INFORME CONSOLIDADO -...

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INFORME CONSOLIDADO


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INDICE DE CONTENIDOS

SERVICIO 1

Contenido: Ajuste metodológico y validación de cronograma de actividades por parte del Comité Asesor Técnico ……………………………………………………………….….6 SERVICIO 2

Contenido: Acuiponía: fundamentos, implementación y operación……………………………..8

Anexos: ANEXO I- Recorte de prensa local. ………………………………………………..192

ANEXO II- Carta SEA Comuna de Freirina.

…….…………………………………………………………………………………….193

ANEXO III- Carta SEA Comuna de Alto del Carmen. ……………………………..194

ANEXO IV- Carta SUBPESCA. ………………………………………………….…..195

ANEXO IV- Consulta pertinencia – Alto del Carmen. ……………………………..197

ANEXO V- Consulta pertinencia – Freirina. ………………………………………..204

ANEXO VI- Levantamiento información estudio FIC, viabilidad en la cuenca del rio

Huasco para cultivo de peces en agua dulce mediante recirculación de agua para

producción de hortalizas. ……………………………………………………………..211

ANEXO VII- Listas de asistencia a las reuniones CCIRA 2015. ……………..…..213

ANEXO VIII- Listas de asistencia a talleres. ………………………………………..214

ANEXO IX- Informe actividades de sociabilización realizadas. …………..……..225


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ANEXO X- Informe visitas en terreno. ……………………………………………..243

ANEXO XI- Memoria de cálculos de Ingeniería. ……………………………..…..268

ANEXO XII- Memoria de cálculos económicos…………………………………..306

SERVICIO 3

Contenido:

Implementación de plan piloto de sistema de cultivo integrado (Camarones, truchas y hortalizas)… ……………………………………………………………...312

Anexos: ANEXO I- Prospección de río Huasco para recolección de reproductores y cultivo

de juveniles camarón de río…………………………………………….…………….336

ANEXO II- Permisos Sectoriales SEIA Y SERNAPESCA ………………………..343

ANEXO III- Taller De Sociabilización II: Visita Técnica Guiada…………………..348

ANEXO IV- Informes De Sociabilización Entregados…………………………..… 362

ANEXO V- Órdenes de compra y facturas de materiales e insumos

adquiridos…….………………………………………………………………………....367


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SERVICIO 4

Contenido:

Operación de un sistema de cultivo integrado (camarones, truchas y hortalizas) ………………………………………………………………………………………...….376

Anexos: ANEXO I: Evaluación de la visita de inspección técnica desarrollada por el ATE…………………………………………………………………………………………………………………...399

ANEXO II: Respuesta del SEA hacia la consulta de pertinencia de ingreso del proyecto ―Estudio de viabilidad en la cuenca del río Huasco para cultivo de peces de agua dulce (camarón de río y truchas), mediante sistema de acuiponía y recirculación de Agua para producción de hortalizas‖ para la comuna de Alto del Carmen……………………………………………………………………………………………………………..400

ANEXO III: Respuesta del SEA hacia la consulta de pertinencia de ingreso del proyecto ―Estudio de viabilidad en la cuenca del río Huasco para cultivo de peces de agua dulce (camarón de río y truchas), mediante sistema de acuiponía y recirculación de Agua para producción de hortalizas‖ para la comuna de Freirina………………………………………………………………………………………………………………404

ANEXO IV: Formulario solicitud de cultivo en terrenos privados con captación de agua…………………………………………………………………………………………………………………408

ANEXO V: Formulario de solicitud de inscripción Centros de Experimentación e Investigación en Laboratorios……………………………………………………………………………410

ANEXO VI: Documento con las especificaciones de una solicitud de Investigación en Acuacultura………………………………………………………………………………………………..…411

ANEXO VII: Solicitud de tapas de botellas para el modulo demostrativo en Liceo Alto del Carmen………………………………………………………………………………………………414

ANEXO VIII: Informe de avance Producción de juveniles de Cryphiops caementarius para actividades de acuiponía en la cuenca del río Huasco……416


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SERVICIO 5

Contenido:

Identificación de fuentes de financiamiento público-privado para el desarrollo de la acuiponía. Identificación del potencial del producto de exportación con denominación de origen y requerimientos legales para exportar……………………………………...421

Anexos: ANEXO I: Estudio de mercado para proyectos hidropónico-acuipónicos de diferentes escalas en la cuenca del Huasco…………………………………434

ANEXO II: Informe taller teórico-práctico………………………………………….537

ANEXO III: Protocolo técnico de operaciones rutinarias en módulo demostrativo

acuipónico ―Liceo Alto del Carmen…………………………………………………544

ANEXO IV: Informe final producción de juveniles de Cryphiops caementarius para

actividades de acuiponía en la cuenca del río Huasco……………………….…553

ANEXO V: Galería Fotográfica……………………………………………………..555

SERVICIO 6

Contenido:

Resultados del Estudio y Plan Piloto…………………………………………….…561


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Servicio 1.

Ajuste metodológico y validación de cronograma de actividades por parte del Comité Asesor Técnico (Granja Agro-Acuícola

Diaguitas).

Las actividades pertenecientes al Servicio 1 tuvieron como finalidad concertar el

tipo de metodología a desarrollar en los servicios subsiguientes, así como validar y

acordar un cronograma de trabajo tendiente a conseguir un óptimo desarrollo de

las actividades ofrecidas técnicamente por parte del Comité Asesor Técnico; figura

que recayó en la Granja Agro-Acuícola Diaguitas E.I.R.L.

Hito 1: Reunión de mandante CCIRA , ejecutor Granja Agro-Acuícola

Diaguitas y Asesor Técnico del Estudio

El día 9 de septiembre de 2015 se realiza, en las oficinas de CCIRA

Huasco, la reunión de ajuste metodológico, cuya acta se muestra más

abajo (Fig. 1). Durante el mismo día se realiza una reunión de presentación

del Estudio a la Sra. Gobernadora de Huasco y a otros personeros de la

provincia en salones de la Gobernación. El Dr. Merino realiza una

presentación sobre los alcances del proyecto, hitos a alcanzar y modalidad

de trabajo, para luego realizar una ronda de preguntas, ya que lo novedoso

del proyecto suscita mucho interés. En especial los asistentes muestran

interés en el cultivo del recurso endémico, el Camarón de río.


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Figura 1. Acta Reunión de mandante CCIRA, ejecutor Granja Agro-Acuícola Diaguitas y

Asesor Técnico del Estudio.


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Servicio 2.

Acuiponía: fundamentos, implementación y operación - Revisión

bibliográfica.

INTRODUCCIÓN

La acuiponía constituye una integración entre el cultivo de peces y un cultivo

hidropónico de plantas. Estos se unen en un único sistema de recirculación de

agua (SRA), en el cual se complementan, tanto el componente acuícola como el

componente hidropónico. (Caló, 2011).

En este documento se recogen visiones generales y específicas de cada uno de

los componentes que forman este sistema bio-integrado, con el objeto de que el

lector logre una acabada comprensión de la importancia de cada uno de los

componentes, destacando la calidad de agua, la cual para todo el sistema es la

misma (recirculación), permitiendo su uso eficiente; sobre todo en zonas donde

este recurso es más restringido, con un mínimo de perdidas hidráulicas en el

sistema. Esto se sustenta en consideraciones técnicas desde el punto de vista del

diseño del sistema, conciliando una adecuada selección del sitio, análisis de los

riesgos existentes, y un adecuado equilibrio entre lo disponible y lo esperado.

Cada capítulo contempla una breve descripción de lo presentado, presentando un

énfasis en las especies objeto de esta experiencia; como lo son la trucha,

camarones y lechugas.

Además al final del documento se adjuntan anexos de lo que se ha realizado, y un

nivel mayor de detalle de algunos procedimientos efectuados; dentro de los cuales

están.


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CONTENIDOS

CAPÍTULOS

CAP 1.- ¿QUE ES ACUIPONIA? ESTADO del ARTE

1.1 Hidroponía ―cultivos sin suelo‖

1.2 Acuicultura con recirculación de agua

1.3 Acuiponía

1.4 Aplicación de la acuiponía

1.5 Aplicaciones actuales de la acuiponía.

1.5.1 Escala doméstica:

1.5.2 Escala educacional (similar a doméstica): combina varios métodos

hidropónicos

1.5.3 Escala semicomercial

1.5.4 Escala comercial

CAP 2.- ACUIPONIA

2.1. Componentes biológicos.

2.1.1 Ciclo del nitrógeno.

2.2 El Biofiltro.

2.2.1 Área superficial.

2.2.2 pH del agua.

2.2.3 Oxígeno disuelto.

2.3 El ecosistema acuipónico.

2.3.1 Balance del nitrógeno.

2.3.2 Tasa de alimentación.

2.3.3 Condición de salud de peces y hortalizas.


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2.3.4 Controlando el nitrógeno.

CAP 3 CALIDAD DE AGUA.

3.1 Rango de calidad de agua especies hidrobiológicas.

3.1.1 Tilapia

3.1.2 Trucha

3.1.4 Otros

3.2 Rango de calidad de agua variedades vegetales.

3.2.1 Lechugas.

3.2.2 Berros.

3.2.3 Albahaca.

3.2.3 Otros.

3.3 Parámetros de calidad de agua relevantes para plantas.


3.3.2 pH.

3.3.3 Temperatura.

3.3.4 Nitrógeno total: amoníaco, nitrito, nitrato (impactos de altas y bajas

concentraciones).

3.3.5 Alcalinidad.

3.3.6. Dureza.

3.3.7 Salinidad.

3.3.8 Cloro.

3.3.9. Fósforo.


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CAPÍTULO 4.- DISEÑO DE SISTEMAS ACUIPÓNICOS

4.1 Selección del lugar y estabilidad.

4.1.1 Exposición a condiciones climáticas; viento, lluvia, nieve, sol y la

sombra.

4.1.2 Invernaderos y estructuras de sombreado.

4.2 Componentes esenciales.

4.2.1 Tanque de peces (formas, materiales, colores, cubiertas, sombreado).

4.2.2 Filtración mecánica (sedimentadores) y biológica.

4.2.3 Componentes hidropónicos (sustratos, NFT, flotante)

4.2.4 Mecanismos de movimiento del agua y material de las tuberías y

fittings (PVC; HDPE; otros)

4.2.5 Aeración y dimensionamiento.

4.2.6 Kits para monitoreo del agua

4.2.7 Dinámica del flujo de agua

4.3 Técnica de sustrato

4.3.1 Filtración, características e irrigación del sustrato

4.4 NFT – Técnica de película nutritiva


4.4.2 Filtración mecánica y biológica

4.5 Técnica de raíz flotante

4.5.1 Tipos de tuberías, construcción y siembra



4.6 Comparación de las técnicas de acuiponía


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CAP 5 BACTERIAS

5.1 Bacterias autotróficas nitrificantes y el biofiltro.

5.1.1 Área superficial

5.1.2 pH del agua

5.1.3 Temperatura del agua

5.1.4 Oxígeno disuelto

5.2 Bacterias heterotróficas y mineralización

5.3 Acondicionamiento del biofiltro

5.3.1 Incorporación de plantas y peces durante el proceso.

CAP 6 VEGETALES.

6.1 Biología básica de los vegetales.

6.1.1 Anatomía y funciones básicas de los vegetales.

6.1.2 Fotosíntesis.

6.1.3 Requerimientos de nutrientes.

6.1.4 Fuentes acuipónicas de nutrientes.

6.2 Calidad de agua para los vegetales.

6.2.1 pH.


6.2.3 Temperatura y estación.

6.3 Selección de vegetales

6.4 Salud vegetal, control de pestes y enfermedades.

6.4.1 Pestes de vegetales, producción integrada y manejo de pestes.

6.4.2 Enfermedades de los vegetales y manejo integrado de la enfermedad.


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CAP 7 PECES

7.1 Anatomía, fisiología y reproducción de peces

7.1.1 Anatomía (Principales características anatómicas externas)

7.1.2 Fisiología (respiración, excreción)

7.1.3 Reproducción y ciclo de vida.

7.2 Alimentación y nutrición de peces

7.2.1 Componentes y nutrición de los alimentos de peces

7.2.2 Alimento peletizado

7.2.3 Tasa de conversión de alimento y tasa de alimentación

7.3 Calidad de agua peces.

7.3.1 Nitrógeno.

7.3.2 pH.


7.3.4 Temperatura.

7.3.5 Luz y oscuridad.

7.3.6 Comparación de calidad de agua.

7.4 Selección de peces

7.4.1 Tilapia

7.4.2 Truchas

7.4.3 Paiche

7.5 Acondicionamiento de los peces.

7.6 Enfermedades de los peces y salud.

7.6.1 Salud y bienestar del pez

7.6.2 Estrés.

7.6.3 Enfermedades de los peces.


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7.7 Calidad del producto

7.7.1 Off-flavor (mal sabor)

7.7.2 Manejo post-cosecha de pescado y Sacrificio

7.7.3 Cadena de frio

7.7.4 requisitos de calidad de frescura de pescados en chile

CAP 8 CRUSTACEOS

8.1 Anatomía, fisiología y reproducción de crustáceos

8.1.1 Anatomía

8.1.2 Reproducción y ciclo de vida

8.2 Alimentación y nutrición de crustáceos.

8.2.1 Componentes y nutrición de los alimentos de crustáceos

8.2.2 Alimento formulado


8.3 Calidad de agua

8.3.1 Salinidad del agua

8.3.2 Amonio, nitrito y nitratos

8.3.3 Potencial de hidrógeno (pH)


8.3.5 Temperatura


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CAP 9 OPERACIÓN Y PROBLEMAS

9.1 Cálculos y relaciones de los componentes: Área de cultivo vegetal, cantidad de

alimento y de peces.

9.1.2 Volumen de agua

9.1.3 Requerimientos de filtración – Biofiltros, sedimentadores, otros

9.3 Prácticas de operación de los vegetales.

9.3.1 Operación de vegetales (almácigos, trasplantes y cosecha) en sistemas

maduros

9.4 Prácticas de operación de los peces

9.4.1 Transporte de peces

9.4.2 Siembra de los tanques y producción escalonada

9.4.3 Alimentación de peces y tasas de crecimiento

9.4.4 Cosecha

9.5 Operaciones rutinarias (Actividades diarias, semanales y mensuales


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CAP 1.- ¿QUE ES ACUIPONIA? ESTADO del ARTE

La acuiponía es la práctica que integra la hidroponía y la acuicultura en un

sistema de recirculación. Es una técnica que sirve para producir en forma

sostenible alimentos de alto valor nutritivo: tanto fuente de proteínas (pescado)

como fuente de vitaminas (Aguilera-Morales et al., 2012).

Por un lado está la hidroponía que es un método de cultivo que utiliza una solución

de nutrientes en el agua, para la producción de plantas tanto comestibles (frutas y

hortalizas) como de ornato y por otro está la acuicultura que es el conjunto de

técnicas y conocimientos relativos al cultivo de especies acuáticas. La acuiponía

se define entonces como: la integración entre producción de peces y la

hidroponía. Todo esto dentro de un sistema cerrado donde los desechos

metabólicos de los peces (principalmente nitrógeno) son aprovechados por las

plantas para crecer limpiando el agua de estos componentes manteniendo niveles

adecuados para la crianza de los peces (Rakocy et al., 2006).

De acuerdo con diversos autores científicos, el sistema de recirculación acuipónico

es una tecnología prometedora que puede definirse como un sistema de

producción de alimentos que incorpora dos o más componentes (peces y

vegetales o plantas) en un diseño basado en la recirculación de agua (Ulloa et al.,

2005, Tyson et al., 2004; 2007; Dediu et al., 2012). En este sistema, los nutrientes

que excretan directamente los organismos cultivados en la producción acuícola

(peces, camarones, bivalvos) o que son generados por la descomposición

microbiana de los desechos orgánicos, son absorbidos y utilizados como

nutrientes por las plantas cultivadas hidropónicamente (Roosta y Hamidpour,

2011).


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La integración de un sistema acuícola-agrícola es una forma de policultivo que

hace uso de manera eficiente los recursos disponibles, además se obtienen

productos ―más sanos‖ con un importante impacto socioeconómicos a nivel

ambiental (Diver, 2006; Graber y Junge, 2009).

En resumen los sistemas acuipónicos son sistemas de producción biointegrados

en los cuales se complementa la acuicultura de recirculación y la producción

hidropónica de plantas. A continuación se definen ambos conceptos y sus

principios básicos. Para terminar este primer capítulo con la integración de ambos

y sus escalas de producción.

1.1 Hidroponía “cultivos sin suelo”

La necesidad de incrementar la producción de alimentos de origen vegetal, la

restricción de tierras aptas para la producción agrícola, la escasez de agua o la

mala calidad de ésta para usarla en la agricultura, fueron algunas de las causas

que estimularon a diversos investigadores a buscar alternativas para el desarrollo

de las plantas y como resultado se generó la hidroponía a nivel comercial

(Herrera, 1999).

La hidroponía en términos generales es una técnica de producción agrícola que no

utiliza tierra como medio de sostén o fuente de nutrientes para el crecimiento de

las plantas. Por los orígenes griegos de los vocablos que componen la palabra

ésta puede ser interpretada como "trabajo del agua" (hydro=agua, ponos=trabajo).

Como una definición de cultivo hidropónico puede pensarse en la presentada por

James Shotto Douglas: "Cultivo hidropónico se refiere al cultivo de plantas sin usar

tierra, nutridas por soluciones de agua y sales minerales en lugar de usar los


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métodos tradicionales de cultivo, los cuales siguen siendo preferidos por la

mayoría".

El término de hidroponía y el concepto de cultivo hidropónico se deben al Dr.

William F. Gericke, de la Universidad de California, quien con sus trabajos en

unidades de cultivo sin el recurso de tierra o abonos en el clima de California le dio

nombre a esta nueva ciencia aplicándola a la jardinería y a gran variedad de

hortalizas, extendiendo sus trabajos a flores, cereales, tubérculos y frutales.

(Espinosa, 1994).

En general la hidroponía, agricultura sin suelo, permite utilizar y diseñar todo tipo

de estructuras que sirven de soporte, simples y/o complejas, aprovechando sitios

o áreas no convencionales (azoteas jardines, suelos infértiles, terrenos

escabrosos, etc.). Lo fundamental en ellas es que favorezcan las condiciones

ambientales idóneas para producir todo tipo de plantas cubriendo sus necesidades

básicas de luz, temperatura, agua y nutrientes. En un sistema hidropónico los

elementos minerales esenciales son aportados por la solución nutritiva y en

términos de rendimiento los cultivos pueden duplicar los de los cultivos en suelo,

donde la disponibilidad de agua y nutrientes, los niveles de radiación y

temperatura del ambiente, la densidad de siembra o disposición de las plantas en

el sistema, entre otros factores, incidirán fuertemente en este indicador. (Beltrano

2015).

Según la Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe entre las

ventajas y beneficios de esta técnica de cultivo sin suelo es posible obtener:

Hortalizas de excelente calidad y sanidad, pues se siembran en sustratos

limpios y libres de contaminación.

Mayor eficiencia en el uso del agua.


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Utilización espacios pequeños como superficies de cultivo (azoteas

jardines, suelos infértiles, terrenos escabrosos).

Se obtiene mayor cantidad de plantas por superficie. A modo de ejemplo

en 1 m2 de suelo se siembran 9 lechugas, en 1 m2 en hidroponía se

pueden llegar a obtener 25 lechugas.

Es una técnica fácil de aprender y de bajo costo. (FAO, 2003).

