÓN Según nuestros resultados, encontramos un numero de variables asociadas al sistema de producción hidropónica de lechuga, las cuales podrían desempeñar un rol importante y significativo, tanto en el tamaño de la producción, así como también en la calidad en la producción de las lechugas.(14) El sistema de producción requiere de cuidados de acuerdo a la temperatura de las estaciones del año, desde el inicio de la producción hasta la realización del tercer trasplante en las cuales las plantas deben poseer un nivel adecuado de Ph y CE y estas variables son obtenidas gracias a una solución concentrada de fertilizantes y por lo cual se opta por el sistema

de producción de recirculación NFT siendo el más óptimo y de bajo presupuesto, para poder realizar infinitas veces cada uno de los trasplantes ya que pueden ser reutilizables y no posee deterioro.(15) Los sistemas acuapónicos estudiados han demostrado ser viable. El sistema ha presentado un índice de mortalidad en la población de peces muy bajo (3,7%) y las lechugas han conseguido completar su ciclo vegetativo. El proyecto comenzó con 54 peces dorado para el NFT y 53 para el Mixto, se finalizó con 52 ejemplares en ambos sistemas, por lo tanto, el manejo de los mismos durante el proyecto parece haber sido adecuado para su supervivencia y crecimiento. Además, tener en cuenta, que las bajas se produjeron por el mal manejo de las pesadas (aplastamiento en la red y/o asfixia), días después de la realización de la pesada.(12). Para el sistema acuapónico se identificaron a Pistia stratiotes como planta filtradora y a Solanum lycopersicum como productora, ya que cumpliendo con paráme-tros óptimos como lo son: tasa de crecimiento, estado poblacional, interés ecológico (absorción de fosfatos y la purificación del agua) y económico, son las más apropiadas para el piloto a instalar. Esta identificación se dio a través de entrevistas no estructuradas con los trabaja- dores de la Hacienda.(16). En cuanto a la alimentación de esta especie, acepta fácilmente dietas comerciales en forma de harinas y pellets, además de estiércol y desechos de cosecha. Estos desechos de cosecha pueden incluir diversos alimentos, tales como plantas, desperdicios de frutas, verduras y vegetales, semillas oleaginosas y cereales. Todos ellos empleados en forma suplementaria . Sin embargo la base de la alimentación de la tilapia la constituyen los alimentos naturales que se desarrollan en el agua como fitoplancton y zooplancton, estas se reproducen mediante fotosíntesis y cuyo contenido proteico es de 35 - 40% (peso seco) aproximadamente(17). En términos generales la mortalidad en ambas poblaciones fue cercana al 15%. Sin embargo, es preciso resaltar que a pesar que se generó mortalidad en todas las repeticiones realizadas, las causas estuvieron relacionadas con el funcionamiento y acople de equipos utilizados en los sistemas (problemas de succión de peces por parte de bombas)(19). Los resultados obtenidos después de 30 días de crianza para los tratamientos T1, T2 y T3 fueron: sabiendo que se sembraron con peso promedio inicial de 3.8 g, obteniendo un peso promedio final 21,94 g; 20,79 g y 23,49 g; respectivamente; longitud promedio final: 10,12 cm; 10,0 cm; 10,34 cm; y porcentaje de supervivencia: 98,68%, 97,45% y 89,82%, respectivamente. No se observó diferencias significativas (P>0,05), entre los diferentes resultados en la segunda fase de alevinaje. Se recomienda utilizar densidades de siembra más altas en posteriores ensayos de 30 y 40 alevinos m2, utilizando la densidad de 20 alevinos m2 como testigo.(20) CONCLUSIONES Se pudo demostrar que la acuaponía es una opción sustentable y rentable para las personas. Se implementó la acuaponía como una alternativa más de producción de hortalizas y peces.

El sistema de producción hidropónico re circulante es el que más se adapta a la producción intensiva de lechugas por el uso de equipos que se pueden automatizar y por la mayor oxigenación de las raíces.(18) La reducción del espacio del suelo cultivable, la menor disponibilidad de agua saneada para el riego y el aumento de las exigencias del mercado en calidad y sanidad de las hortalizas de hoja como la lechuga, han hecho que las técnicas hidropónicas de cultivo se están haciendo cada vez más populares. Las lechugas que consumimos en el Perú provienen de sistemas de producción heterogéneos; las que provienen de producción hidropónica, cada vez tienen mayor aceptación y volumen de comercialización lo cual se refleja en su venta en todos los supermercados y en muchos establecimientos de venta de comidas. La posibilidad de producir alimentos, especialmente hortalizas de alta calidad,

como las lechugas reviste importancia en zonas altamente pobladas. Para lo cual la hidroponía es una alternativa real para las zonas urbanas. Puede decirse que en las condiciones de este trabajo los sistemas acuapónicos goldfish-lechuga muestran una producción de esta última muy inferior a la lograda en un sistema hidropónico. Tampoco se obtiene un crecimiento significativo de los peces, aunque si un buen nivel de supervivencia. Sin embargo, debe enfatizarse en que este trabajo se realizó sin buscar controlar el pH o los niveles de algunos nutrientes como el hierro.

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