Reporte Acuacultura Bombas de aire y agua PDF

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Funcionamiento de bombas de aire y agua en acuacultura...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR Y DE LA TIERRA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS MARINAS Y COSTERAS

ACUACULTURA

BOMBAS DE AIRE Y AGUA

Introducción Los tratamientos de agua en Acuacultura tienen la finalidad de la eliminación de sustancias y destrucción de gérmenes, para favorecer los intercambios de gas entre las fases líquidas y gaseosas (Merino y Sal, 2007). Si bien, la producción de animales y plantas necesitan del oxígeno disuelto atmosférico para sobrevivir. En la acuacultura intensiva, el uso de aireadores es importante, ya que al contener mayor número de organismos en un sistema, deben de mantener los niveles de oxígeno adecuados. Debido a esto, el oxígeno disuelto se considera como una variable de gran importancia para la calidad del agua (Malpartida, s/f; Hernández et al., 2009).

Un sistema cerrado se refiere a un sistema de recirculación, como los tanques para los peces, sistemas de tratamiento de aguas y filtros. En esos tanques el agua se recambia constantemente y de esta forma obtener condiciones de óptimo crecimiento garantizadas (Hernández et al., 2009). La utilización de bombas y aireadores son necesarios dentro de este sistema, permitiendo mover el agua dentro de él y de esta manera se encargan de incorporar el oxígeno atmosférico a los tanques de cultivo. Entre los sistemas de aireación más utilizados, se encuentran

1) Aireadores Gravitacionales los que se hacen mediante cascadas o planos inclinados, perrillas o planchas perforadoras, estas aprovechan la energía cinética con la finalidad de disolver el oxígeno en el agua, incrementando la superficie de contacto. 2) Aireadores de superficie, agitan la superficie del agua y de esta manera incrementar la interfase agua-aire, tienen un buen rendimiento en oxigenación y la mayor capacidad de oxigenación por unidad y capacidad de mezcla, entre ellos se encuentran los aireadores de paleta y las bombas dispersoras de agua. 3) Difusor-compresor transfieren el flujo a través de burbujas finas según los requerimientos del proceso, aumentando la superficie de contacto del agua con el aire, necesita el uso de compresores de baja presión como los “blowers” los cuales gracias a su alta presión presenta una efectiva oxigenación para los organismos. 4) Aireadores de turbina en la cual el agua es aspirada verticalmente por el rodete desde el fondo del tanque y es expulsada a través de los alabes a una altura próxima al nivel del agua, la capacidad de circulación que tienen este tipo de aireadores hace que este oxígeno se disperse de forma homogénea por toda la masa de agua del tanque. 5) Efecto Venturi es un aireador sumergible, el cual es una depresión capaz de aspirar aire en la cámara del Venturi a través de otro tubo que está conectado con la atmósfera, y cuando se mezclan ambos fluidos (agua y aire) son impulsados al interior del estanque dirigiendo la mezcla hacia abajo formando un ángulo de 45º con la superficie del agua para obtener así una mayor transferencia de aire al agua (Sarmiento, 2013; Velasco, 2015). Objetivos Utilizar y entender el funcionamiento de las distintas bombas de agua y fuentes de aireación en acuacultura. Metodología El experimento consistió en la observación del funcionamiento de los tipos de bombas, así como sus comparaciones. Se prepararon tres tipos de bombas para el desarrollo de esta práctica, una de inmersión, una bomba centrífuga o de traspaleo y con estructuras de PVC de diferentes medidas de diametro se construyeron bombas airlift,.

Para la parte de aireación se colocaron mangueras con y sin difusores, asi como un tubo venturi, esto para poder observar distintos metodos de aireación y compararlos. Para las bombas de agua se midió el tiempo que tardaron en llenar de agua un recipiente con capacidad de un litro, y para la parte de aireación solo se observó el tamaño y área de contacto de las burbujas de aire en el agua. Resultados

Tiempo (Segundos)

Grosor de tubo (Pulgadas)

90 seg

¼‘’

35 seg

½‘’

16 seg

1’’

10 seg

2 ‘’