En términos históricos la hidroponía data de tiempos babilónicos, sin embargo

para resumir, a nivel científico, los avances se reportan desde los años 1859 a

1865 donde la técnica fue perfeccionada por dos científicos alemanes, Julius von

Sachs (1860) y W. Knop (1861)., y Knop ha sido llamado "El Padre de la Cultura

del Agua." En 1860 el profesor Julius von Sachs publicó la primera fórmula

estándar para una solución de nutrientes que podría disolverse en agua y en la

que podrían crecer plantas con éxito. Esto marcó el fin de la larga búsqueda del

origen de los nutrientes vitales para las plantas, dando origen a la "Nutricultura".

Técnicas similares se utilizan actualmente en estudios de laboratorios de fisiología

y nutrición de plantas. Como se mencionó anteriormente el término ―hidroponía‖

fue acuñado 1929, donde William F. Gericke, profesor de la Universidad de

California, Davis, define el proceso como "agua que trabaja". Gericke publicó sus

trabajos en 1940 como una técnica casi comercial y aparentemente acuñó la

palabra de hidropónico para designarlos. En 1948 Withrow y Withrow, de la

Universidad de Purdue (USA), describen lo que llamaron nutriculture: como una

serie de soluciones nutritivas para el cultivo de plantas sobre sólidos inertes como

soportes para las plantas.

Investigaciones posteriores sobre nutrición de plantas demostraron que el

crecimiento normal de las plantas puede ser logrado sumergiendo las raíces en

una solución que contenga sales de nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, calcio y

magnesio, que junto al carbono, hidrógeno y oxígeno que la planta toma del aire


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componen los que se conocen comúnmente como macronutrientes o elementos

mayores.

Con el refinamiento de las técnicas de laboratorio, se descubrieron otros ocho

elementos requeridos por las plantas en cantidades relativamente pequeñas,

denominados micronutrientes o elementos menores. Estos incluyen al hierro,

cloro, manganeso, molibdeno, boro, zinc, cobre y nickel. En años siguientes,

numerosos investigadores desarrollaron fórmulas básicas diversas para el estudio

de la nutrición de las plantas. Algunos de los que trabajaron en esto fueron Tollens

(1882), Tottingham (1914), Shive (1915), Hoagland (1919), Deutschmann (1932),

Trelease (1933), Arnon (1938) y Robbins (1946). Muchas de sus fórmulas todavía

se usan en investigaciones de laboratorio sobre nutrición y fisiología de las

plantas. En resumen la hidroponía es un método de cultivar plantas sin la

necesidad de suelo agrícola proveyendo a la planta los nutrientes esenciales o

necesarios, para que esta lleve a cabo completamente su ciclo de vida, a través

de lo que se conoce como una Solución Nutritiva y/o un medio, bajo condiciones

controladas. (Beltrano, 2015).

En cuanto a las técnicas de producción en hidroponía, la mayoría se realizan en

sistemas cerrados, donde la solución nutritiva se recircula y se restablece su

composición química para ser nuevamente utilizada. El uso más eficiente de la

solución se presenta con el sistema cerrado (Herrera, 1999).

De manera muy generalizada se pueden distinguir dos tipos de sistemas o

técnicas de cultivo en Hidroponía.

Cultivos sin sustrato o medio líquido (no agregado).

Cultivo en agregado.


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Al conjugar los criterios para clasificar las técnicas hidropónicas propuestas por

Steiner (1966), Jensen y Collins (1985) y Resh (1991), se puede decir que dentro

de las técnicas en medio líquido (no agregado), se ubican a las técnicas en

película nutritiva (NFT), hidroponía en flotación y la aeroponía; mientras en el

grupo agregado se encuentran los cultivos en arena, grava (rocas porosas de

origen volcánico como tezontle, perlita y zeolita), u otros sustratos como la lana

de roca, aserrín, turba y espumas sintéticas como el poliestireno (Herrera, 1999)

Los Cultivos sin sustrato, o comúnmente llamado técnica de la solución nutritiva

recirculante ―NFT‖ (Nutrient Film Technique) que traducido al español significa "la

técnica de la película de nutrientes" es el sistema hidropónico recirculante más

popular para la producción de cultivos en el mundo. En esta técnica las plantas

crecen en canales formados por una película de polietileno, dentro de los cuales

se depositan las raíces, se cubre de la luz y se hace fluir la solución nutritiva. El

plástico es completamente opaco en su interior, para evitar el desarrollo de algas,

mientras que en su exterior es de color blanco para evitar el calentamiento de la

solución nutritiva y las raíces (Graves, 1983). La longitud del canal es

generalmente de 20 m, con una pendiente entre 1.5 y 2 %, con lo que el flujo de la

solución nutritiva debe ser entre 60 y 120 L-1 (Jenner, 1980). En esta técnica las

plántulas se desarrollan en cubos de sustrato (lana de roca por ejemplo) y al

trasplantarlas se colocan en el canal con todo y cubo (Cooper, 1978). Los

nutrientes están disueltos en agua y en contacto directo con las raíces donde se

mantiene una circulación continua o intermitente de una fina capa de solución

nutritiva a través de las raíces (Herrera, 1999). Algunos ejemplos de este tipo de

sistema hidropónico son ―NFT o Nutrient Film Technique‖, ―Tanque nutritivo‖, ―Mist

System‖ entre otros. (Beltrano, 2015).


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Por otro lado se encuentra la técnica en agregado (Agregate Culture) o

hidroponía en flotación o raíz flotante y esta consiste en sumergir el sistema

radicular en la solución nutritiva, donde el vástago o tallo de la planta es

suspendido sobre la solución con materiales ligeros e inertes, siendo capaces de

retener la suficiente humedad, drenando el exceso de agua y permitiendo una

aireación adecuada.

Las técnicas de producción en agregado son:

Cultivo en arena. Esta técnica utiliza la arena que es el material más

fácilmente disponible en los desiertos. Las partículas deben ser menores

que 2 mm y mayores que 0.6 mm de diámetro. El principal sistema de riego

que se asocia a esta técnica es el riego por goteo. Se deben aplicar de dos

a cinco riegos por día, dependiendo de la especie cultivada, la etapa

fenológica, la variedad y las condiciones del ambiente (temperatura y

humedad relativa).

Cultivo en grava. Su mayor uso es en los lugares donde abunda la roca

volcánica. A esta técnica también se le conoce como subirrigación, debido

a la asociación de este tipo de riego con este sustrato. Las partículas de

grava deben tener un diámetro entre 2 y 20 mm, más de la mitad del

volumen debe tener partículas de aproximadamente 12 mm de diámetro.

Las partículas deben tener consistencia para evitar su fractura, capacidad

para retener humedad en su espacio libre, buen drenaje para facilitar la

aireación de las raíces y no deben liberar sustancias que se solubilicen en

el agua (Resh, 1991). Los materiales que se utilizan en este sistema son:

la vermiculita, es un mineral con estructura en micas, el cual es

expandido cuando se calienta a 1000 °C debido a que pierde el agua que


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tiene atrapada entre sus láminas formando pequeños poros, es estéril,

ligera (0.1 a 0.2 g cm-3), insoluble en agua, pH neutro, capacidad para

amortiguar el pH, y relativamente alta capacidad de intercambio de

cationes; la perlita, es otro mineral de origen volcánico, al calentarla a 760

°C la humedad que tiene atrapada en sus partículas es transformada a

vapor, en este proceso se expanden, su peso específico es de 0.08 a 0.13

g cm-3 ; diámetro de 2 a 4 mm, la capacidad de retención de agua es de

tres a cuatro veces su peso, no tiene capacidad para amortiguar el pH; el

tezontle, es un mineral aluminosilicato de origen volcánico, se utiliza en

forma natural, y es muy usado en México debido a su disponibilidad.

Cultivo en sustratos alternativos. Otros sustratos que han sido utilizados

son: la turba, consiste en la descomposición parcial de plantas acuáticas,

de pantanos o ciénagas. La composición química depende de la naturaleza

de los materiales que le dan origen y la etapa de descomposición; la lana

de roca, está constituida por 5 % de minerales en forma de fibras, 95 %

de su espacio poroso lo ocupan el agua y el aire, 80 % y 15 %,

respectivamente. Este material es producido a partir de rocas volcánicas,

piedra caliza y carbón mineral, fundidos a 1800°C. No se degrada

químicamente y es biológicamente inofensivo. Tiene varias presentaciones

comerciales, según el uso al que se le destine. Existen cubos de

aproximadamente 7.5 cm de cada lado, cada cubo tiene un orificio en el

centro de la cara superior, en el que se coloca la plántula para su posterior

desarrollo, cuando el sistema radical empieza a exceder el volumen del

cubo, si el desarrollo posterior de la planta se va a efectuar en NFT, se

coloca el cubo con la planta en el interior de la película plástica de

polietileno donde fluye la solución. Si la planta continúa su desarrollo en


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lana de roca, el cubo con la planta se coloca sobre un bloque de este

material recubierto de una película plástica con una perforación donde se

coloca el cubo con la planta, las dimensiones más comunes del bloque

son 90 x 30 x 7.5 cm (longitud x anchura x altura), al continuar creciendo la

planta, sus raíces se desarrollarán en el bloque. El riego se aplica por

goteo en el cubo, a partir del cual la solución nutritiva se difunde hasta el

bloque. Este tipo de sistema es abierto, es decir, la solución nutritiva que

se aplica la absorbe la planta, la retiene el sustrato y una pequeña fracción

se evapora. Entre los materiales que se utilizan en las diferentes técnicas

hidropónicas, aunque algunos tienen ventajas sobre otros, todos deben ser

revisados en su materialidad y asociarlos a la producción.

Finalmente la selección de la técnica y del sustrato depende, además de las

propiedades físicas y químicas de los materiales, de la disponibilidad y del precio.

En relación a la solución nutritiva para los sistemas de cultivo hidropónico es de

importancia que la solución nutritiva contenga todos los elementos necesarios y en

la composición correcta, en hidroponía, las necesidades nutricionales que tienen

las plantas son cubiertas con los nutrientes que se suministran en la solución

nutritiva. La cantidad de nutrientes que requieren las plantas dependerá de la

especie, la variedad, etapa fenológica y condiciones ambientales (Herrera, 1999;

Carpena et al., 1987; Adams, 1994b).


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En relación a las infraestructuras utilizadas en acuiponía la mayoría de los

sistemas hidropónicos se encuentran en invernaderos, con el fin de controlar la

temperatura, reducir la pérdida de agua por evaporación, controlar las

infestaciones de plagas y enfermedades y proteger a los cultivos de elementos

del ambiente, como el viento y la lluvia. Generalmente se asocia esta forma de

cultivo con grandes invernaderos y el empleo de tecnologías complejas, sin

embargo, esta técnica puede ser implementada de una manera muy sencilla, ya

que incluso existen algunos emprendimientos con materiales de reciclaje.

El desarrollo actual de la técnica de los cultivos hidropónicos está basada en la

utilización de mínimo espacio, mínimo consumo de agua y máxima producción y

calidad. (Herrera, 1999; Beltrano, 2015)

1.2 Acuicultura con recirculación de agua

Un ―Sistemas de Acuicultura con Recirculación de agua‖ (SAR) es una tecnología

que permite el cultivo de peces a mayor intensidad. En un SAR, el ambiente es

totalmente controlado. Los peces se crían en estanques en las condiciones más

seguras posibles. El agua circula a través del sistema, y solamente un pequeño

porcentaje de ella es reemplazado diariamente, la temperatura, salinidad, pH,

alcalinidad, composición química y el oxígeno son monitoreados y continuamente

y controlados. Los residuos sólidos son filtrados y removidos, se incorpora oxígeno

para mantener concentraciones suficientes para la densidad de peces en cultivo, y

por último el efluente es tratado en un biofiltro para la conversión biológica del

nitrógeno amoniacal a nitratos (Timmons et al., 2009).


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Un SAR es aquel que permite mediante una serie de tratamientos del agua de

cultivo, garantizar una calidad de agua suficiente y adecuada para el

mantenimiento de los organismos acuáticos en sus diferentes estadios

(reproducción, larvario, pre-engorde o engorde). Todo ello con un importante

ahorro de agua nueva al sistema (renovación de entre un 5 y un 10 % de todo el

volumen de cultivo al día). Los SAR tienen entre sus ventajas la minimización de

requerimientos de agua, la concentración de sus residuos, la minimización de

descargas de RIL al medio ambiente, el incremento del factor de bio-seguridad, y

la eliminación de la dependencia de instalar las unidades de producción en sitios

con ―calidad de agua‖ adecuada para el desarrollo del cultivo.

El uso de sistemas de recirculación de agua para la producción acuícola es cada

vez más común. Mejoras en la tecnología y cambios en estructuras de precio y en

reglamentaciones ambientales han contribuido al aumento de su uso a nivel

industrial. (Merino, 2007; Piedrahita, 2003). El uso de estos tipos de sistemas está

en aumento en el engorde de peces en todo el mundo para diferentes especies.

Los SAR proporcionan un medio de cultivo estable y modulable a voluntad del

cultivador de esta manera, de esta manera se contribuye con una producción más

intensiva y fiable, al mismo tiempo se logran ahorros significativos en energía y

agua. (Timmons et al., 2009).

Diseñar y operar un SAR requiere de una sólida comprensión de las operaciones

unitarias y los procesos que ello implica. La falla de cualquiera de estas

operaciones puede ocasionar que falle la totalidad del sistema, y como resultado

la muerte de los peces en cultivo.


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El diseño de un SAR debe asegurar que los parámetros importantes que afectan

la calidad de agua y la productividad de los peces. Oxígeno, Amoníaco, CO2 y los

sólidos suspendidos se mantengan en los niveles adecuados. Esto requiere

calcular el valor de cada uno de estos parámetros (Timmons et al., 2009).

Para mantener un sistema de recirculación se requieren dos condiciones básicas:

(1) conocer la biología de la especie y (2) conocer los componentes unitarios de

un SAR. A continuación se detallan algunos criterios y componentes básicos de

un sistema de recirculación los que serán retomados en detalle en los capítulos

posteriores.

Balance de masa

El balance de masa es una herramienta que permite identificar y cuantificar la

cantidad del elemento que está entrando, saliendo y la cantidad que está

sintetizándose o consumiéndose por reacciones químicas y/o biológicas, para

facilitar el análisis matemático se trabaja bajo condiciones estables “Steady State”,

que se refiere a que las condiciones en estudio ya no cambian con el tiempo

(Merino, 2007). Un balance de masa debe indicar todas las entradas, salidas y

transformaciones que ocurren en el sistema, pues los cálculos darán paso a la

definición de equipos, especificaciones técnicas y configuración del sistema.


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Sistema de Aireación/Oxigenación:

Otro de los sistemas de gran importancia dentro de los sistemas de recirculación

es el sistema de oxigenación.

El control de la concentración de Oxígeno disuelto en el agua puede llevarse a

cabo mediante el uso de aireación o de oxigenación a base de Oxígeno puro. La

selección de una u otra fuente de Oxígeno depende de la configuración del

sistema, de las preferencias del diseñador, de criterios económicos y los

requerimientos de concentración de Oxígeno disuelto por parte de los peces

(Merino, 2007). A continuación de definen ambas:

Fuentes de aire:

Las fuentes de aire utilizadas en la acuicultura son los sopladores, las

bombas de aire y los compresores. La principal diferencia entre ellos son

los requerimientos de presión y volumen de descarga. Los sopladores

proporcionan altos volúmenes de aire a baja presión, mientras que los

compresores proporcionan pequeños volúmenes a alta presión. La

presión de operación dependerá de los requisitos para sobreponerse a

la presión de agua o a las profundidades en las cuales están instalados

los difusores, a las perdidas por fricción y singularidad en las tuberías de

distribución del aire y a la resistencia de los difusores al flujo de aire. El

volumen de aire requerido dependerá de la masa de oxígeno necesario

y de la eficiencia global del sistema de transferencia (Timmons et al.,

2009).


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Fuentes de oxigeno:

En la acuicultura comúnmente se usan tres tipos de fuentes de oxígeno: Oxígeno

gaseoso a alta presión, Oxígeno líquido (OXL) y Oxígeno generado en el lugar de

uso. Para garantizar la disponibilidad y como respaldo (Timmons et al., 2009).

Entre los sistemas de oxigenación, los conos de oxigenación son ampliamente

usados en cultivos, gracias a sus ventajas como fácil instalación, operación, alta

eficiencia y mínimo riesgo de obturación. El rango de absorción es entre 80% y

99%. Existen unidades comerciales que transfieren desde 0,18 a 5 kg O2 h-1 a 25

mg/ L-1 a caudales de 12 a 164 m3/ h-1 (Letelier, 2004).

Sistema de Biofiltración

En este sistema se lleva a cabo el proceso de nitrificación y en su conjunto o es

comúnmente llamado ―biofiltro‖. Hay muchos tipos de biofiltros que se usan en

acuicultura y todos usan películas bacterianas.

En estos sistemas hay una superficie inerte (arena, piedras, materiales plásticos,

etc.) en los que se establece la biopelícula (Merino, 2007). Los filtros biológicos

son componentes esenciales de un sistema de recirculación, cumplen la función

de transformar el amonio acumulado en el sistema, en nitritos y finalmente en

nitratos a través de bacterias nitrificantes, sus dimensiones son determinadas a

través de balances de masa en función de la cantidad de amonio a remover.

Dentro de los filtros biológicos se encuentra el medio de soporte para las

bacterias, lo que generalmente son fabricados en plástico y tienen la propiedad de

poseer una gran área superficial.


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Sistema Retiro sólidos suspendidos:

La principal función de este componente es entregar una filtración que elimine los

sólidos producidos por los peces o animales acuáticos cultivados. La eliminación

de partículas es un componente esencial de un sistema de recirculación. Al retirar

las partículas del agua se disminuye la carga orgánica en el sistema y se facilita el

funcionamiento de los biofiltros. La reducción en el número y concentración (masa

de sólidos / volumen de agua) de partículas empieza con la selección de alimentos

de alta calidad y el uso de técnicas de alimentación que minimicen la pérdida de

alimentos. Ya en el sistema, se busca minimizar el tiempo que los desechos

sólidos o partículas permanecen en contacto con el agua, sobre todo dentro del

tanque de cultivo, para prevenir que estos se descompongan dando origen a

partículas más pequeñas o a materiales disueltos (Merino, 2007).

Existen tres métodos que se usan para retirar los sólidos suspendidos de las

aguas de cultivo de peces: Separación por gravedad que funciona en base al

principio de sedimentación y velocidades de decantación; Eliminación por filtración

donde esta se realiza mediante la retención de partículas en un filtro y finalmente

está el proceso de flotación donde las partículas se adhieren a las burbujas de aire

y se separan del agua. (Timmons et al., 2009).

Regulación del pH

La regulación del pH en un sistema recirculado es necesaria por varios motivos.

Por un lado, la biofiltración consume alcalinidad y tiende a causar una baja del pH,

sobre todo cuando la tasa de recambio es baja con respecto a la cantidad de

alimento usado (bajo valor de m3 kgalimento-1) y la alcalinidad del agua de recambio

es baja. La baja de pH puede considerarse como benéfica ya que disminuye la

toxicidad del amoníaco.


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Sin embargo, la reducción del pH también está asociada con un aumento de la

concentración de CO2, el que puede llegar a niveles tóxicos. Además, bajas en la

alcalinidad pueden resultar en una reducción súbita del pH que podría interrumpir

la acción nitrificadora en un biofiltro, causando problemas de toxicidad debido al

aumento de la concentración de amoníaco y/o de nitrito. Como es el caso con las

otras unidades de tratamiento, la selección de productos usados para regular el

pH y la alcalinidad depende de factores económicos y de las características

específicas del agua. (Merino, 2007).

Reducción del dióxido de carbono

El aumento de la concentración de dióxido de carbono puede ser el factor limitante

en ciertos sistemas de recirculación. Desafortunadamente, hay relativamente poca

información sobre los efectos crónicos de concentraciones elevadas de dióxido de

carbono y aún sobre qué constituye un valor elevado. La eliminación de dióxido de

carbono puede llevarse a cabo por medio de aireación (desgasificación),

añadiendo bases al agua para aumentar el pH o por una combinación de ambos

métodos. (Merino, 2007).

Regulación de temperatura

Una de las ventajas importantes de sistemas de recirculación es la posibilidad de

cambiar la temperatura del agua de cultivo para ajustarse a las condiciones

óptimas requeridas por el animal cultivado. Dependiendo del tamaño del sistema y

de la magnitud del ajuste de temperatura, se pueden usar sistemas de

calentamiento o enfriamiento directos o intercambiadores de calor. En algunos

casos también se usan intercambiadores de calor para recobrar algo de la energía

que ha sido transferida al agua de salida.


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Otro factor relacionado con la regulación de temperatura es el uso de materiales

aislantes que disminuyen las pérdidas de energía. (Merino, 2007).

En una unidad de cultivo SAR es indispensable contar con equipos de respaldo

tales como generadores eléctricos, generadores de oxigeno entre otros, los que

incidirán en los costos totales de producción. Por esto, se debe lograr una

suficiente producción para que los costos de estos componentes de soporte se

reduzcan a un nivel que los costos totales de producción sean competitivos.

(Timmons et al., 2009).

En términos de inversión los SAR requieren de un capital inicial elevado en

comparación a la mayoría de otros sistemas en acuicultura, donde su rentabilidad

estará basada en la obtención de una mayor productividad económica por unidad

de volumen de cultivo.

La selección de las unidades de tratamiento a ser usadas, su secuencia y

características específicas dependen de la especie cultivada, de las características

del lugar y de condiciones económicas, entre otros factores (Merino, 2007).

En un SAR es importante resaltar el manejo de los desechos, sin embargo dentro

de este tipo de sistemas se reduce el volumen de descarte de desechos al

ambiente. El volumen es menor, pero la carga de contaminación por unidad

descargada es mayor. Ello representa una amenaza al medio ambiente o incurre

en un gasto adicional si el agua es vertida a un sistema de alcantarillado para su

tratamiento.


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Tales desechos son responsables del deterioro en la calidad del agua dentro de

un sistema de producción (Losordo et al., 1998; Martins et al., 2009) y en

ocasiones su nivel es tan alto que puede llegar a niveles próximos a los

manejados en las soluciones de nutrientes utilizadas en los sistemas de

producción hidropónicos (Endut et al., 2010).

Estos desechos pueden ser aprovechados para obtener otro cultivo que genere a

su vez una ganancia adicional, como el caso de la acuiponía. Los avances

tecnológicos en los sistemas de recirculación en acuicultura, estimularon el interés

en la acuiponía como un medio potencial para incrementar los ingresos mientras

se utilizan algunos de los productos de desecho (Rakocy, 1999). En este sentido,

Adler et al. (2000) han reportado que los tratamientos convencionales de las

descargas de la acuicultura, representa un significativo costo adicional; de esta

forma la acuiponía se convierte en una alternativa de tratamiento de las descargas

de la acuicultura, más económica y rentable.

1.3 Acuiponía

La acuiponía constituye una integración entre un cultivo de peces y uno

hidropónico de plantas. Estos se unen en un único sistema de recirculación, en el

cual se juntan, el componente acuícola y el componente hidropónico. (Caló, 2011).

Los primeros pasos en el campo de la acuiponía, comenzaron en la década de los

setenta con investigaciones que buscaban desarrollar sistemas de cultivo de

peces a pequeña escala (Rakocy & Hargreaves, 1993), Hasta la década de los

ochenta, la mayoría de los intentos para integrar la hidroponía y la

acuicultura tuvieron éxitos limitados; sin embargo, en 1986, gracias a las

innovaciones en los sistemas de recirculación propuestas por McMurtry et al.


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(1993, 1997), fue creado el primer sistema acuipónico (llamado sistema acua-

vege-cultivo) que utilizó los efluentes de tilapia dentro de un cultivo de tomate

(Muñoz, 2012).

Figura 2: Ciclo Acuipónico (Tomado de bofisch.org)

En el sistema acuipónico, los desechos metabólicos generados por los peces y los

restos de alimento, son utilizados por los vegetales y transformados en materia

orgánica vegetal (fig. 1). De esta forma se genera un producto de valor a través de

un subproducto desechable, con la ventaja de que, el agua libre ya de

nutrientes, queda disponible para ser reutilizada. Gracias a esto, los sistemas

acuipónicos trabajan sobre dos puntos de gran interés en producción,

rentabilidad y tratamiento de desechos (Rakocy, 1999).

Los desechos metabólicos disueltos en el agua son absorbidos por las plantas,

reduciendo así la tasa de recambio diaria de los sistemas de recirculación y

también su evacuación hacia el ambiente. Las plantas crecen rápidamente en


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respuesta a los altos niveles de nutrientes disueltos que son excretados

directamente por los peces o generados por la descomposición bacteriana de los

excrementos. (Rakocy, 2007).

Los primeros trabajos publicados en acuiponía se remontan a la década del

´70, donde se demostró que los desechos metabólicos que los peces

generaban podían ser utilizados para el cultivo de plantas, en forma

hidropónica (Lewis, 1978). Sin embargo, no fue sino hasta la década del ´90 que

se empezaron a obtener datos concretos aplicables a producciones

comerciales. Rakocy es considerado uno de los investigadores pioneros en el

área. Radicado en la Universidad de las Islas Vírgenes, desarrolló un

sistema de cultivo acuipónico que lleva en funcionamiento más de 25 años.

Con dicho sistema fueron realizadas numerosas experiencias, obteniendo valiosos

resultados para el desarrollo de la actividad.

En los primeros ensayos de acuiponía, se utilizaron lechos ocupados con

diferentes sustratos, como arena (Lewis, 1978) o grava (Rakocy, 1999).

Si bien estos sistemas siguen siendo utilizados actualmente, se complica su uso

al trabajar con altas cargas de peces.

1.4 Aplicación de la acuiponía

Con respecto a la aplicación de sistemas acuipónicos estos pueden ser tan

sencillos o tecnificados, según sean las necesidades o la economía de quien lo

utilice. Una de las principales ventajas que tiene el sistema acuipónico es el menor

consumo de agua a comparación con la hidroponía (McMurtry et al., 1997), y en

un mismo tiempo se obtienen productos animal y vegetal orgánicos


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comercialmente atractivos (Rakocy y Hargreaves, 1993). Además, disminuye

significativamente el impacto al ambiente, ya que el sistema es cerrado con lo que

no hay descargas y con esto se optimizan los recursos mano de obra, agua,

alimento balanceado y nutrientes para las plantas (amonio y nitratos). A nivel

mundial los grupos de práctica de acuiponía se pueden dividir en dos, quienes

trabajan sistemas acuipónicos de manera doméstica o aficionada, de auto

consumo y el segundo grupo quienes trabajan la acuiponía de manera comercial.

A pesar de lo anterior hay un tercer grupo al cual haremos mención dentro de este

punto ―la escala educacional‖ siendo esta similar a la domestica, donde su

diferencia se origina en la combinación de varios métodos de cultivo. A

continuación se definen las escales antes mencionadas:

1.4.1 Escala doméstica:

En esta escala se utilizan estanques pequeños de hasta 1 m3 volumen (1 kg

peces/m3) y una superficie de hasta 20 m2 para los vegetales (50 a 500

hortalizas/mes).

La utilización de un sistema acuipónico de manera casera o doméstica, es una

excelente opción cuando se pretende tener un aporte de alimento auto-

producido. En Australia, los sistemas acuipónicos domésticos de baja escala

son muy utilizados (Diver, 2006) y es común encontrar sistemas configurados

para funcionar en espacios reducidos de aproximadamente dos metros

cuadrados. Estos sistemas domésticos en general, son diseñados para no utilizar

mucha mano de obra, no requiriendo entonces, de mucho tiempo para su manejo.

Otra posibilidad que presentan estos sistemas domésticos, es su uso con fines

ornamentales, ya que un simple acuario, puede utilizarse para crear un sistema

acuipónico, mediante la adición de un componente hidropónico.


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1.4.2 Escala educacional (similar a doméstica): combina varios métodos

hidropónicos

La acuiponía educacional es utilizada como una herramienta para el aprendizaje

de las ciencias, mediante la experimentación de manera vivencial. Ella abarca

materias como la Física, Química, Matemática y Biología todas ellas

entremezcladas en un modelo experimental. El modelo acuipónico se presenta en

la educación como una salida a la problemática de los experimentos científicos

que son carentes de complementariedad entre las ciencias.

Actualmente en países como EE UU, Japón, Australia, India y Kenia se viene

implementando un programa de aprendizaje con esta herramienta Educativa que

permite el aprendizaje transversal de las ciencias (Jiménez, 2014).

La adaptación del modelo acuipónico para su uso en la educación indica que este

debe estar acorde con según la necesidad que tenga cada región del país

priorizando los recursos naturales que ellas tengan (fig. 2): por ejemplo la

adaptación de especies de plantas de uso medicinal, alimenticio o cultural. Lo

mismo con los organismos acuáticos que puedan adaptarse al sistema según la

zona donde se desarrolla (Jiménez, 2014).


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Figura 3: Modelo de Clase Experimental con Módulo de Acuiponía (Fuente: Jiménez, 2014)

En Chile, algunos establecimientos educacionales han implementado esta técnica.

Un ejemplo de este nivel lo presenta el Colegio Santa Teresa de Los Andes de

Puerto Aysén donde a través de un proyecto financiado por EXPLORA CONICYT

se logró implementar la acuiponía como una herramienta educativa transversal a

través del proyecto “Acuaponía, un Biosistema Integrado para un mejor

Entendimiento de las Ciencias” permitiendo integrar las ciencias básicas en un

sistema experimental, promoviendo ciencia y tecnología a estudiantes de liceos y

escuelas públicas de la región de Aysén.

Según Jiménez 2014, algunos aprendizajes que se obtienen del modelo de

acuiponía aplicado a las Escuelas de Educación Primaria y Secundaria:

a) El Módulo Acuipónico se adecúa al ambiente de la clase como un medio

esencial en la facilitación de la labor investigadora.

b) Promueve la formulación de los problemas como un estímulo personal para

la acción investigadora de los alumnos, provocando en ellos curiosidad y

deseos de indagar.

c) Pone en juego las informaciones previas de los alumnos (creencias,

representaciones, pre-conceptos, etc.) sobre el modelo que se investiga.


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d) Contrasta entre sí dichas informaciones, alentando la confrontación de

argumentos, evidencias y ejemplos y promoviendo, con ello, la

reelaboración del conocimiento inicial que los alumnos tienen sobre el

modelo, así como la formación de (corrientes de opinión) (hipótesis) sobre

la manera de resolverlo.

e) Realiza actividades específicas de aplicación de los nuevos constructos

elaborados por los alumnos, a situaciones y contextos diferentes a los

investigados, promoviendo la maduración y generalización de los

aprendizajes.

f) Acumula y difunde los informes de investigación, como forma de disponer

de un patrimonio de conocimiento escolar sobre la realidad que puede

tomarse como referencia para futuras investigaciones y como forma de

transmitir a la sociedad el conocimiento generado en la escuela.

El términos generales el sistema educacional basado en la acuiponía pretende la

comprensión de las bases de la ciencia y de la tecnología, así como las leyes

generales del funcionamiento de la producción y de la naturaleza.

1.4.3 Escala semicomercial

Esta escala está definida con una producción de 10 a 15 kg peces/m3 y 500 a

2500 hortalizas/mes, donde por lo general están compuestos por monocultivos de

especies hidrobiológicas y de vegetales.

A nivel nacional, es destacable el emprendimiento realizado por la Granja Agro-

Acuícola Diaguitas, localizado en la comuna de Vicuña, IV región, que nació con el

proyecto financiad por FIA (Fundación para la Innovación Agraria) ―Cultivo


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integrado de peces de agua dulce y vegetales con tecnología de recirculación de

agua” y es hasta la fecha es el único sistema acuícola que está operando y

vendiendo sus productos, y ha incorporado en forma experimental también el

camarón de río (Cryphiops caementarius)

Hay otros emprendimientos en el extremo Norte de nuestro País realizado por

CIHDE-CODECITE y un privado en la región de Arica y Parinacota (región XV)

donde a través del proyecto “Integración de sistemas de recirculación acuipónico,

como alternativa sustentable y de diversificación productiva para los sectores

acuícola y agrícola de la región de Arica y Parinacota‖ subsidiado por Fondo de

Innovación para la Competitividad Regional (FIC-R) donde se está trabajando con

el recurso paiche, un pez de agua dulce y que es regularmente utilizado en

acuicultura por países que conforman la cuenca del Amazonas.

Este sistema lamentablemente aún no está en funcionamiento dada las

dificultades de incorporar un pez introducido.

Por otra parte, otro interesante proyecto se está implementando en el Altiplano

chileno, cerca de Putre en la pequeña localidad de Copaquilla, en la cual se

biointegrarán vegetales y truchas.

1.4.4 Escala comercial

Se considera escala comercial cultivos con una densidad > 10 kg peces/m3; >2500

hortalizas/mes, a nivel internacional se pueden mencionar en este grupo a S & S

Aqua Farm: desarrollan el cultivo de tilapias y diversas hortalizas en sistemas de

lechos de leca; la Universidad de las Islas Vírgenes: desarrollan el cultivo de

tilapias y diversas hortalizas en sistemas de balsas flotantes; Murray Hallam:


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desarrolla el cultivo de perca plateada y murray cod, combinada con todo tipo de

plantas en lechos de grava; Herbs from wales: llevan adelante un cultivo de

trucha arco-iris combinado con hortalizas en lechos de leca (Calo,2011).

En relación a la escala comercial Adler et al. (2000) describió la relación

económica entre un sistema de recirculación para la producción de 22 680 kg de

trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) y una unidad de tratamiento hidropónico,

para el cultivo de lechuga y albahaca. Esta unidad hidropónica era capaz de

reducir la concentración de los niveles de fósforo en los efluentes de la pisci-granja

a menos de 0.1 mg/L. Se determinó que la integración de los sistemas de

producción de peces y plantas, genera ahorros económicos.

Asimismo, el análisis de inversión demostró la rentabilidad del sistema combinado

para un periodo de vida útil de 20 años. La tasa interna de retorno (TIR), para una

inversión de $244,720, fue de 12.5% (Mateus, 2009).

Rakocy et al. (2003) realizaron un experimento en un sistema acuipónico de

escala comercial (0.05 ha) ubicado en el trópico donde la producción proyectada

anual de tilapia fue de 4.37 t, mientras que la producción de albahaca fue de 2.0,

1.8 y 0.6 kg m-2 usando los sistemas de producción en lotes, escalonadas y, en

campo, respectivamente.

La producción anual proyectada del sistema fue de 5.0 t de albahaca con la

producción escalonada. Los síntomas de la deficiencia de nutrientes solo

aparecieron en el cultivo de albahaca en lotes completos (Mateus, 2009).

Pruebas con tilapia del Nilo (77 peces m-3) y roja (154 peces m-3) y con cosechas

cada 6 semanas, las producciones promedio de las últimas 20 cosechas fueron de

61.5 kg m-3 para tilapia del Nilo y 70.7 kg m-3 para tilapia roja.


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El peso promedio fue de 813.8 g para tilapia del Nilo y 512.5 g para tilapia roja. La

producción anual estimada es de 4.16 t para tilapia del Nilo y 4.78 t para tilapia

roja (Rakocy et al., 2004).

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CAP 2.- ACUIPONIA

2.1. Componentes biológicos.

Plantas y peces son los componentes biológicos visibles en un sistema

acuipónico, más existen otros organismos imperceptibles al ojo humano que

juegan un rol fundamental en el buen funcionamiento de un sistema acuipónico y

son las bacterias nitrificantes benéficas. Las bacterias nitrificantes son las

encargadas de descomponer los compuestos nitrogenados para reducir la

toxicidad del amoníaco, nitritos y, hasta cierto punto, nitratos (Timmons et al.,

2009).

2.1.1 Ciclo del nitrógeno.

El nitrógeno es un elemento vital y necesario para todas las formas de vida del

planeta ya que es un componente importante tanto en las células vegetales como

animales. El ciclo del nitrógeno es el proceso más significativo dentro de los

sistemas acuipónicos. Es responsable de la conversión de los desechos de los

peces en nutrientes para las plantas. Sin este proceso, la calidad del agua se

deterioraría rápidamente llegando a niveles de toxicidad tanto para peces y

plantas (Greenfish, 2011).

En los sistemas acuícolas y acuipónicos la principal fuente de nitrógeno es el

alimento formulado que se entrega a peces y otros individuos cultivados (e.g.

camarones) para su crecimiento.


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En sistemas de acuicultura, sólo alrededor del 25% de la entrada de nitrógeno

(como alimento) se cosecha a través de la biomasa1 de peces, y más del 70% se

excreta en el medio ambiente que rodea en forma de amoníaco (Hu et al., 2015).

Por tanto, y para efectos prácticos, en acuiponía el ciclo del nitrógeno comienza

con el ingreso de proteína a través del alimento formulado, que luego es excretado

por los peces, a través de la orina, heces (17%) y por sus branquias (80%), a la

fase acuosa en forma de nitrógeno amoniacal total (NAT), es decir, NH3- y NH4

+.

El NAT es oxidado a nitrito (NO2), por bacterias oxidantes de amoníaco, y luego

convertido a nitrato (NO3) por bacterias oxidantes de nitrito. El proceso de NAT a

NO3 se conoce como nitrificación. El amoníaco y el nitrito son tóxicos para los

peces pero el nitrato es relativamente inofensivo y es la forma de nitrógeno

preferida por las plantas superiores tales como los vegetales que producen frutas.

Es la relación simbiótica entre peces y plantas la que permite que los sistemas

acuipónicos sean una alternativa razonable a la hora de diseñar un sistema de

recirculación (Timmons et al., 2009; Greenfish, 2011; Hu et al., 2015).

Cuando el sistema posee cantidades suficientes de bacterias nitrificantes, para

convertir todo el amoniaco en nitrito, se dice que se ha ―completado el ciclo‖. Este

proceso varía en su duración dependiendo del tamaño del sistema acuipónico,

biomasa cultivada, calidad de agua del sistema y condiciones ambientales

externas.

(1)Biomasa: Peso total de un grupo de organismo hidrobiológicos (e.g. peces,

plancton) o de alguna fracción definida de ellos (e.g. adultos), en un área y período

particular (Fuente: SUBPESCA, 2015)


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Figura 4. Ciclo del nitrógeno en acuiponía con recirculación de agua comienza con la introducción

de proteínas en la alimentación de los peces y su excreción para formar nitrógeno amoniacal total

(NAT). El amoníaco (NH3) se convierte luego a nitrato (NO3-) por bacterias nitrificantes

(Nitrosomonas spp. y Nitrobacter spp.). El Amonio (NH4+) y NO3

- son entonces absorbido por las

plantas, y dos cultivos (plantas y peces) se cosechan desde el sistema; H + = ion hidrógeno

(Fuente: Tylson et al., 2011).

2.2 El Biofiltro.

La filtración biológica es el proceso de la remoción de nitrógeno amoniacal en un

filtro biológico, a lo cual se denomina nitrificación, y consiste en la sucesiva

oxidación del amoníaco primero a nitrito y finalmente a nitrato. También existe un

proceso de reducción anaeróbica de nitrato a nitrógeno molecular gaseoso

denominado desnitrificación.