El funcionamiento de la bomba sumergible o de inmersión es relativamente sencillo, al encontrarse sumergida en el agua no requiere una preparación previa, excepto la conexión de la manguera de salida y la revisión física para verificar que no se encuentre dañada. Su funcionamiento es silencioso y el flujo de agua, siempre y cuando se encuentre sumergida, es constante. La bomba centrífuga tiene un funcionamiento sencillo, sin embargo, se deben hacer preparaciones previas para que la bomba no sufra daños, como lo es llenar la manguera y el depósito de agua de entrada a la bomba con agua, debido a que es muy ineficaz al absorber el agua y solo llega al impelente por reemplazo del agua desplazada, sin embargo, este tipo de bombas tienen un flujo de salida constante y sobretodo, potente, por lo que se puede bombear el agua lejos o a alturas distintas a donde se encuentre la bomba. El ruido generado por la bomba es bajo, puesto que el motor que impulsa el impelente es eléctrico, sin embargo, sus hermanas que utilizan motores de combustión interna el sonido si puede llegar a ser alto. Se deben estar vigilando las líneas de entrada de agua debido a que si estas se quedan sin el líquido, la bomba puede dañarse irreversiblemente, es por ello que es necesaria la preparación previa.

Las bombas Airlift son de construcción sencilla, no requieren de un motor (como las bombas de inmersión y centrífugas) directo, sin embargo, una bomba de aire de baja presión o blower es requerida. El funcionamiento de estas bombas es sumamente sencillo, consta de un tubo sumergido y sobresaliente del agua y la conexión para el aire (Figura 1).

Figura 1. Diagrama de una bomba Airlift común. El aire es inyectado en la zona inferior del tubo y por diferencia de densidad con el medio alrededor tiende a ascender. Como dentro del tubo también hay agua, esta queda “atrapada” entre las burbujas de aire, ascendiendo también, al final, el tubo se dobla hacia un lado y el agua transportada cae hacia la dirección deseada. Si bien, el flujo de agua con este sistema no es muy constante debido a que depende principalmente del tamaño de las burbujas de aire. Dependiendo del diámetro de la tubería utilizada y la cantidad de aire inyectado en el sistema se pueden obtener cantidades grandes de agua en poco tiempo. Este tipo de bombas también se pueden utilizar para levantar sedimentos del fondo. En cuanto a la aireación observamos que al hacer una incisión en el tubo de salida de las bombas centrífugas y la de inmersión, estas succionan aire, el cual, al estar en contacto con el agua, la airea. Entre más alejada del final de la tubería sea la incisión, mayor será la aireación debido a que habrá mayor superficie de contacto entre el aire y el agua dentro del tubo.

En el caso de aireación directa, es decir, cuando el aire es inyectado al agua, se observa que colocar solamente la manguera con aire dentro del agua produce burbujas grandes de aire, lo cual disminuye la superficie de contacto entre el aire y el agua, haciendo que la aireación no sea muy efectiva, sin embargo, al conectar la fuente de aire a un difusor, este produce microburbujas en gran cantidad, estas, a pesar de tener menos tamaño que las burbujas grandes, en gran cantidad tienen una mayor superficie de contacto que una burbuja de aire grande, haciendo la aireación más efectiva. En el caso de las bombas Airlift se produce aireación debido al contacto entre el agua y las burbujas de aire que la están elevando, teniendo en cuenta que el agua se encuentra en contacto con dichas burbujas de aire a lo largo de todo el recorrido de ascenso, la difusión de los gases al agua se realiza durante todo este tiempo. Además, si al salir del tubo, se ponen planchas para romper el agua y hacer una aireación gravitacional, la aireación será mayor. Discusión Una de las bombas que se manejan es el tubo de Venturi consta de un dispositivo compuesto formado de tres secciones: 1) la sección de salida cónica divergente en la que la sección transversal aumenta y por consiguiente disminuye la velocidad y aumenta la presión, esto con el fin de un ahorro de energía ya que permite la recuperación de la mayor parte de la presión diferencial producida en el sistema, 2) una sección cilíndrica en la cual se sitúa la toma de baja presión y por lo tanto la velocidad del fluido se mantiene prácticamente constante y 3) una sección con entrada cónica convergente en la que la sección transversal disminuye y esto se traduce en un aumento de la velocidad del fluido al igual que una disminución de la presión. El efecto de este tubo consiste en que el fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuya su presión y al aumente la velocidad cuando pasa por una zona de sección menor (Ballester et al., 1999; Nieto-Palomo, 2015). Este es considerado como un sistema de aireación del tipo difusor, que oxigena un cuerpo de agua a base de burbujas y se transfiere mediante difusión; mientras se basa en un sistema aspirador ya que posee una abertura a la atmósfera en el sitio de baja presión; para aumentar el efecto se le coloca un difusor poroso en el extremo del tubo, de donde sale la mezcla de agua y aire, puesto que esto provoca que el tamaño de las burbujas de aire se reduzca en tamaño y por ende