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Existen dos grupos distintos de bacteria que colectivamente ejecutan la

nitrificación: Nitrosomonas y Nitrobacter, donde las primeras transforman el

amoníaco a nitrito y las segundas a nitrato (Timmons et al., 2009).

El biofiltro corresponde a la unidad física del sistema acuipónico donde ocurre la

nitrificación. En los sistemas acuipónicos con recirculación de agua, el biofiltro es

una unidad crítica, puesto que reduce el NAT excretado por los peces como

desecho metabólico transformándolo en nitrato, proceso que disminuye la

toxicidad del amoniaco y entrega un compuesto asimilable para las plantas

(Nelson, 2008; Timmons et al., 2009; Caló, 2011). El biofiltro debe proporcionar

condiciones adecuadas para el crecimiento bacteriano, otorgando áreas

apropiadas, además de temperatura, pH y oxigeno disuelto oxígeno (Nelson,

2008). Idealmente, un biofiltro debiese remover el 100% del amoniaco de la

alimentación, más no existe, en la actualidad, un biofiltro que logre tal porcentaje

de remoción ni que requiera poca superficie, no produzca nitrito, sea barato, no

requiera presión de agua ni mantención para operar, y tampoco capture sólidos

(Timmons et al., 2009).

Existen diferentes tipos de biofiltros, entre los que se pueden mencionar los filtros

percoladores, gránulos flotantes, de arena fluidizada y los de lecho en movimiento.

Ya que cada biofiltro posee ventajas y desventajas no es posible decir que uno

sea superior a los otros, puesto que dependerá de las características del sistema

de cultivo así como de las especias a cultivar. Es posible diseñar y dimensionar un

biofiltro, en respuesta a las necesidades propias del sistema de cultivo, mediante

balance de masas que entregue un valor aproximado de la nitrificación diaria

requerida (gNAT/día) (Piedrahita et al., 2009)


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2.2.1 Área superficial.

Las bacterias prosperan en cualquier material, desde raíces de las plantas,

paredes de tanque de peces hasta las tuberías del sistema.

El área total disponible para las bacterias nitrificantes es determinante para el

proceso de la nitrificación.

Para garantizar el buen funcionamiento del sistema acuipónico, se recomienda

establecer una unidad específica para que las bacterias colonicen y desarrollen la

filtración biológica: el biofiltro; en especial en cultivos de alta densidad de peces

(Somerville et al., 2014).

De los biofiltros utilizados en cultivos acuícolas casi todos usan biopelículas

bacterianas, la cual se establece en sustratos inertes. Los sustratos inertes que

utilizan los biofiltros pueden ser arena, piedras y materiales plásticos, entre otros.

Cada sustrato a utilizar tendrá un área superficial para que se aloje la biopelícula.

El área superficial es la superficie del medio de soporte por unidad volumétrica.

Cuanto más pequeña y rugosa es la dimensión del sustrato a utilizar más grande

es el área superficial del sustrato y por consecuencia mayor la biomasa

bacteriana que puede alojar por unidad de volumen de relleno, lo que se traducirá

en mayor porcentaje de remoción de amoniaco por unidad volumétrica de filtro por

unidad de tiempo (Piedrahita et al., 2009; Timmons et al., 2009).

2.2.2 pH del agua.

El pH es un parámetro importante en la actividad de las bacterias nitrificantes y,

por tanto, en la eficiencia de la nitrificación.


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Para sistemas hidropónicos se recomiendan rangos de pH entre 5,5 y 6,5 y para

sistemas acuícolas entre 6,0 a 9,0. Además de afectar el proceso de nitrificación

incide en la solubilidad de los nutrientes requeridos por las plantas. El hierro,

manganeso, cobre, zinc y boro son menos disponibles para las plantas a pH

mayores que 7,5 y la solubilidad de fósforo, calcio y magnesio disminuye con pH

menores a 6,0.

Para satisfacer las necesidades tanto de plantas como de peces, el pH se

debiese mantener entre 7,0 y 7,5, dependiendo del sustrato del biofiltro, efluentes

y especies de bacterias nitrificantes presentes en el sistema acuipónico (Tyson et

al., 2004; Timmons et al., 2002).


El oxígeno disuelto (OD) también posee relevancia en el sistema acuipónico ya

que incide en el proceso de nitrificación así como en la respiración de peces y

plantas siendo el parámetro de efecto más inmediato y drástico en acuiponía. El

nivel de OD describe la cantidad de oxígeno molecular dentro del agua, y se mide

en miligramos por litro (mg/L).

El proceso de nitrificación aumenta su eficiencia cuando el OD se encuentra

saturando el agua por lo que al momento de diseñar el sistema no solo se debe

contemplar la respiración de peces y plantas (realizada en las raíces sumergidas)

sino también la efectuada por las bacterias nitrificantes (Timmons et al., 2009;

Somerville et al., 2014; Soto, 2015).

En el caso de peces, la presencia de niveles óptimos de OD es esencial para el

bienestar animal.


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En general, los peces requieren un mínimo de 3 mg/L de OD y los salmones, en

particular, un mínimo de 5 mg/L con rangos óptimos de crecimiento y actividad

muscular entre los 6 a 8 mg/L de OD.

Bajas de OD pueden causar la muerte de los peces en pocas, por lo que

garantizar niveles de OD adecuados es crucial para acuiponía (Klontz, 1991;

Somerville et al., 2014).

El cultivo acuipónico de plantas se caracteriza por poseer un sistema radical muy

denso, con elevadas tasas de actividad metabólica, respiración y crecimiento, por

lo que es necesario garantizar nieles de OD para el crecimiento vegetal (Soto,

2015). Estudios con perejil (Petroselinum crispum (Mill.) Fuss), ají serrano

(Capsicum annuum L.) y ají de ornato (Capsicum sp.) arrojaron valores mínimos

en el agua de 8 a 9 mg/L de OD para el desarrollo y crecimiento de las raíces

(Campos et al., 2015). La oxigenación del agua en sistemas acuipónicos es, por

lo general, a través de aireación. También se puede suministrar al sistema

directamente oxígeno, más su operación y manejo requiere de dominio técnico.

Los dispositivos de aireación más utilizados en acuicultura son los sopladores y

bombas de aire (Timmons et al., 2009).

2.3 El ecosistema acuipónico.

La acuiponía ha llamado la atención de científicos de todo el mundo al ser una

alternativa tecnológica beneficiosa, ya que reduce los residuos generados en la

acuicultura, opera mediante la simbiosis de plantas y peces e imita un sistema

ecológico cerrado, en otras palabras, todos los organismos trabajan en conjunto

para crear un ambiente en equilibrio que les permita crecer saludablemente. La

importancia de estos sistemas es que permiten promover el desarrollo sostenible


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a fin de reducir impactos en el medio ambiente (Mensing, 2009; Somerville et al,

2014).

El éxito en acuiponía es mantener un ecosistema equilibrado, donde exista un

equilibrio entre cantidad de peces, plantas y biofiltro. El no considerar este

balance puede generar consecuencias desastrosas.

2.3.1 Balance del nitrógeno.

Lo que permite mantener el balance entre la cantidad de desechos producidos por

los peces y los requerimientos de nutrientes por las plantas es la nitrificación. Es

fundamental que el biofiltro sea robusto y resiliente.

Sistemas acuipónicos exitosos tienen una biomasa de peces en relación al

número de plantas, o más exactamente, la alimentación de peces está en directa

relación con el número de plantas capaces de consumir los nutrientes generados

en el sistema. Por tanto, existen dos factores que determinan la cantidad de

nutrientes (nitrógeno) en el sistema y, con ello la capacidad de plantas en el

sistema: 1) el contenido de proteína y cantidad de alimento entregado y 2) la

cantidad o densidad de peces en el sistema. (Azizah et al., 2010; Somerville et al.,

2014).

Hay una amplia gama de relaciones peces/plantas que se pueden considerar al

momento de dimensionar un sistema. Timmons et al. (2009) señala que por cada

57 g de alimento de peces por día se puede cultivar 1 m2 de lechuga,

considerando tilapia y alimento formulado con un 40% a 50% de proteína.

Se debe estar siempre atento a las señales que entrega el sistema mediante

mediciones periódicas de calidad de agua, salud y crecimiento de plantas y peces

(Fig. 4).


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2.3.2 Tasa de alimentación.

El tipo de alimentación, porcentaje de proteína y frecuencia de alimentación, en

sistemas acuipónicos, dependerá de los requerimientos nutricionales de los peces

e individuos acuáticos cultivados (e.g. camarones).

Figura 5. Balance del nitrógeno. A), B) Y C) Sistema en desequilibrio. D) Estado en equilibrio al

estar en correcta relación plantas, peces y biofiltro (Fuente: Somerville et al., 2014).

Para balancear el sistema es necesario tener claro el concepto de tasa de

alimentación, que en acuicultura se puede definir como la cantidad de alimento

entregado durante un período de tiempo especificado. La forma más común de

expresar esto es como porcentaje del peso corporal de los animales por día.


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55

Por ejemplo, si un pez de 1000 g (1kg) es alimentado con 20 g de alimento por

día, quiere decir que su tasa de alimentación es de un 2% [(20g alimento /1000 g

de pez) x 100 %)] (Aquatex, 2014).

En acuiponía la tasa de alimentación considera la suma de tres variables: la

cantidad diaria de alimento para peces (g/día), el tipo de planta cultivada (plantas

de hoja verde o productora de frutos y flores) y m2 de espacio para plantas. Se

estima una proporción de s 40 a 50 g de alimento entregado diario para 1 m2 de

plantas de hoja y 50 a 80 g de alimento diario para plantas con fruto.

Las tasas de alimentación proporcionan un ecosistema equilibrado para los

peces, plantas y bacterias, siempre que se biofiltración adecuada. (Timmons et a.,

2009; Somerville et al., 2014).

2.3.3 Condición de salud de peces y hortalizas.

Si el sistema se encuentra en desbalance se verá afectada la salud de peces y

plantas, por lo que se debe estar atento a los síntomas que presenten los

individuos de cultivo. El caso de las plantas es más evidente, puesto que cambios

de color (hojas amarillas y escasa raíz) o pobre crecimiento evidencian, por lo

general, insuficiencia de nutrientes en el sistema. Este déficit de nutrientes puede

ser ocasionado por tasas de alimentación inadecuados (bajas) o mal

funcionamiento del biofiltro (Timmons et al., 2009).


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56

Los peces pueden sufrir estrés al no tener condiciones de calidad de agua,

nutrición y densidad adecuada, entre otras, en especial cuando están en altas

densidades que es cuando requieren una dieta nutricional equilibrada, completa y

de alta calidad para crecer sana y rápidamente.

Signos de estrés en peces es el jadeo en la superficie, nado y frote en costado de

tanques, enrojecimiento en aletas, ojos y branquias y pérdida de apetito.

Cuando la acumulación de amoníaco tóxico o nitrito es alto (> 1 mg/L) puede

ocasionar la muerte de los peces en pocos días. La adición de make up al

sistema no solo ayuda a bajar los niveles de toxicidad del amoníaco, sino que

también a satisfacer las necesidades de oxígeno de los peces, parámetro crítico

en el bienestar animal. (Timmons et al., 2009; Craig, 2009; Azizah et al., 2010;

Somerville et al., 2014).

2.3.4 Controlando el nitrógeno.

Como se ha comentado anteriormente, la eliminación de amoníaco es una

preocupación en sistemas acuipónicos porque al acumularse puede alcanzar

niveles tóxicos tanto para peces como plantas.

Una manera de mantener niveles de NAT adecuados es, primero, a través de la

nitrificación y, segundo, ingresando agua dulce fresca (make up) al sistema de

recirculación a una tasa máxima de 10% del volumen total de sistema por día.

Este ingreso de agua fresca debe ser compensado con una afluente de igual

volumen (y evaporación), lo que puede ser una pérdida de nutrientes para las

plantas a menos que dicho efluente sea aprovechado, por ejemplo, en el riego de

áreas verdes agrícolas o jardines. (Timmons et al., 2009; Hu et al., 2015)


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57

Para nutrir a las plantas y mantener sanos a los peces se debe tener en el sistema

altos niveles de nitrato, más los peces solo pueden tolerar niveles elevados de

nitrato (> 150 mg / L) durante varias semanas, momento en el que se debe

ingresar make up al sistema.

Por el contrario, cuando los niveles de nitrato son (<10 mg / L) y el biofiltro se

encuentra maduro, se recomienda aumentar la alimentación de los peces para

asegurar la producción de nutrientes para las plantas, o en su defecto, retirar el

exceso de plantas.

Realizar análisis de amoníaco, nitrito y nitrato una vez por semana es lo ideal, mas

se debe considerar la escala productiva y los costos asociados. Existen en el

mercado diferentes métodos de análisis, siendo los kit con rango colorimétrico y

reactivos en sobres los más prácticos y de fácil uso en la determinación de

amoníaco, nitritos y nitrato (HANNA instruments, 2015).


Aquatex. 2014. ―The Free Online Aquaculture Dictionary‖. ©PLASTIC PIPE SHOP LTD

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CAP 3 CALIDAD DE AGUA.

El éxito de un cultivo cualquiera este sea dependerá de proporcionar el ambiente

óptimo para el crecimiento rápido al mínimo costo de recursos y capital. En el caso

de los sistemas de recirculación una de las principales ventajas es la capacidad de

controlar el ambiente y numerosos parámetros de calidad de agua para optimizar

las tasas de crecimiento que en el caso de la acuiponía puede estar en referencia

a peces o vegetales.

La calidad de agua es el punto de mayor importancia dentro del cultivo, por tanto

debe ser el de mayor interés para al cultivador, ya que este es el medio en el cual

conviven peces y bacterias y del cual las plantas obtienen sus nutrientes.

Es por esto que el agua debe tener la calidad suficiente como para mantener

adecuadamente a las tres comunidades existentes en el sistema acuipónico.

Algunos parámetros físico-químicos del agua deben ser medidos en forma diaria

(temperatura, oxígeno disuelto y pH), mientras que otros pueden ser

medidos de manera periódica (NAT, nitritos y nitratos) (Caló, 2011).

Para peces el medio acuático es un ecosistema complejo que está formado por

diversas variables de calidad de agua, aunque sólo unos pocos de estos

parámetros jueguen roles decisivos. Los parámetros relevantes en este caso son


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60

temperatura, sólidos suspensión, pH, concentraciones de oxígeno disuelto,

amoníaco, nitrito, CO2 y alcalinidad. (Rakocy, 2007).

En el caso de los requisitos para el óptimo crecimiento vegetal en sistemas

acuipónicos se requiere 16 elementos esenciales para su nutrición apropiada.

Los elementos esenciales son divididos en macronutrientes, los que se requieren

en grandes cantidades, y los micronutrientes, los que se usan en cantidades

considerablemente menores. Tres de los macronutrientes, carbono (C), oxígeno

(O) e hidrógeno (H), son abastecidos por el agua (H2O). Todos los demás

nutrientes son absorbidos del agua de cultivo, por tanto de la calidad de esta

también dependerá el éxito del crecimiento vegetal. (Gerber, 1985).

Las especies que pueden ser cultivadas en sistemas acuipónicos, tanto de

plantas, como de peces son variadas. No obstante, la combinación de ambas

(peces y plantas) deberá ser seleccionada con atención a la hora de realizar su

cultivo y operación.

Debe considerarse que las dos especies tengan requerimientos similares en

cuanto a temperatura y pH, ya que así se lograrán los mejores resultados.

Siempre habrá algún compromiso para con cualquiera de las especies, y esto se

debe a que la mayoría de las plantas prefieren un pH que bordea 5,5, mientras

que los peces prefieren un pH de 7,5. (Caló, 2011).

3.1 Rango de calidad de agua especies hidrobiológicas.

En el cultivo de especies hidrobiológicas cada parámetro por sí solo es importante,

pero lo que influye en la salud y la tasa de crecimiento de las especies


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61

hidrobiológicas es la interrelación entre ellos y en el medio de cultivo. En términos

generales los sistemas acuícolas de recirculación, conllevan un control del medio

de cultivo, lo que permite un ambiente estable óptimo, para el desarrollo de los

organismos.

El manejo de la calidad de agua es un aspecto fundamental en los sistemas

acuícolas, sobre todo en aquellos donde se utilizan entradas extras de energía. En

el caso de la clasificación de los compuestos en acuicultura se considera que cada

elemento o compuesto químico puede afectar la calidad de agua estableciendo

relaciones sinérgicas entre las variables y las separa en dos grupos (Arredondo,

1998).

Conservativas: Son independientes de la actividad biológica y pueden ser

afectadas por procesos de orden físico. En este grupo se incluyen la temperatura,

salinidad, alcalinidad y dureza total entre otras.

No conservativas: son aquellas que se alteran por la actividad biológica, como la

productividad primaria, oxígeno disuelto, fósforo y nitrógeno.

A continuación se mencionan especies hidrobiológicas comúnmente utilizadas en

acuiponía y sus rangos de calidad de agua.

3.1.1 Tilapia

La tilapia (Oreochromis sp.) es un pez nativo de África que ha sido introducido a

muchos países del mundo. Es resistente a enfermedades, se reproduce con

facilidad, consume una gran variedad de alimentos y tolera aguas con variabilidad

significativa de pH y bajas concentraciones de oxígeno disuelto. (Covarrubias,

2011).


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La tilapia es el pez más comúnmente cultivado en sistemas acuipónicos, este al

igual que la mayoría de los peces seleccionados para cultivo acuipónicos toleran

altas densidades de cultivo.

El agua utilizada para el cultivo de la tilapia debe mantenerse en condiciones

óptimas para la sobrevivencia, anomalías en su comportamiento muchas veces es

indicador de un desbalance en la calidad de agua. Alguno de estos

comportamientos son: boqueo (abrir la boca), manifestación de saltos (en esta

etapa pueden perder el equilibrio y nadar verticalmente o en espiral, al final el pez

se queda en la superficie con la boca abierta y muere), inapetencia, erosión en las

aletas, hongos en la piel y aletas. (COESA, 2011).

A continuación se describen los parámetros básicos para su cultivo.

Temperatura

El rango óptimo de temperatura para el cultivo de tilapias fluctúa entre 28ºC

y 32ºC, aunque ésta puede cultivarse con una variación de hasta 5°C por

debajo de este rango óptimo.

Concentración de oxígeno

La tilapia roja (la más utilizada en sistemas acuipónicos) soporta bajas

concentraciones de oxígeno, aproximadamente 1 mg/L, e incluso en períodos

cortos, valores menores, sin embargo el rango óptimo está entre 5 a 6 mg/L. En

concentraciones menores el metabolismo y el crecimiento disminuyen. Un

indicador de la falta oxígeno en el agua, es cuando los peces suben a la

superficie e intentan aspirar aire por la boca, nadan de lado o se agrupan en las

entradas de agua.


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pH del Agua

La tilapia crece mejor en aguas de pH neutro o levemente alcalino. Su crecimiento

se reduce en aguas ácidas y toleran hasta un pH de 5.

Amoníaco (NH3)

Es más tóxico a altas temperaturas. La disminución del oxígeno disuelto también

aumenta la toxicidad del amoníaco, disminuye el apetito y el crecimiento de los

peces.

3.1.2 Trucha

Particularmente en el cultivo de la trucha demanda grandes volúmenes de líquido

porque el agua aporta el oxígeno, elimina los desechos del metabolismo y por su

composición y variabilidad fisicoquímica, condiciona los rendimientos de

producción. Las exigencias de las truchas son cuantitativas (caudal y velocidad del

agua) y cualitativas como composición y temperatura.

Temperatura

La temperatura influye directamente sobre las funciones importantes del

organismo. Las exigencias térmicas de las truchas varias según la especie. Las

temperaturas óptimas para los alevines recién nacidos oscila entre 10 y 12ºC; para

las crías que ya han absorbido el saco vitelino 12 y 15ºC, para los juveniles en

pleno crecimiento alrededor de 16ºC, para los adultos dependerá de la fase en

que se encuentren, ya que para la época reproductiva la temperatura adecuada es

de 12ºC. El rango de sobrevivencia de la trucha es bastante más amplio, es decir,

entre 1 y 21ºC.


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Sin embargo, a temperaturas superiores a los 20ºC la concentración de saturación

de oxígeno es demasiado baja como para poder utilizarla en un cultivo de trucha.

A estas temperaturas resulta imposible alimentar sin correr el riesgo de producir

anoxia en el estanque.

Concentración de oxígeno

En el cultivo de las truchas se estima que los peces en crecimiento deben tener

continuamente tasas mínimas de OD de 5 a 5.57mg/L, siendo su óptimo 9mg/L.

pH del Agua

El rango adecuado de pH fluctúa entre 6.5 y 9, siendo su concentración óptima

7.5. En aguas ácidas (pH=6) los peces padecen trastornos renales. Ciertos

productos de degradación de la materia orgánica y del metabolismo de los peces

pueden revestir un carácter de toxicidad elevado. Se trata en particular del

amoníaco, cuya toxicidad y efectos sobre el organismo varían con el pH y la

temperatura.

Para los estanques de engorda tipo raceway, que están diseñados para tener una

serie de pasos de agua controlados por compuertas que sirven para desaguar

parcialmente o totalmente los canales, la producción depende de la cantidad de

agua. Una vez llenados los canales de corriente rápida, necesitan un flujo de agua

de 90 L/seg, con tres recambios por hora, siempre y cuando el oxígeno en el

estanque no sea menor de 5 mg/L. Si es menor se tendrá que aumentar el flujo de

agua. En la tabla 1 se contrastan los parámetros de cultivo para la trucha arcoíris,

tanto valores óptimos como los tolerados por la especie.


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Tabla 1: Parámetros de Cultivo Trucha Arcoíris

3.1.3 Otros

Una gran cantidad de especies de peces dulceacuícolas, tanto de agua fría como

templada, están adaptadas a los sistemas de recirculación acuipónico como

híbridos de tilapia (Oreochromis urolepis hornorum X Oreochromis mossambicus);

carpa (Cyprinus carpio); híbridos de carpa (Ctenopharyngodon idella X Aristichthys

nobilis); goldfish (Carassius sp.) (Selock, 2003) también se han utilizados algunas

especies de crustáceos como Cherax quadricarinatus (Diver, 2006).

3.2 Rango de calidad de agua variedades vegetales.

Las condiciones adecuadas de suelo son determinantes para el éxito de la

producción en el cultivo tradicional de vegetales. En acuiponía, dichas condiciones

de calidad se establecen en el agua, desde el ámbito microbiológico hasta su

calidad química.

PARAMETROS TOLERANCIA OPTIMA

Temperatura 1-21 ºC 15 ºC

Oxígeno 5,5-10 mg/L 9 mg/L

pH 6,5-9 7,5

SST 30-120 mg/L 40 mg/L

Dureza (CaCo3) < 100 mg/L 50 mg/L

Amonio 0,8 mg/L 0,08 mg/L

Salinidad 18 mg/L

Gasto de Agua Hasta 4 L/seg 20 L/seg


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Requiere, principalmente, que esta se encuentre libre de contaminantes

microbianos y de excesivas sales, además de un pH cercano al neutro (Gilsanz,

2007).

3.2.1 Lechugas.

La lechuga (Lactuca spp.) es una de las principales hortalizas de cultivo

cosmopolita, cultivándose desde el nivel del mar hasta los 2600 m de altura, por

lo que se ha convertido en núcleo de las necesidades alimentarias en muchas

zonas rurales.

Su cultivo en sistemas hidropónicos y acuipónicos ha tenido buenos resultados.

Crece mejor cuando el pH del sistema oscila entre 6,0 a 7,0, con temperaturas de

12°C a 20°C y con un desarrollo óptimo entre los 15°C a 18°C.

La densidad de cultivo es de 20 a 25 plantas/m2, y se recomienda el cultivo

sombreado en zonas cálidas. (Chamorro, 2011; Sumerville et al., 2014; Sace y

Estigoy, 2015).

En acuiponía es uno de los mejores cultivos, puesto que su producción es de corto

periodo (24 a 32 días post germinación) y, con ello, la exposición a plagas es

relativamente baja. Además, un alto porcentaje de su biomasa es comestible. Las

lechugas producidas en acuiponía pueden considerarse como un producto

orgánico, que es más seguro para el consumo humano. (Sumerville et al., 2014;

Khater y Ahmad, 2015).


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Figura 6: Cultivo acuipónico de variedades de lechugas en Granja Agro-Acuícola Diaguitas, Chile. A) Cultivo acuipónico de lechugas (Lactuca spp.) con trucha arcoíris (Onchorhynchus mykiss). B) Variedad Ballerina (Batavia verde) C) Variedad Levistro (Lollo bionda) D) Variedad Carmolí (Lollo rossa) y E) Variedad Kristine (Hoja de roble verde). Todas las variedades han sido cultivadas

en la granja (Fuente: Granja Agro-Acuícola Diaguitas, 2015).

3.2.2 Berros.

El berro (Nasturtium officinale) es una planta perenne semiacuática que se puede

encontrar en la orilla de riachuelos y arroyos. Sus usos no son solo gastronómicos,

también ha sido usado desde tiempos inmemorables para aliviar problemas

respiratorios y afección cutánea. (Fernández, 2013).

En Chile, se comercializa con origen hidropónico, lo que garantiza una fuente de

agua limpia e inocua para el consumo humano. Lo anterior, debido a la

contaminación en el País por Fasciola hepática en berros recolectados en bordes

de acequias y esteros. En acuiponía ha tenido excelentes resultados en el norte

del país, específicamente en la Granja Agro-Acuícola Diaguitas, donde es posible

cultivarse y cosecharse durante todo el año (fig. 6) (Vílchez, 2008; Granja Agro-


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Acuícola Diaguitas, 2015). Hidropónicamente se manejan densidades, para

producción tipo baby leaf, entre 1700 a 3400 plantas/m2 con pH entre 5,8 a 7,0.

Figura 7: Cultivo Acuipónico de berro. A) y B) Cultivo de berro en Granja Agro-Acuícola Diaguitas, Chile, con trucha arcoíris (Onchorhynchus mykiss) (Fuente: Granja Agro-Acuícola Diaguitas, 2015).

3.2.3 Albahaca.

La albahaca (Ocimum basilicum) es una planta aromática de rápido crecimiento en

sistemas acuipónicos con alta tolerancia ambiental, siempre que el promedio de la

temperatura no sea inferior a 10ºC, y bajos requerimientos nutricionales. En

hidroponía y acuiponía, el cultivo dura entre 60 a 90 días post germinación (fig. 7),

se recomienda pH neutro y las plantas pueden ser expuestas a pleno sol o media

sombra, más es importante que el cultivo se encuentre protegido de las heladas.

(Contreras y Gómez, 2008; Ronzón et al., 2012; Goddek et al., 2015).


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3.2.3 Otros.

Existe una amplia gama de plantas cultivadas en sistemas acuipónicos., entre los

que se puede mencionar la hierba buena, que presenta buen crecimiento en

condiciones de humedad, con rango de temperatura óptimo de 15°C a 21°C. Es

una planta que ha mostrado alta tolerancia de temperatura y nutrientes en

sistemas acuipónicos (Wahap et al., 2010). También hay experiencia de cultivo de

Apio, cebollín, perejil, cilantro, tomates, melones, sandías e incluso rábano (Figs.

7 y 8). Un aspecto interesante es que todas las plantas cultivadas en sistema

acuipónico de la Granja Agro-Acuícola Diaguitas muestran una intensificación

significativa de su aroma.

Figura 8: Cultivo Acuipónico de albahaca. A) Cultivo acuipónico de albahaca en Granja Agro-Acuícola Diaguitas, Chile, con trucha arcoíris (Onchorhynchus mykiss). B) Variedad Verde Italiana y C) Variedad Morada. Todas las variedades han sido cultivadas en la granja. (Fuente: Granja Agro-Acuícola Diaguitas, 2015).


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Figura 9: Cultivo Acuipónico de vegetales junto a trucha arcoíris (Onchorhynchus mykiss) en Granja Agro-Acuícola Diaguitas, Chile. A) Cultivo acuipónico de apio. B) Cultivo acuipónico de cebollín y C) Cultivo acuipónico de rábano. Todos los vegetales han sido cultivados en la granja.

(Fuente: Granja Agro-Acuícola Diaguitas, 2015).

3.3 Parámetros de calidad de agua relevantes para plantas.

La regulación ambiental en plantas considera el medio aéreo y radical (fase

acuosa), convirtiéndose en el gran desafío para la producción vegetal en sistemas

acuipónicos controlados. El reto radica en otorgar los requerimientos del cultivo de

manera equilibrada, sostenida y controlada. Por ello, es importante mantener los

parámetros de calidad de agua dentro de ciertos rangos (ejemplo Tabla 3) para

garantizar el éxito de la producción vegetal (Córdova, 2005; Sumerville et al.,

2014).


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Tabla 2: Rango de parámetros para acuiponía (Fuente: Sumerville et al., 2014).

Parámetro Rango

pH 6 a 7

Temperatura del agua 18 a 30° C

Oxígeno disuelto (OD) 5 a 8 mg/L

Amonio 0 mg/L

Nitrito 0 mg/L

Nitrato 5 a 150 mg/L

Hidruro de potasio

(KH)

60 a 140

mg/L

.3.3.1 Oxígeno disuelto.

A diferencia de lo que comúnmente se piensa, las plantas necesitan absorber

oxígeno no sólo por tallos y hojas, sino que también a nivel radicular. Se

recomiendan niveles de OD por sobre los 3 mg/L, con un óptimo de 8 mg/L.

Deficiencias o bajas de OD pueden generar bajo crecimiento e incluso mortandad

en plantas, lo que puede traer problemas infecciosos en el sistema con la

proliferación de hongos (Córdova, 2005; Sumerville et al., 2014).

3.3.2 pH.

El pH es crítico en un sistema acuipónico (e hidropónico) porque influye en la

disponibilidad de absorción de nutrientes por las plantas. Las plantas, en general,

necesitan un rango de pH entre 5,5 a 7,5 para potenciar la absorción de

nutrientes, más se recomiendan valores más acotados de 6, 0 a 7,0 (fig. 9). Si el


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pH se encuentra bajo o sobre este rango las plantas no podrán utilizar los

nutrientes, aunque estos estén presentes en el agua (Sumerville et al., 2014;

Goddek et al., 2015).

Para alcanzar rangos de pH deseados se puede adicionar suplementos

nutricionales o soluciones tampones (carbonato, bicarbonato o hidróxido) que, a

su vez, ayudarán a aumentar la alcalinidad del sistema y con ello amortiguar

fluctuaciones de pH. Los tampones, preferiblemente deben estar basados en

compuestos de calcio, potasio y magnesio, puesto que entregaran nutrientes

esenciales para las plantas (Sumerville et al., 2014; Goddek et al., 2015).

Figura 10: El impacto del pH sobre la disponibilidad de nutrientes para las plantas (Fuente: Sumerville et al., 2014)


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3.3.3 Temperatura.

Un rango aceptable para plantas oscila entre los 18°C a 30 °C, más la temperatura

óptima siempre dependerá de la especie a cultivar y la finalidad del cultivo. Si el

objetivo es producir biomasa vegetal se debe cuidar las alzas de temperatura

sobre los 26°C, ya que esto generará un estímulo de floración y producción de

semillas en las plantas.

Los vegetales pueden ser clasificados por variedad de temporada, donde las

variedades invernales poseen un rango de cultivo entre los 8°C a 20 °C, mientras

que las variedades de verano alcanzarán valores entre los 17°C a los 30°C

(Sumerville et al., 2014).

3.3.4 Nitrógeno total: amoníaco, nitrito, nitrato (impactos de altas y bajas

concentraciones).

La eficiencia en el sistema acuipónico tiene relación con el aprovechamiento de

los nutrientes por las plantas, provenientes de los desechos de peces. El principal

desecho es el amoníaco y es el mineral más disponible hasta su transformación

en nitrito y nitrato. El contenido protéico en el alimento marca el comienzo del

ciclo del nitrógeno, que desemboca en diferentes tasas de solubilización de NAT,

nitrito y nitrato, y su acumulación desigual en el sistema (Goddek et al., 2015).

Las plantas son capaces de absorber las tres formas de nitrógeno, mas el nitrato

es más asimilable. En sistemas acuipónicos se recomiendan que el amoníaco y

nitrito estén siempre por debajo de 1 mg/L (la mejor condición es 0 mg/L) para

salvaguardar la salud de los peces y, a su vez, el abastecimiento de nutrientes


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para las plantas. La necesidad de establecer proporción de macro y

micronutrientes disponibles para las plantas en base a la alimentación de los

peces es otro de los retos de la acuiponía (Sumerville et al., 2014; Goddek et al.,

2015).

3.3.5 Alcalinidad.

En todos los sistemas de recirculación la variable de alcalinidad es importante en

el control de calidad de agua al incidir en el proceso de nitrificación. La alcalinidad

total se define como la cantidad total de bases titulables en el agua, expresadas

como mg/L equivalentes de carbonato de calcio (CaCO3), que permiten mantener

estable el pH. Las concentraciones necesarias de alcalinidad están ligadas

directamente al pH del sistema y a las concentraciones de dióxido de carbono

(Gilsanz, 2007; Timmons et al., 2002).

En acuiponía no solo afecta la nitrificación, sino que también juega un rol

importante en el abastecimiento de minerales a las plantas, específicamente el

calcio. Por tanto, en un sistema acuipónico, el consumo de alcalinidad lo realizan

las bacterias nitrificantes y las plantas. Se ha estudiado que durante el proceso de

nitrificación las bacterias consumen 7,14 g de alcalinidad (como CaCO3) por cada

gramo de nitrógeno amoniacal convertido a nitrógeno de nitrato, por lo que la

alcalinidad no debiese bajar de los 80 mg/L CaCO3 para asegurar solo el proceso

de nitrificación (Gilsanz, 2007; Timmons et al., 2009).

Bajas de alcalinidad en el sistema generan una tasa de nitrificación baja y, por

tanto, aumento de compuestos tóxicos como amoníaco y nitrito; además, afecta el

crecimiento de plantas al estar expuestas a déficit de nutrientes.


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75

Como lo menciona el punto 3.3.2., es posible corregir la alcalinidad y el pH

mediante el ingreso de aditivos específicos al sistema.

3.3.6. Dureza.

La capacidad del agua para precipitar el jabón se conoce como dureza. En

términos químicos, la dureza se define como la concentración total de calcio (Ca2+)

y magnesio (Mg2+), hierro y manganeso, en términos de mg/L equivalentes a

carbonato de calcio CaCO3. Las aguas han sido clasificadas tradicionalmente

como blandas (80-75 mg/L), moderadamente duras (75-150 mg/L), duras (150-300

mg/L) o muy duras (>300 mg/L) (Timmons et al., 2009). Las recomendaciones

para la dureza total varían de 20 a 300 mg/L., más en un sistema de acuiponía se

recomienda altos niveles para asegurar la disponibilidad de nutrientes.

3.3.7 Salinidad.

Un indicador indirecto de la concentración de sales en el agua es la Conductividad

Eléctrica (CE). Al inicio de un sistema acuipónico la CE es baja y debiese oscilar

de 0,7 a 1, 2 mS/cm (tabla 4), para ir luego subiendo a medida que el sistema

comience a madurar (Gilsanz, 2007)

El control de la salinidad, a través de la CE, es importante ya que valores altos de

sales disueltas en el agua limitan la absorción de nutrientes por las plantas, la que

debe gastar más energía para absorber los nutrientes lo que conlleva a una

disminución del desarrollo de biomasa vegetal.


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Al aumentar el CE aumenta la concentración de potasio, fósforo y, en menor

medida, nitrato a expensas del calcio. Se ha observado que en cultivos de tomate,

niveles altos de CE disminuyen el rendimiento, pero aumentan la calidad del fruto,

por lo que la respuesta que presentan las plantas a la CE es diferente

dependiendo de cada especie (Lara, 2000; Gilsanz, 2007)

Tabla 3: Niveles de conductividad eléctrica por cultivo (Fuente: Gilsanz, 2007).

Cultivo Conductividad eléctrica (dS/m)

Lechuga 1,3

Espinaca 2,0

Tomate 2,5

Frutilla 1,0

Apio 1,8

3.3.8 Cloro.

El cloro (Cl-) es un nutriente vital, esencial para la vida de las plantas e involucrado

en muchas reacciones energéticas de la planta. Actúa en la descomposición

química del agua en presencia de la luz solar y en la activación de varios sistemas

enzimáticos, transporte de cationes, regulando la apertura y cierre de estomas,

controlando de esta forma la pérdida de agua y el estrés por humedad (IPNI,

2015).


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El cloro disminuye la posibilidad frente a enfermedades radiculares causadas por

hongos. Por otra parte, puede tener efectos negativos en ciertos cultivos (e.g.

fresa y ciertos frutales como la uva) y los efectos varían con las especies y

finalidad del cultivo (IPNI, 2015).

3.3.9. Fósforo.

El fósforo es esencial en la etapa de crecimiento y de floración de las plantas. En

sistemas acuícolas recirculantes, el fósforo es ingresado a través del alimento de

los peces, perdiéndose entre un 30% a un 65% en forma de excreción sólida,

quedando el resto como fosfato orgánico solubilizado. En acuiponía se

recomiendan rangos de 1 a 17 mg/L de PO4-P, mientras que en hidroponía los

valores se manejan entre 40 y 60 mg/L de PO4-P. Esta diferencia sugiere que se

debe añadir fosfato en acuiponía, en especial en cultivos de frutas (Goddek et al.,

2015).


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81

CAP. 4.- DISEÑO DE SISTEMAS ACUIPÓNICOS

El diseño de sistemas acuipónicos considera variables tanto técnicas como

humanas; donde las técnicas van enfocadas a permitir un óptimo desarrollo de la

especie a cultivar; con la finalidad de permitir que el sistema se pueda sostener de

manera estable y permitir sucesivos periodos de cosecha. Asimismo existen

tópicos de diseño que van en función de la factibilidad y condiciones entregadas

por el sitio escogido para el emplazamiento del sistema. Todas estas variables,

además de otras, serán detalladas en este capítulo.

4.1 Selección del lugar y estabilidad.

Para salvaguardar la integridad de un buen diseño e instalación de sistemas

acuipónicos el diseño debe considerar en primer lugar las limitantes ambientales

existentes, tales como una correcta selección del sitio, estabilidad del terreno, y un

acabado conocimiento de las variables climáticas predominantes en la zona; es

así como Somerville y otros autores (2014) sugieren que el lugar seleccionado

para desarrollar acuiponía debe poseer una estabilidad dada por una correcta

nivelación del terreno, además el sitio seleccionado debe estar en una zona

protegida contra el mal tiempo, pero al mismo tiempo expuesta a la luz solar; con

el objeto de garantizar un correcto crecimiento de las especies objeto del cultivo.

De esta misma forma el efecto e importancia, reportada en literatura, que tiene la

lluvia en el cultivo de especies en acuiponía es variable. Como ejemplo podemos

encontrar el estado indio de Maharashtra, donde se desarrollan experiencias de

acuiponía con el cultivo de carpa blanca (Cirrhinus cirrhosus) y Pangasio

(Pangasius Hypothalamus) con pepino de verdura (variedad Multistar).