aumenta la superficie para el intercambio gaseoso, eficientando el proceso de aireación (Wheaton, 1987). Segun Castelló-Orvay, (1993) dentro de las ventajas mas rescaltables de utilizar bombas sumergibles es que al no tener tubería de aspiración estas evitan las posibles entradas de aire por empaquetaduras mal cerradas y la sobresaturación por gases que tienen efectos nocivos para los organismos. Otro de los dispositivos o bombas utilizadas son las Airlift o bomba elevadora de aire, es un tubo que inyecta aire y se encuentra sumergido parcialmente, este actúa por una diferencia de gravedad específica entre el líquido que se encuentra fuera de tubo y la mezcla de aire y líquido en su interior, debido a la diferencia de densidades, la gravedad específica de la mezcla aire-líquido será menor, resultando en la elevación de esta mezcla a través del tubo (Wheaton, 1987). Sin embargo, al colocar un tubo y agregar cierta cantidad de aire no resuelve el problema de la aireación y transporte de agua. Tal como se pudo observar en esta práctica, existen limitantes en el uso de este sistema, que son más bien variables, que posibilitan, maximizan o impiden el flujo del agua; como pudimos observar tanto el grosor del tubo, la profundidad o bien, la altura del tubo con respecto a la superficie al igual que la cantidad del bombeo de aire son factores que afectarán a favor o encontra del sistema. El acuacultor debe tener en cuenta todas estas variables pues de esto dependerá que pueda satisfacer el flujo mínimo de aire requerido para que se pueda elevar el agua, es decir, debe deducir la Q de la bomba de aire (Wheaton, 1987). No obstante, las airlift pueden presentar ciertas desventajas en su uso en la acuacultura, ya que solamente son útiles en tanques o estanques con profundidades mayores a 5 m, también en estos casos la eficiencia de estos dependerá del tamaño de las burbujas que genera el aireador al igual el tiempo de contacto entre ellas, ya que se ha demostrado que a mayor tamaño de la burbuja, mayor circulación aunque esto implique una menor oxigenación. Este tipo de bombas también requieren un alto mantenimiento,como ya fue mencionado presentan baja circulación y por ende baja transferencia de oxígeno por lo que no es recomendable para el cultivo de ciertos organismos (Marcillo-Morla, s.f.).

Conclusión

Es importante conocer los requerimientos del sistema que queremos montar con el fin de elegir los materiales que mejor se adecuen a nuestras necesidades, así se tendrá un mayor control sobre los costos y la calidad del producto final.

Referencias Ballester, A., J.A. Fernández-Sánchez y J.A. López-Geta. 1999. Medida y evaluación de las extracciones de agua subterránea. IGME. España. 300 pp. Castelló-Orvay, F. 1993. Acuicultura marina: fundamentos biológicos y tecnología de la producción. Ediciones Universidad de Barcelona. España 739 pp. Malpartida Pasco, J. Piscicultura y Aireación. 156 pp. Recuperado de: https://www.embrapa.br/documents/1354377/29102107/Jesus+Pasco++Curso+Aireaci%C3%B3n.pdf/b1de65f0-e92a-366b-de74-12af1d7bf223? version=1.0 Hernández C., Aguirre G. & López

D. 2009. Sistemas de Producción de

Acuacultura con Recirculación de Agua para la región Norte, Noroeste y Noroeste de México. Revista Mexicana de Agronegocios. 130 pp. Marcillo-Morla, F. Uso de aireación en camaroneras. Consultado el día 18 de abril de

2017.

Disponible

en:

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/8971/1/Aireacion.pdf Merino O., Sal F. 2007. Sistemas de Recirculación y Tratamiento de agua. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos CENADAC (Santa AnaCorrientes). 37 pp.

Nieto-Palomo, J. 2015. Manipulación y ensamblaje de tuberías-UF0409. Ediciones Paraninfo, S.A. España. 292 pp. Sarmiento P. 2013. Sistemas de Producción en Acuacultura. Solla Nutrición Animal. 124 pp.

Velasco A. 2015. Oxigenación del agua en estanques con aireadores flotantes. Aireación

del

agua.

SAFE-RAIN.

Recuperado

de:

http://www.saferain.com/es/blog/oxigenacion-del-agua-en-estanques.html

Wheaton F. W. 1987. Capítulo 11. Bombas. 351-410 p. En: Wheaton F. W. 1987. Acuacultura Diseño y Construcción de Sistemas. AGT Editor. México.

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