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Para este caso el diseño de la granja consideró la integración de tanques

exclusivos para el almacenaje del agua de lluvia; con la finalidad de abastecer los

demás tanques de cultivo en épocas de escases hídrica (Shanbhag, 2014); la

importancia del agua de lluvia radica en la gratuidad de este recurso y que la

mayor parte de esta es de alta calidad.

4.1.1 Exposición a condiciones climáticas; viento, lluvia, nieve, sol y la

sombra.

4.1.2 Invernaderos y estructuras de sombreado

La mayoría de las plantas de uso frecuente en la acuiponía crecen bien en

condiciones de pleno sol, sin embargo; si la luz del sol es demasiado intensa, la

instalación de una estructura simple de sombra puede ayudar a reducir

potenciales impactos (Somerville et. al., 2014). En relación a la luz solar también

cabe señalar que el impacto a la exposición solar pierde su distribución uniforme a

medida que el área de cultivo es mayor, por lo que el uso de estructuras tipo

invernadero; especialmente de polietileno, permiten crear un ambiente más

uniforme, disminuyendo así las fluctuaciones rápidas de temperatura, las cuales

inciden en el crecimiento óptimo de las especies (Jensen, 1999), el uso de

estructuras de polietileno tiene la ventaja de retardar la pérdida de calor infrarrojo

(Takaura, 1988).


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4.2 Componentes esenciales.

Debido a que el cultivo de peces en tierra, implica frecuentemente el uso de

ambientes artificiales para dichos fines; los cuales son diferentes a los hábitats

naturales de los peces, estos pueden afectar negativamente el comportamiento de

los peces, su actividad alimenticia, salud, bienestar y crecimiento, sobre todo si las

condiciones para los peces son estresantes (De Silva & Anderson, 1994; Jobling,

1994). Brännäs y otros autores (2001) determinaron, además del efecto de estos

factores ambientales, que el color del tanque y la intensidad lumínica a la que los

peces son expuestos en estos tanques pueden influir en el desarrollo de las

especies cultivadas. Por ejemplo, cambios en las intensidades de luz pueden

alterar el comportamiento de los peces y modificar su actividad natatoria, alterando

así sus conductas depredadoras, los cuales afectan el consumo de alimento

(Endler, 1987, 1991).

4.2.1 Tanque de peces (formas, materiales, colores, cubiertas, sombreado).

Por otro lado, Timmons y otros autores (1998) sugieren que los tanques para

cultivo de peces sean diseñados, desde el punto de vista de la ingeniería,

considerando variables como su costo de producción, la utilización y disponibilidad

del espacio para su instalación, uso de tanques que garanticen una óptima calidad

del agua y que, además, permitan un adecuado manejo de los peces. A rasgos

generales los tanques grandes, desde el punto de vista hidráulico, tienen una

dependencia más crítica del recurso hídrico que los tanques pequeños (Losordo &

Westers, 1994).


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4.2.2 Filtración mecánica (sedimentadores) y biológica.

El proceso de captura y filtración de partículas sólidas generadas en unidades de

cultivo suele ser basado en mecanismos de filtración mecánica, sin embargo,

cuando se utilizan para la retención de sólidos tamices con aperturas de malla

menores a 60 µm, los sistemas de filtración tienden a ser más propensos a

cubrirse de suciedad, requiriendo continuamente de retro lavados, lo cual aumenta

el consumo energético para estas operaciones, siendo esto uno de los motivos

para no ser utilizados masivamente (Cripps & Bergheim, 2000).

Esta dificultad de capturar partículas sólidas finas puede contrarrestarse

procurando eliminar del sistema dichas partículas antes de que se puedan

micronizar. El efecto de la turbulencia del agua, la actividad natatoria propia de los

peces y el efecto del bombeo del agua sobre el tamaño y sincronización de los

sólidos generados en unidades de cultivo ha sido ampliamente descrito por

McMillan y otros autores (2003), Summerfelt y otros autores (2001), por mencionar

algunos. Estos antecedentes deben ser considerados cuando se están diseñando

unidades extractoras de sólidos destinadas a instalaciones acuipónicas, debido a

que según Rakocy y otros autores (2006) el impacto de estos sólidos en el

desarrollo de la acuiponía es considerable; de esta manera, si la materia orgánica

se acumula en el sistema generará un efecto en cadena, donde los niveles de

oxígeno disuelto (OD) bajarán, produciéndose en el sistema dióxido de carbono y

amoníaco, siendo este último letal para los peces.


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En cuanto al diseño de unidades sedimentadoras, Davidson y Summerfelt (2005)

reportan que operativamente un sedimentador de flujo radial puede ser hasta dos

veces más eficiente en la eliminación de solidos suspendidos totales (SST) que un

separador de sólidos (swirl separator), comparados ambos bajo similares

condiciones operacionales, de tamaño y escala.

4.2.3 Componentes hidropónicos (sustratos, NFT, flotante)

Dentro de los componentes básicos frecuentemente utilizados que permiten el

desarrollo y movimiento del agua en sistemas acuipónicos, y mencionados por la

FAO (2007) en manuales destinados al fomento de la acuiponía urbana y/o a

pequeña escala; se encuentran los tanques de peces; donde los sólidos

generados por acción metabólica de los peces pueden ser tratados en tanques de

sedimentación (mediante filtración mecánica) o por filtración física; que pueden

hacer las veces de filtro desnitrificante. Una vez que los efluentes de los tanques

de cultivo son tratados, para reducir la carga orgánica y de bacterias nitrificantes

en el sistema, el siguiente tratamiento suele ser con unidades desgasificantes.

Estas aguas ya tratadas ahora sirven de afluente al sistema hidropónico, siendo

transportadas mediante tuberías para el cultivo hidropónico ya sea con las técnica

NFT o de camas flotantes (grow bed). En donde las plantas cultivadas absorben

los nutrientes arrastrados desde los tanques de peces.

Según Savidov (2005) la compleja mezcla de bacterias nitrificantes, rizobacterias,

hongos y/o microplancton contenida en el agua recirculada parece beneficiar a las

plantas, debido a interacciones positivas a nivel de raíz, generando en las plantas

mayor resistencia contra algunos patógenos propios de las plantas.


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Finalmente esta misma agua, en conjunto con agua nueva acumulada en tanques

de reserva, ve aumentada su concentración de oxigeno mediante el uso de

sopladores, y es impulsada mediante técnicas de bombeo nuevamente a los

tanques de peces, para así completar el ciclo de recirculación de agua.

4.2.4 Mecanismos de movimiento del agua y material de las tuberías y

fittings (PVC; HDPE; otros)

Debido a que gran parte del transporte de agua entre los sistemas acuícola e

hidropónico se basa en tuberías estas deben garantizar seguridad tanto para el

manejo diario como para la integridad y desarrollo de las especies hidrobiológicas

cultivadas en ellos. Sawyer (2010) recomienda para estos fines el uso de tuberías

de polipropileno (PP) o de polietileno de alta densidad (HDPE), en desmedro de

las tradicionales tuberías de cloruro de polivinilo (PVC ), el motivo que esgrime es

la alta sensibilidad del PVC al calor extremo y/o al fuego, en el caso que la

decisión no pueda ser tal debe procurarse el uso de PVC resistente a los rayos

ultravioleta (UV resistant), y por ningún motivo utilizar accesorios (fitting) de cobre,

dada su alta toxicidad para los peces. Para el caso de las unidades de cultivo,

tales como tanques y camas flotantes (grow bed) el autor recomienda el uso de

fibra de vidrio.

4.2.5 Aeración y dimensionamiento.

El mecanismo más común de inyección de aire, que permite aumentar los niveles

de oxígeno disuelto en el agua, se basa en el uso de piedras de aire o tuberías

bajo el agua.


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La eficiencia de estos mecanismos es vital ya que los niveles de oxígeno disuelto

en los cultivos NFT son vitales, debido al intercambio gaseoso que debe existir

entre la raíz de las plantas y el agua. Esta eficiencia también está dada por el área

superficial de las burbujas generadas por estos mecanismos, donde burbujas

pequeñas poseen mayor área superficial comparada que burbujas de tamaño

mayor, otro factor a considerar es el tiempo de residencia que tiene la burbuja en

el agua.

Summerfelt y otros autores (2001) mencionan que el uso de mecanismos basados

en Venturi suelen ser de bajo costo y de una simpleza técnica y económica

importante, además su impacto en los niveles de oxígeno disuelto sobre todo en

los métodos hidropónicos DWC es muy importante. Los tubos Venturi funcionan

en base a principios hidrodinámicos; donde el aire, a través de aspiración, es

capturado desde el exterior cuando el agua presurizada fluye con una velocidad

más rápida a través de una sección de tubería de un diámetro más pequeño (FAO,

2007). Si el Venturi se ubica bajo el agua, el orificio puede ser conectado a un

tramo de tubería expuesto a la atmósfera para generar presión.

4.2.6 Kits para monitoreo del agua

Ya que la acuiponía implica una interacción dinámica y continua de peces, plantas,

bacterias con su entorno acuoso es indispensable llevar controles que permitan

verificar la calidad del agua de forma regular (Somerville et. al,. 2014) , cada

organismo en las unidades de cultivo acuipónicas tienen rangos de tolerancia

específica para cada parámetro de calidad del agua., para ello existen test de

monitoreo de calidad de agua simples. Actualmente la variedad que existe

permite, dependiendo de la economía que se maneje, el uso de test comerciales,

o el uso de test esencialmente químicos, tanto para llevar un control en el cultivo


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de peces como en el cultivo de las plantas. El monitoreo que se realice en el agua

debe considerar, como se mencionó en el capítulo 3, control y medición de

parámetros tales como pH, temperatura del agua, amonio, nitrito, nitrato y oxígeno

disuelto; donde los valores de referencia para cada especie cultivada en el sistema

acuipónico pueden oscilar entre los valores que indica la tabla

Tabla 4: Rango de parámetros óptimos de cultivo en un sistema acuipónico, para diferentes especies de cultivo (Somerville et. al,. 2014)

Temperatura

pH Amonio Nitrito Nitrato

Oxígeno

disuelto

ºC (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

Peces de

agua

templada

22–32 6 – 8.5 < 3 < 1 < 400 4–6

Peces de

agua fría 10–18 6 – 8.5 < 1 < 0.1 < 400 6–8

Plantas 16–30 5.5 –7.5

< 30 < 1 - > 3

Bacterias 14–34 6–8.5 < 3 < 1 - 4–8

4.3 Técnica de sustrato

El uso de la técnica de sustrato en sistemas acuipónicos ha ganado popularidad,

en parte debido a que estos sistemas trabajan eficazmente incluso a escalas muy

pequeñas, y a que el sustrato o medio que se utiliza ejerce una doble función:

primero como una especie de biofiltro pasivo y a continuación como un sistema de

remoción de sólidos (McMurtry et al. 1997; Seawright et al.1998).

La simplicidad y bajo costo inicial de este método es ideal para su uso en

personas o instituciones que están recién incursionando en la hidroponía.


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La dinámica del flujo de agua en este método sigue la lógica de movimiento por

gravedad desde un estanque de peces hacia un medio o sustrato; el cual hace las

veces de filtro mecánico y sustrato para una generación de colonias de bacterias

nitrificantes; las cuales son indispensables para procesos de biofiltración en el

sistema, e inocuas para el ser humano y para las especies cultivadas (FAO, 2007).

Estas bacterias están descritas en detalle en el Capítulo 5.

4.3.2 Filtración, características e irrigación del sustrato

En los sistemas basados en medios de cultivo las plantas son cultivadas en

estructuras con un sustrato o medio adecuado; estos medios pueden ser de origen

orgánico (paja, cortezas de madera, algas, aserrín, fibra de coco, turba), minerales

(arena, grava, perlita, vermiculita, rock wool o bolas de cerámica), o sintéticos

(bolas de arcilla expandida, poliestireno o poliuretano). La elección del medio a

utilizar puede tener fundamento económico, accesibilidad u otros, pero su uso

debe garantizar una irrigación constante de los nutrientes entregados; por medio

de micro o sub-irrigación, o mediante periodos de flujo y reflujo cíclico (también

conocido como método de inundación periódica). Además debe presentar una

porosidad adecuada para proporcionar oxígeno a las raíces.


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4.4 NFT – Técnica de película nutritiva

El método de cultivo hidropónico ―técnica de película nutritiva― , también conocido

como NFT (nutrient film technique) básicamente se sustenta en un flujo recirculado

continuo y constante de una solución nutritiva disuelta, necesaria para los

procesos desarrollados por las plantas, hacia las raíces de las mismas, mediante

impulsión de agua por bombeo (Jensen, 1999). El agua es trasladada a través de

tuberías, de diversos materiales, posicionadas en forma horizontal y con una leve

pendiente con respecto al terreno, que garantice ahorros energéticos en su

transporte por bombeo (Somerville, et.al, 2014).


La dinámica del flujo del agua según Resh (2013) está dada por el bombeo de

agua desde un tanque reservorio (sump), él cual posee leves inclinaciones que

aseguran un flujo de nutrientes. Esta agua es movida por bombeo a tuberías de

transporte con pendientes del orden del 1%, las cuales garantizan un movimiento

de la misma por gravedad, devolviéndola drenada desde el estanque de peces

hacia un acumulador de agua, desde este sector el agua recirculada puede tener

dos vías de transporte, parte del agua puede ser bombeada directamente hacia el

tanque de peces, y el resto ir de regreso hacia las tuberías NFT (Somerville, et.al,

2014).


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En este método el medio o sustrato cumple las funciones de biofiltro y filtro

mecánico pasivo, Sin embargo, es necesario construir intencionalmente ambos

tipos de filtro, en primer lugar establecer una trampa física para atrapar los

residuos sólidos, y a continuación un filtro biológico para llevar a cabo la

nitrificación (Jensen, 1999), las consideraciones de diseño para ambos

mecanismos son detallados en el capítulo 5.

4.4.3 Tipos de tuberías, construcción y siembra

El sistema NFT emplea tuberías de PVC o HDPE distribuidas horizontalmente, y

siempre que sea posible se deben utilizar tuberías de sección rectangular; con un

ancho mayor que el alto (Resh, 2013).

Una de las ventajas en relación al uso de las tuberías en el sistema NFT

mencionadas por Rakocy y otros autores (2006) es que estas pueden ser

dispuestas en una amplia variedad de configuraciones, permitiendo un óptimo uso

de los espacios disponibles.

4.5 Técnica de raíz flotante

Este método de cultivo implica la suspensión de las plantas dispuestas

individualmente en esponja y ésta a su vez en planchas de poliestireno (plumavit),

con sus raíces colgando hacia abajo en el agua (Somerville et.al., 2014).


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La dinámica del flujo del agua según Somerville y otros autores (2014) está dada

por bombeo desde un tanque acumulador, hacia tuberías de transporte con

pendientes del orden del 1%, las cuales garantizan un movimiento de la misma por

gravedad, devolviéndola drenada desde el estanque de peces hacia un

acumulador de agua, desde este sector el agua recirculada puede tener dos vías

de transporte, parte del agua puede ser bombeada directamente hacia el tanque

de peces, y el resto ir hacia canales; al salir de estos canales el agua se devuelve

hacia el biofiltro, donde de nuevo es bombeada hacia el tanque de peces.


La filtración mecánica y biológica en este sistema es igual a la explicada en el ítem

4.4.2, Los canales pueden tener diversas longitudes, desde uno a decenas de

metros; los cuidados más importantes que se deben tener para los casos de

canales muy extensos es asegurar una constante oxigenación de las raíces, que

las raíces no obstaculicen el flujo de agua y que los nutrientes nunca se agoten

(Rakocy et.al., 2006).

4.6 Comparación de las técnicas de acuiponía

Actualmente en el mundo son populares tres técnicas para el cultivo hidropónico

de plantas: técnica de película nutritiva (NFT), método balsa flotante y sistemas

basados en medios de cultivo. Según Resh (2013) diferencias más notorias entre

estos sistemas suelen ser el medio de cultivo o sustrato y el transporte de agua;


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mientras que en la técnica NFT el medio utilizado consiste de macetas envueltas

en malla expuestas constantemente a un flujo de agua rico en nutrientes en forma

de película dentro de tuberías en pendiente, por otro lado el método de balsa

flotante se caracteriza en que las plantas descansan en placas-balsas de

poliestireno (plumavit) que flotan sobre un flujo de agua constante dispuesto de

forma totalmente horizontal, no como en el método anterior. Estos sistemas (y sus

variantes) pueden ser montados en diferentes lugares, siendo muy versátiles;

desde edificios a invernaderos de gran escala, en interiores o al aire libre.

En cuanto a la distribución de nutrientes utilizados estos pueden ser controlados

manual o automáticamente, atendiendo a las necesidades productivas, de esta

misma manera el mecanismo por el cual estos son entregados a las raíces de las

plantas pueden variar desde sistemas de flujo abierto, cerrado o mixto.

La ventaja de utilizar un flujo abierto o recirculante radica en la facilidad en la

recepción de todas las plantas al nutriente, aunque esto podría ser una desventaja

si se cultivan plantas u otros organismos que posean diferentes necesidades

nutritivas.

Según Lennard y Leonard (2006), parámetros tales como crecimiento de los

peces, crecimiento de las plantas, acumulación neta de nutrientes del sistema y

otros parámetros de calidad del agua pueden ser utilizados como indicadores para

elección de un sistema acuipónico por sobre otro. De esta manera en una

experiencia en contexto acuipónico, desarrollada por ellos se sugiere que el

sistema de cultivo NFT es menos eficiente en remoción de nutrientes (fosfatos,

nitratos) que los sistemas de raíz flotante y la técnica de sustrato (utilizando

gravilla como sustrato), siendo el más eficiente de estos tres la técnica de la raíz


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94

flotante. Estos resultados podrían ser explicados en parte por la baja área de

contacto existente entre la raíz y el agua, menor al 50% según Graves (1993).


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CAP 5 BACTERIAS

Las bacterias son un aspecto crucial y fundamental en la acuiponía, ya que estas

sirven como puente que conecta los residuos del componente de acuicultura con

las plantas. Este motor biológico elimina los residuos tóxicos transformándolos en

nutrientes para las plantas.

Las bacterias nitrificantes son vitales para el funcionamiento general de una

unidad de acuiponía. Las tecnologías que se han aplicado exitosamente en la

reutilización de agua proveniente de unidades de cultivo necesitan de alguna u

otra forma un tratamiento previo antes de retornar al sistema de cultivo para ser

utilizadas nuevamente, y estos tratamientos en cierto modo devuelven al agua sus

características físicas, químicas y biológicas para que sean compatibles con el

cultivo. (Singh et al, 1999; Timmons et al, 2002).

El papel que cumplen las bacterias dentro del sistema es convertir los desechos

de los peces en nutrientes accesibles para las plantas. Este proceso de

eliminación de nutrientes limpia el agua y reduce los niveles de nitrógeno

(amoníaco y nitrito) en ella, permitiendo que peces, plantas y bacterias prosperen

en simbiosis. En este capítulo se revisan algunos detalles a tener en cuenta

cuando hablamos de bacterias, detalles que se complementan con los capítulos

anteriores.


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5.1 Bacterias autotróficas nitrificantes y el biofiltro.

En los biofiltros, las bacterias nitrificantes normalmente coexisten con

microorganismos heterótrofos como bacterias heterótrofas, protozoos, y

micrometazoos que metabolizan biológicamente compuestos orgánicos

degradables.

Como se mencionó anteriormente, la nitrificación es un proceso de dos etapas,

donde primero el amoníaco se oxida a nitrito y luego el nitrito se oxida a nitrato.

Los dos pasos de la reacción normalmente se llevan a cabo secuencialmente, ya

que el primer paso tiene una tasa de reacción cinética más alta que el segundo

paso. El proceso normalmente es controlado por la oxidación del amoníaco y

como resultado no existe una apreciable acumulación de nitrito. Las siguientes

ecuaciones muestran las conversiones químicas básicas que ocurren durante la

oxidación por medio de Nitrosomas y Nitrobacter y la reacción de oxidación total:

Nitrosomas : NH4+ + 1.5 O2 NO2

- + 2 H

+ + 84 kcal/mol amoníaco (1)

Nitrobacter : NO2

- + 0.5 O2 NO3

- + 17.8 kcal/mol nitrito (2)

Total : NH4

+ + 2 O2 NO3

- + 2 H

+ + H2O + energía (3)

De acuerdo a Haug y McCarty (1972), el proceso de nitrificación y formación de

biomasa celular puede escribirse también como:

Nitrosomas : 55 NH4

+ + 5 CO2 + 76 O2 C5H7NO2 + 54 NO2

- + 52 H2O + 109 H

+ (4)

Nitrobacter : 400 NO2

- + 5 CO2 + NH4

+ + 195 O2 + 2 H2O C5H7NO3

- + 400 NO3

- + H

+ (5)


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Basados en las relaciones anteriores, 4.57 g de O2 y aproximadamente 7.14 g de

alcalinidad, expresado como CaCO3, son necesarios para la oxidación completa

de un gramo de nitrógeno amoniacal.

Estos procesos de tratamiento biológico emplean bacterias que crecen, ya sea

fijadas a la superficie o suspendidas en la columna de agua (Wheaton et al.,

1982).

Casi todos los biorreactores usados en sistemas de recirculación son de película

fija, donde la bacteria nitrificante crece en la superficie de un sustrato (medio de

soporte) sólido o sumergido.

La capacidad de remoción de amoníaco de los filtros biológicos es ampliamente

dependiente de la superficie total disponible para el desarrollo de bacterias

nitrificantes. Para una eficiencia máxima del medio de soporte usado este debe

balancear una alta superficie específica (superficie por unidad de volumen) con

una buena fracción hueca para un adecuado comportamiento hidráulico. El medio

usado en los biofiltros debe ser inerte, no compresible y no degradable

biológicamente.

Como se mencionó anteriormente, la biofiltración cumple con dos objetivos en

el sistema acuipónico. Ambos obtenidos a partir de un mismo proceso: la

nitrificación. El primero, es el de transformar el nitrógeno amoniacal (NAT)

excretado por los peces como desecho metabólico, en un compuesto menos

tóxico para ellos y el segundo, la obtención de un compuesto asimilable por las

plantas. Dichos procesos, son realizados por un grupo de bacterias que se alojan

en los filtros biológicos (así como en cualquier superficie del sistema)

obteniéndose como resultado final, nitratos (NO 3-).


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100

En general los sistemas acuipónicos han usado biofiltros con arena, grava, concha

o varios medios plásticos como sustrato (Rakocy y Hargreaves, 1993).

5.1.1 Área superficial

Como complemento a lo ya expuesto en el capítulo 2.2.1 de este escrito podemos

agregar que los medios de cultivo de las bacterias o “biomedios” deben poseer

como característica principal una alta superficie específica, el modo de medir esta

condición es en metros cuadrados de área disponible por metros cúbicos de

material (m2/m3).

Frecuentemente, los medios de cultivo más pequeños y las partículas porosas

proporcionan las mejores condiciones para la colonización de bacterias.

En acuiponía son muchos los materiales utilizados para estos fines, por ejemplo

grava volcánica, arcilla expandida, plástico comercial bolas de biofiltros y raíces de

las plantas. La toba volcánica y Bioballs® tienen, respectivamente, 300 m2 / m3 y

600 m2 / m3, que es considerada una superficie adecuada para permitir el

crecimiento bacteriano.

Algunas de las características de los diferentes medios utilizados en acuiponía se

resumen en la Tabla 5.

Tabla 5: Superficie específica de los medios de algunos biomedios utilizados, incluyendo cálculos de amoníaco, conversión de la alimentación diaria, suponiendo 32 por ciento de proteína en la alimentación (Timmons et al., 2009).

Tipo de medio Figura asociada

Área superficie específica

m2/m

3

Alimento procesado (g) por litro de sustrato

Sustratos (litros) por

100 g de alimento Formulado


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101

Arena Gruesa (0.6–0.8 mm) (1)

5000 75,5 1,3

Filtros de arena (2) 1400 21,1 4,8

Bioballs® (3) 600 9 11,1

Espuma (4) 400 6 16,7

Rejillas plásticas (5) 300-400 4,5-6,0 16,7-22,2

Corrugado entrelazado (6)

150-400 2,3-6,0 16,7-44,4

Grava volcánica (7) 300 4,5 22,2

Bolas de arcilla (LECA) (8)

200-250 3,0-3,8 26,7-33,3

Grava gruesa (9) 150 2,3 44,4

9 8

1 2

5 6 7


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102

5.1.2 pH del agua

El pH es un factor importante para la eficiencia de la nitrificación. Los valores

óptimos de pH para la nitrificación son de 6,0 a 9,0 aunque los estudios citados

por Wheaton et al. (1994) indican que la eficiencia es mayor con los valores más

altos. La mayoría de vegetales crecen mejor con pH de 6,0 a 7,5. El pH afecta la

solubilidad de los nutrientes. Nutrientes esenciales como el hierro, manganeso,

cobre, zinc y boro son menos disponibles para las plantas a pH mayores que 7,5 y

la solubilidad de fósforo, calcio y magnesio disminuye notablemente con pH

menores a 6,0. Mantener el pH entre 7,0 y 7,5 es una buena solución (Piedrahita,

2009).

5.1.3 Temperatura del agua

La temperatura del agua es un parámetro importante para las bacterias, y por los

rangos de temperatura ideal para el crecimiento y productividad es 17 a 34°C y

rinden de manera óptima entre las temperaturas de 25–30°C. Si la temperatura del

agua cae por debajo de 17°C, la productividad disminuye y al llegar a los 10°C

esta cae hasta en un 50%. Por tanto se debe considerar las bajas temperaturas en

invierno pueden tener impactos en la gestión de la unidad.


Las bacterias nitrificantes necesitan niveles adecuados de DO en el agua en todo

momento para crecer de forma saludable y mantener altos niveles de

productividad. La nitrificación es una reacción del tipo reducción/oxidación (redox),

donde las bacterias toman la energía para vivir cuando el oxígeno se combina con

el nitrógeno.


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103

Los niveles óptimos de DO están entre 4 y 8 mg/litro, que es también necesario el

nivel para los peces y las plantas. La nitrificación no se produce si la concentración

de OD está por debajo de 2 mg/L. La nitrificación es óptima cuando el agua está

saturada de OD. Diferentes experiencias mencionan que para un sistema de

escala comercial es necesario airear los estanques hidropónicos para lo cual son

utilizados difusores (air stones) distribuidos a lo largo del eje central de los

estanques.

5.2 Bacterias heterotróficas y mineralización

Hay otro grupo importante de bacterias, así como otros microorganismos, que

participan en acuiponía. Este grupo de bacterias que generalmente se llama el

grupo heterótrofos.

Estas bacterias utilizan el carbono orgánico como su fuente de alimento, y están

principalmente involucrados en la descomposición de los resididos generados por

los peces y vegetales.

La mayoría de los peces sólo consumen del 30 al 40% del alimento entregado lo

que significa que el 60 a 70% de lo que comen se libera en forma de residuos. De

estos residuos, 50-70% por se disuelve y es aportado al sistema de cultivo como

amoníaco. Sin embargo, el desecho restante es una mezcla orgánica que contiene

proteínas, carbohidratos, grasas, vitaminas y minerales. Las bacterias

heterotróficas metabolizan estos residuos sólidos en un proceso llamado

mineralización, lo que hace que micronutrientes esenciales estén disponibles para

las plantas.

Estas bacterias heterotróficas, así como algunos hongos de origen natural, ayudan

descomponer la parte sólida de los residuos. Al hacerlo, liberan los nutrientes

generando residuos sólidos en el agua.


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104

Este proceso de mineralización es esencial porque las plantas no pueden

absorber los nutrientes en forma sólida. Los residuos deben dividirse en simples

moléculas con el fin de ser absorbidos por las raíces de las plantas. Bacterias

heterotróficas se alimentan de cualquier forma de materia orgánica, como los

desechos de pescado sólidos, alimento para peces no consumido por estos,

plantas muriendo, hojas de las plantas e incluso bacterias muertas.

Las bacterias heterotróficas requieren de condiciones a las bacterias nitrificantes

para su crecimiento en especial en altos niveles de DO. Estas bacterias pueden

ubicarse en todos los componentes de la unidad acuipónico, concentrándose en

lugares donde se acumulan los residuos sólidos.

5.3 Acondicionamiento del biofiltro

El acondicionamiento del biofiltro es un término con el cual se describe el proceso

inicial para generar una colonia bacteriana en un circuito de recirculación en

acuiponía. Bajo circunstancias normales, esto tarda 3-5 semanas; el

acondicionamiento del biofiltro es un proceso lento. En general, el proceso

consiste en la constante adición de una fuente de amoniaco en la unidad de

recirculación del sistema de cultivo acuipónico para alimentación de la nueva

colonia bacteriana lo que dará origen al biofiltro. El progreso de la activad

bacteriana se mide a través del control de los niveles de nitrógeno. En general, el

ciclo se lleva a cabo una vez que sistema acuipónico está construido.

Es importante entender que durante el proceso de acondicionamiento existirán

altos niveles de amoníaco y nitrito, que podrían ser perjudiciales para los peces.

(Carmignani, 1977).


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105

Una vez introducido en la unidad, el amoníaco se convierte en una fuente de

alimento inicial para las bacterias que oxidan el amonio. Dentro de 5-7 días

después de la primera adición de amoníaco, las bacterias comienzan a formar una

colonia y oxidar el amoníaco en nitrito. El amoníaco debe ser agregado de manera

continua, pero con cautela, de manera de poder garantizar una alimentación

adecuada para el desarrollo de la colonia sin llegar a ser tóxico.

Después de otros 5-7 días los niveles de nitritos debieran comenzar a aumentar

en el agua, lo que a su vez atrae a las bacterias oxidadoras de nitrito. Una forma

de identificar este proceso es chequeando que los niveles de nitritos disminuyan

pues este se comenzara a oxidar por la acción de las bacterias. El final del

proceso de acondicionamiento se define cuando el nivel de nitrato es cada vez

mayor, y el nivel de nitrito es de 0 mg/L cuando el nivel de amoníaco sea menor

que 1 mg/L el biofiltro estará en óptimas condiciones esto tarda unos 25 a 40 días.

El proceso es largo pues las bacterias nitrificantes crecen de forma relativamente

lenta, requiriendo entre 10-15 horas para duplicar su población mientras algunas

bacterias heterótrofas puede duplicarse en tan sólo 20 minutos.

Los acuaristas o minoristas acuícolas venden diversos productos que contienen

bacterias nitrificantes (en una botella). Una vez añadido a la unidad, colonizan

inmediatamente el sistema reduciendo el tiempodel proceso de acondicionamiento

explicado anteriormente.


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106

5.3.1 Incorporación de plantas y peces durante el proceso.

Las plantas y los peces se deben agregar sólo después de la ciclo está completo.

Las plantas se pueden agregar un poco antes, pero se espera que exista

deficiencias de nutrientes en estas primeras plantas durante este período debido a

que algunos nutrientes toman tiempo para alcanzar una óptima concentraciones.

Sólo una vez que los niveles de amoníaco y nitritos están por debajo de 1 mg/litro

es seguro ingresar los peces de cultivo, esta última actividad se recomienda sea

lentamente además se recomienda continuar monitoreando los niveles de los tres

tipos de nitrógeno, y estar preparado para hacer cambios de agua si los niveles de

amoníaco o nitrito se elevan por encima de 1 mg/L durante el proceso de marcha

blanca del sistema.





Carmignani, G. M., & Bennett, J. P. 1977. Rapid start-up of a biological filter in a closed

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Wheaton, F.W. 1982. Acuacultura. Diseño y Construcción de Sistemas. AGT. Editor.

México. 704pp.

CAP 6 VEGETALES.

6.1 Biología básica de los vegetales.

Se conocen más de un millón de plantas y vegetales. Su actividad vital genera el

oxígeno indispensable para la vida en el planeta y es fuente de alimento para los

humanos y otros seres vivos. Las plantas habitan en todos los ecosistemas de la

tierra, por ello tienen diferentes formas y estrategias para sobrevivir (Organero y

Gimeno, 2005).

6.1.1 Anatomía y funciones básicas de los vegetales.

Raíces.

La raíz es como el eje que fija la planta al sustrato y se encarga de absorber agua

y minerales del medio en que se encuentre (agua o suelo) e incluso de

almacenarlos. Pequeños pelos radiculares sobresalen de la raíz y ayudan en el

proceso de absorción.


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108

Tanto en hidroponía como en acuiponía, el crecimiento radicular se intensifica y es

importante que su color sea blanquecino, puesto que esto significa que se

encuentran saludables y libres de sólidos que puedan entorpeces su función o

generar infecciones (Achá et al., 1999; Somerville et al., 2014).

Tallo.

El tallo da soporte y distribuye agua y nutrientes hacia las otras partes de la planta.

En ocasiones puede realizar fotosíntesis y actúa como órgano de reserva

alimenticia para la planta. El tallo, en ciertas especies, puede ser, además, un

órgano de reproducción o multiplicación (Durán, 2012; Somerville et al., 2014).

Hojas.

Es un órgano vegetativo, especializado para capturar la luz solar y para producir

alimento mediante la fotosíntesis. Las hojas también son importantes para la

transpiración de agua (Duran, 2012; Somerville et al., 2014).

Flor

Es la estructura reproductiva de la mayoría de las plantas y su función es producir

semillas a través de la reproducción sexual. En la flor se encuentra el polen y los

óvulos, que luego de ser polinizados y fertilizados se convierten en fruta (Durán,

2012; Somerville et al., 2014).

Frutas / semillas.

Se generan a partir de los ovarios de las flores que contienen Las semillas. La

semilla es la manera en que la planta realiza propagación. La función del fruto es

proteger y difundir la semilla hasta que estas maduren (Durán, 2012; Somerville et

al., 2014).


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109

6.1.2 Fotosíntesis.

El proceso de fotosíntesis permite que las plantas generen su propio alimento.

Este proceso libera oxígeno y es responsable de todo el oxígeno en la

atmósfera.

Para llevar a cabo la fotosíntesis es necesario oxígeno, dióxido de carbono, agua y

luz. Dentro de la planta se encuentran los cloroplastos, los que contienen clorofila,

enzima capaz de utilizar la luz solar para crear glucosa, fuente de alta energía, y

que es transportada por toda la planta para realizar procesos fisiológicos de

crecimiento, reproducción y metabolismo en general (Somerville et al., 2014).

En acuiponía es importante proporcionar suficiente horas de luz solar a las

plantas, cuidando que no se desarrollen de manera masiva algas y microalgas en

el sistema. Las algas y microalgas son plantas acuáticas fotosintéticas que

consumen nutrientes, por lo que este consumo mermará la disponibilidad de los

mismos para las plantas del cultivo. En la noche, las microalgas utilizan el oxígeno

disponible, lo que lleva a bajas de OD en el sistema, lo que puede causar incluso

la muerte de los peces.

La prevención de microalgas se realiza sombreando áreas que no son utilizadas

para la producción de biomasa vegetal, inhibiendo la proliferación de éstas.

6.1.3 Requerimientos de nutrientes.

Son 16 los elementos esenciales para la nutrición de las plantas. Se clasifican en

macronutrientes y micronutrientes. Los macronutrientes son requeridos en

grandes cantidades por las plantas y los micronutrientes en menor cantidad.


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110

Altos niveles de ciertos nutrientes repercuten en la disponibilidad de otros (Tabla

6) (Timmons et al., 2009).

Tabla 6: Macro y Micro nutrientes esenciales para las plantas (Fuente: Timmons et al., 2009).

Macronutriente Micronutriente

Carbono (C) Cloro (Cl)

Oxígeno (O) Hierro (Fe)

Hidrógeno (H) Manganeso (Mn)

Nitrógeno (N) Boro (B)

Potasio (K) Zinc (Zn)

Calcio (Ca) Cobre (Cu)

Magnesio (Mg) Molibdeno (Mo)

Fósforo (P)

Azufre (S)

Es importante proporcionar a la planta los elementos mencionados, para evitar

signos de deficiencia nutricional que interfieren en la calidad del producto, los

cuales son descritos gráficamente en la figura 11.


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111

Figura 11: Signos de deficiencia nutricional en plantas (Fuente: Jane, 2015).

6.1.4 Fuentes acuipónicas de nutrientes.

Los desechos metabólicos generados por los peces son la principal fuente de

nutrientes en los sistemas acuipónicos. Se estima que entre un 35 a 40 % del

alimento es asimilado en biomasa de peces, mientras que el resto se excreta

hacia el sistema.


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112

Las bacterias nitrificantes presentes en el biofiltro transforman estos desechos en

nitritos y finalmente en nitratos, por lo que la cantidad de nutrientes, y número de

plantas del sistema, está directamente relacionado con la cantidad y calidad de

alimento, así como de la eficiencia del biofiltro (Timmons et al., 2009; Azizah et al.,

2010; Caló, 2011).

La alimentación diaria de los peces proporciona la fuente constante de nutrientes

para las plantas, lo que ayuda a reducir el uso de fertilizantes. El contenido

nutricional de la dieta de peces puede ser manipulado para que los nutrientes

excretados por los peces se asemejen a los requeridos y asimilados por las

plantas (Rafiee y Roos, 2004; Timmons et al., 2009; Azizah et al., 2010)

La agricultura tradicional utiliza fertilizantes en base a fósforo y potasio, los cuales

son recursos no renovables. El aprovechamiento de los desechos de los peces en

sistemas acuipónicos impulsa el desarrollo de una agricultura sostenible,

minimizando los impactos negativos en el medio ambiente (Goddek et al., 2015).

6.2 Calidad de agua para los vegetales.

6.2.1 pH.

El pH del sistema es crítico y debe ser manejado para garantizar la salud de las

plantas y la calidad del producto final.

Hay estudios que verifican que en los sistemas acuipónicos los nutrientes se

encuentran en un mayor equilibrio que en hidroponía. La interacción biológica

entre raíces de plantas, bacterias y peces permite que la absorción de nutrientes


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113

sea efectiva con pH alto, llegando a operar el sistema con pH entre 7 a 8


Para manejar el pH en un sistema acuipónico nunca se debe añadir bicarbonato

de sodio (NaHCO3) ya que la acumulación de sodio en presencia de cloro, se

vuelve tóxica para las plantas (Lara, 2000; Timmons et al., 2009). El pH es, sin

dudas, un parámetro de constante estudio en acuiponía.


Como se estudió en el capítulo 2 las plantas requieren un mínimo de 3 mg/L de

OD en el agua para que las plantas realicen respiración en sus raíces, más este

nivel de OD es letal para la mayoría de los peces. Además, utilizarán tallos y hojas

para absorber oxígeno del ambiente. Algunas plantas acuáticas, tales como la

castaña de agua, loto o taro, pueden vivir perfectamente con bajos niveles de OD


6.2.3 Temperatura y estación.

La mayoría de los vegetales pueden desarrollarse con una temperatura ambiente

entre los 18°C a 30°C. Es la temperatura del agua la que tiene un mayor efecto en

las plantas, por lo que la selección de peces incide en la selección de plantas, y

viceversa, ya que ambos deben compartir el rango de temperatura óptimo de

salud y crecimiento (Somerville et al, 2014).

El fotoperíodo es un factor relevante de cultivo, y es la cantidad de horas

luz/oscuridad a la cual es sometida una planta. Dependiendo de la estacionalidad

del año se tendrá más o menos horas de luz, lo que debe ser considerado en la


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114

producción. Variedades de pimiento y ciertas flores medicinales requieren poca

luz, mientras que variedades productoras de flores y frutos necesitan días largos

(más horas luz) (Somerville et al, 2014).

La temperatura también influye en la absorción de nutrientes y en la disponibilidad

de OD en el agua (Tabla 7). Por ejemplo, la temperatura óptima para la mayoría

de las variedades de tomate es de 22 º C, al disminuir la temperatura disminuye la

absorción y asimilación de los nutrientes. El control de la temperatura es un factor

que adquiere importancia secundaria en los lugares de clima templado y suma

relevancia en zonas frías, donde es conveniente tener un sistema de calefacción

para el sistema (Lara, 2000).

Tabla 7: Concentración de Oxígeno disuelto en Función de la Temperatura y Salinidad (Fuente: Timmons et al., 2009)

Salinidad

Temperatura. (ºC) 0 5 10 20 30

0 14,60 14,11 13.64 12,74 11,90

1 14,20 13,73 13.27 12,40 11,58

2 13,81 13,36 12.91 12,07 11,29

3 13,45 13,00 12.58 11,76 11,00

4 13,09 12,67 12.25 11,47 10,73

5 12,76 12,34 11.94 11,18 10,47

6 12,44 12,04 11.65 10,91 10,22

7 12,13 11,74 11.37 10,65 9,98

8 11,83 11,46 11.09 10,40 9,75

9 11,55 11,19 10.83 10,16 9,53

10 11,28 10,92 10.58 9,93 9,32

11 11,02 10,67 10.34 9,71 9,12


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115

12 10,77 10,43 10.11 9,50 8,92

13 10,53 10,20 9.89 9,30 8,74

14 10,29 9,98 9.68 9,10 8,56

15 10,07 9,77 9.47 8,91 8,38

16 9,86 9,56 9.28 8,73 8,21

17 9,65 9,36 9.09 8,55 8,05

18 9,45 9,17 8.90 8,39 7,90

19 9,26 8,99 8.73 8,22 7,75

20 9,08 8,81 8,56 8,07 7,60

21 8,90 8,64 8,39 7,91 7,46

22 8,73 8,48 8,23 7,77 7,33

23 8,56 8,32 8,08 7,63 7,20

24 8,40 8,16 7,93 7,49 7,07

25 8,24 8,01 7,79 7,36 6,95

26 8,09 7,87 7,65 7,23 6,83

27 7,95 7,73 7,51 7,10 6,72

28 7,81 7,59 7,38 6,98 6,61

29 7,67 7,46 7,26 6,87 6,50

30 7,54 7,34 7,14 6,76 6,39

6.3 Selección de vegetales

.

Existe gran variedad de especies que pueden ser cultivadas en acuiponía. No

obstante, se debe tomar atención a la hora de combinar plantas y peces, ya que

deben ser compatibles en cuanto a temperatura y pH. Recordar que cuanto mayor

es el requerimiento nutricional de una planta mayor es la carga de peces

requerida en el sistema. Además, bajo estas condiciones el sistema debe estar


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116

maduro, lo que quiere decir que debe haber operado por un mínimo de seis meses

con un biofiltro eficiente.

En la práctica, acuipónicamente hablando, se han cultivo hortalizas (lechuga,

acelga, rúcula, perejil, espinaca, acelga etc.), vegetales varios (tomate, pimientos,

melón, coliflor, brócoli arvejas, zanahoria, pepino, cebolla, etc.), hierbas

aromáticas (menta, albahaca, hierba buena, cilantro, orégano, etc.), plantas

acuáticas (loto, lemna, elodea, etc.) y plantas ornamentales (helechos, flores es,

etc.) (Timmons et al., 2009 Caló, 2011)

Finalmente, la selección debe considerar la finalidad del cultivo, si es para

autoabastecimiento o para generar rentabilidad.

6.4 Salud vegetal, control de pestes y enfermedades.

El control de pestes y enfermedades es un tema importante. Los métodos de

control y cura de las plagas deben ser de carácter orgánico y deben existir

protocolos de contingencia conocidos por todo el personal involucrado en el

sistema.

6.4.1 Pestes de vegetales, producción integrada y manejo de pestes.

Hay que tener extremo cuidado en el control de pestes en sistemas acuipónicos,

utilizar pesticidas no es una opción ya que puede ser una amenaza para los

peces. Esta restricción asegura que los sistemas acuipónicos sean

ambientalmente amigables. El balance ecológico que se genera en acuiponía crea

un ambiente de crecimiento estable con una gran diversidad de microorganismos,

que pueden contraponerse a los patógenos (Timmons et al., 2009)


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117

Existen en el mercado productos orgánicos que pueden ser aplicados en forma

foliar para no poner en peligro a los peces.

También está la alternativa del control biológico, que consiste en establecer

barreras biológicas que alejen a los patógenos o, por el contrario, sean un cebo

para alejar las pestes del cultivo productivo.

Esta alternativa es más viable en ambientes cerrados de invernadero que en

instalaciones exteriores. Incluso el invernadero puede ser recubierto con una malla

antiáfida que restringe la entrada de insectos patógenos sin sacrificar la ventilación

del invernadero.

En el agua es importante el control de alzas de temperatura y de sólidos. La

combinación de ambos puede llevar a la proliferación de hongos.

6.4.2 Enfermedades de los vegetales y manejo integrado de la enfermedad.

Los protocolos de desinfección, de seguimiento y control, y cosecha son críticos y

determinantes en el rendimiento de la producción pues pueden generar la

inserción de patógenos o cambios en condiciones fisicoquímicas del sistema que

afectan el desarrollo de las plantas.

El ingreso al invernadero es clave en la incidencia de enfermedades y, sobre

todo, plagas que causan daños en las plantas. El tratamiento genera mayores

costos de producción y atenciones adicionales (Brenes y Jiménez, 2013).


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118

Caló (2011) recomienda: 1) tener un plan de manejo preventivo, 2) revisar

periódicamente el cultivo en busca de plagas o síntomas y llevar registro de esto,

3) elegir variedades resistentes, 4) Utilizar más de un método de control.

Plagas que pueden afectar los cultivos son hongos e insectos chupadores (e.g.

pulgones) y masticadores. Los hongos afectan las raíces de las plantas, pero

también las hojas (e.g. oidio). Insectos comunes en sistemas acuipónicos son

gusanos y orugas y, menos comunes, las moscas, áfidos y ácaros (Calo 2011).

Una vez identificado el problema se debe tratar inmediatamente, siempre dejando

un registro de las acciones efectuadas. Este deberá ser tratado inmediatamente.

La limpieza de las instalaciones y alrededores ayuda a la prevención, al igual que

las desinfecciones de las herramientas utilizadas en el cultivo. (Gilsanz, 2007;

Caló, 2011).


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120

CAP 7 PECES

7.1 Anatomía, fisiología y reproducción de peces

Los peces son animales de sangre fría (ectotermos = poiquilotermos),

caracterizados por poseer vértebras, branquias y aletas. Dependen

fundamentalmente del agua, que es el medio donde viven. Su origen se remonta

al período devónico, hace 300 millones de años. Los peces son los vertebrados

más numerosos estimando que hay cerca de 20.000 especies vivientes. Los peces

típicos (Figura 13) utilizan sus branquias para obtener el oxígeno del agua,

mientras que al mismo tiempo liberan dióxido de carbono y desechos metabólicos.

Poseen una vejiga natatoria situada en el abdomen, vesícula contiene aire lo que

le permite a los peces mantener una flotabilidad neutra en el agua. La mayoría de

las aletas en los peces se utilizan para el movimiento; su cuerpo aerodinámico les

permite navegar a través del agua. A menudo, su piel está cubierta de escamas

protectoras y han desarrollado órganos sensoriales que les permiten ver, degustar,

oír, oler y tocar.


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121

7.1.1 Anatomía (Principales características anatómicas externas)

ASPECTO EXTERIOR

Tegumento.

La piel es la primera barrera de protección del pez frente al medio acuático. Esta

es húmeda y tiene en la epidermis glándulas mucosas que a través de la

secreción de mucus lubrican la piel y la protegen de agentes externos nocivos. El

mucus puede aumentar por agentes irritantes, parásitos y bacterias y, por otra

parte, le permite al pez desplazarse mejor. El olor típico de los peces está dado

por el mucus También se encuentran en la piel una cubierta de escamas que

protegen al cuerpo y una serie de pigmentos y células sensitivas de la línea lateral.

Algunos peces recién nacidos, como las truchas, no tienen escamas. Estas se

forman a medida que crecen, comenzando aproximadamente a desarrollarse

desde los tres centímetros de longitud a partir de la dermis. Las escamas tienen

cuatro campos: anterior, posterior y dos laterales; solo el posterior es visible; es

resto está cubierto por la dermis Todos los factores que influyen en el crecimiento

se traducen de alguna manera en la escama.

Figura 12: Anatomía externa típica de un pez


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122

De todos estos factores quizá el más importante sea la alimentación, ya que

cuando el pez se alimenta abundantemente, la escama presenta una zona bien

calcificada y ancha y cuando el pez deja de alimentarse (por causas como frío,

reproducción o disminución en la cantidad de alimento) hay poca calcificación y se

forma una zona estrecha que se interpretaría como anillo de crecimiento.

ÓRGANOS DE LOS SENTIDOS

Vista: Los ojos de los peces carecen de párpados y de glándulas lagrimales. Los

cristalinos esféricos sobresalen y al estar ubicados a ambos lados de la cabeza, le

permite al pez ampliar su campo visual.

Para enfocar la imagen sobre la retina, en vez de modificar la curvatura del

cristalino como en el caso del humano, los peces lo hacen acercando o separando

el cristalino mediante el ligamento que lo sostiene.

En general, los peces están adaptados a una visión cercana y de poca luz Algunos

peces, como la trucha y la tilapia, dependen de la vista para encontrar sus presas,

mientras que otras especies utilizan principalmente su sentido del olfato.

Tacto.

Es bastante complejo ya que los peces están inmersos en un medio líquido y una

vibración lenta puede ser percibida desde lejos a diferencia del medio aéreo. Hay

papilas táctiles distribuidas a lo largo del todo el cuerpo, muy abundante en las

barbas o barbillones y en la línea lateral. Esta última por ejemplo le permite

percibir ondas de presión en el agua.


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123

Olfato

.Al estar las partículas disueltas en el agua, no se puede precisar bien si se trata

de sentido del gusto o del olfato, pero se lo toma como olfato. Es un sentido a

distancia que le permite detectar presas, enemigos, presencia de un curso de

agua, etc. Los peces poseen dos orificios nasales los cuales están separados por

un puente a cada lado de la cabeza, un orificio de entrada y uno de salida. En

cada canal hay células sensoriales especiales que se comunican con el cerebro.

El olor disuelto en el agua al ponerse en contacto con esas células es transmitido

al cerebro y de esa forma es percibido. En otros peces, en cambio, hay una solo

abertura de cada lado. Puede existir también un repliegue epitelial en forma de

pabellón que permite captar mejor los olores.

Gusto.

Radica en los llamados botones gustativos que son células sensibles a ciertas

sustancias químicas relacionadas con los alimentos, que están distribuidos en el

interior de la boca, faringe, esófago y epitelio bucal.

Audición y equilibrio.

El oído es a la vez el órgano del equilibrio. No hay oído externo ni medio, solo

interno. Existe una serie de canales que contienen endolinfa. Cuando el pez se

mueve este líquido lo denota y lo transmite al S.N., regulando la posición si fuese

necesario.

Por otra parte en el utrículo hay otolitos (concreciones calcáreas que también

sirven para saber la edad de los peces) que están rodeados de "pelos" sensibles,

y según se apoyen los otolitos en unos u otros pelos el pez advierte si esta


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124

derecho o inclinado. En el sáculo hay dos otolitos más que están conectados con

el nervio auditivo, encargado de recoger vibraciones sonoras.

7.1.2 Fisiología (respiración, excreción)

Aparato respiratorio.

El opérculo es la cubierta ósea que tapa las branquias o "agallas". Por medio de

las branquias respiran los peces, las que están formadas por un fino epitelio muy

sensible a las características del agua (materias en suspensión, pH), falta de

vitaminas y presencia de agentes biológicos (parásitos, bacterias, hongos). El

intercambio entre el O2 y el CO2 de la sangre se produce a nivel de las laminillas

branquiales. Durante el proceso respiratorio el pez mantiene los opérculos

cerrados, abre la boca, el agua entra por succión y se llena la cavidad bucal.

Luego cierra la boca y el agua pasa por una amplia abertura branquial saliendo al

exterior a través de los opérculos. La circulación de la sangre es en

contracorriente con respecto a la del agua, logrando así que el intercambio de

gases sea de hasta aproximadamente el 80 %; de lo contrario solo sería del 50 %.

La frecuencia respiratoria dependerá del estrés, contenido de oxígeno disuelto del

agua, nivel de metabolismo, temperatura, etc. Las branquias además de participar

en la respiración también participan en la regulación de sales y agua entre el pez y

el medio acuático.

El CO2 es un gas altamente hidrosoluble de modo que se libera fácilmente por las

branquias. El intercambio gaseoso tiene lugar en las laminillas secundarias. En

comparación con los animales de respiración aérea, el gasto energético es muy

alto, especialmente cuando el O2 es bajo, cuando el agua se presenta

contaminada y en momentos de temperaturas elevadas.


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125

En las laminillas secundarias se encuentran linfocitos, fagocitos, eosinófilos y en

los peces eurihalinos hay células pálidas de secreción salina. En los peces

planctónicos existen las branquiespinas que sirven para retener el plancton. Hay

una relación estrecha entre tamaño y número de branquiespinas y dieta del pez.

SISTEMA DIGESTIVO

Boca.

Algunos peces no tienen dientes o si los tienen son muy pequeños, como en el

caso de los planctófagos o fitófagos. Los dientes pueden ser vomerianos (en el

paladar superior), maxilares, pueden estar ubicados en la lengua o en la faringe

(misión trituradora). Estos últimos se encuentran en el quinto arco branquial

modificado que carece de branquias, como en el caso de la carpa común

(Cyprinus carpio) y de la carpa herbívora o "sogyo" (Ctenopharyngodon idella).

Los dientes están concebidos más para la captura de los alimentos que para la

masticación y están mucho más desarrollados en el caso de los animales

ictiófagos como el dorado (Salminus maxillosus) y la tararira (Hoplias

malabaricus). En estos peces predadores la boca es terminal y de gran tamaño.

No presentan glándulas salivales, si en cambio glándulas mucosas

Faringe y esófago.

La faringe actúa fundamentalmente como filtro evitando que pasen las partículas

del agua a los delicados filamentos branquiales, participando de en este acto

también los rastrillos branquiales.

El esófago comunica la faringe con estómago, siendo generalmente de paredes

gruesas, lo que le permite distenderse para el pasaje de presas o de alimento.


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Estómago.

Es de distinta forma y tamaño según la especie. En las especies predadoras o

carnívoras es amplio y con paredes distendibles que le permite dilatarse para

facilitar la entrada de grandes presas. La salida del estómago al intestino está

limitada por el píloro. En los salmónidos, el alimento en el estómago se

desmenuza realmente por acción de ácidos, enzimas digestivas (como la pepsina

que digiere en parte las proteínas) y por acción trituradora de las paredes del

estómago. Alrededor del estómago hay una serie de estructuras que conforman

los ciegos pilóricos, los que se hallan rodeados generalmente por tejido adiposo

blanco, salvo en situaciones de ayuno. Siempre hablando de salmónidos, dentro

de ese tejido adiposo se encuentra el páncreas. La función que cumplen los

ciegos pilóricos es absorbente y de neutralización de acidez, creando mayor

espacio adicional para la digestión En otras especies como en el caso de los

Acantinopterigios (pejerrey), el páncreas está disperso en el hígado constituyendo

el hepatopáncreas.

Intestino.

Las enzimas desdoblan las grasas, proteínas y azucares que luego de atravesar la

pared intestinal son llevados al hígado. El resto de alimentos como fibras, restos

de caracoles, etc., se evacuan junto con las heces. El largo del intestino es

variable, siendo corto en los depredadores y muy largo en los fitófagos. El

alimento utilizado en la forma de balanceado comercial tiene alta cantidad de

proteína (en algunos casos superior al 40%) y alta cantidad de energía (dada

principalmente por lípidos). En general un coeficiente de conversión bueno es de

alrededor de 1,2 - 1,4:1. El exceso de grasa es utilizado como energía y se

almacena principalmente en músculo.


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El tiempo que tarde en recorrer el alimento el tubo digestivo puede variar desde

unas pocas horas hasta días, dependiendo de los distintos procesos metabólicos

que están dados principalmente por la temperatura, ya que a mayor temperatura

se aceleran.

Hígado.

Es la principal fábrica del organismo interviniendo en distintos procesos

metabólicos. Es blando, de color pardo rojizo y muy voluminoso, presentando en

ocasiones de color rosa crema, situación que no siempre indica un cuadro

patológico. El hígado suele sufrir de infiltración grasa debido a ingestión de

alimentos en mal estado o en casos de sobrealimentación. La vesícula biliar está

bien desarrollada. El colédoco vierte en la primera porción del intestino delgado la

bilis, que emulsiona las grasas para que sean fácilmente atacadas por las lipasas

pancreáticas. Por su parte el páncreas segrega amilasas, tripsina y quimiotripsina.

El conducto pancreático vierte casi siempre en el colédoco.

SISTEMA EXCRETOR

El riñón

Es una formación pardo-negruzca que se extiende en la parte superior del

abdomen desde la cabeza hasta el ano, hacia ventral de la columna vertebral y

dorsal de la vejiga gaseosa. En algunos peces, como en la trucha, al principio es

un órgano par y luego, en el adulto, se transforma en impar. Es el principal filtro

del organismo. Filtra la sangre a través de los glomérulos y la conduce por tubos a

conductos pares, los uréteres, que la llevan a la vejiga que se encuentra por

encima del ano. El conducto de la vejiga vierte a través de la abertura urogenital,

que sirve también para la expulsión de las ovas.


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La excreción se basa fundamentalmente en:

Filtración: Dada principalmente por diferencias de presión y por diferencias

de P.M.

Reabsorción: Recuperación de sustancias no desechables.

Secreción: Expulsión de sustancias tóxicas que se encuentran en

concentraciones excesivas

Los peces excretan casi todo el nitrógeno en forma de amoníaco (90 %). Solo una

pequeña parte (10 %) sale en forma de urea. El principal órgano excretor del

amoníaco son las branquias. El agua dulce tiene una concentración de sales

menor que la del pez, por lo que tiende a penetrar en el organismo (a través de las

branquias y faringe principalmente). El riñón debe eliminar el agua en exceso

produciendo orina diluida, mientras que en las branquias se recuperan sales en

forma activa (las branquias también juegan un rol importante en la

osmorregulación). En agua de mar ocurre lo contrario, y los peces la tienden a

eliminar sales por medio de las branquias, produciendo orina en pequeñas

cantidades.

Otra de las funciones del riñón es la hematopoyesis, función que se cumple

principalmente en el extremo anterior del riñón. Otro lugar donde se producen

estas células en el bazo.

SISTEMA CIRCULATORIO

La circulación en los peces tiene las características de ser simple, ya que pasa

una sola vez por el corazón, y cerrada, porque no sale de los vasos. Por el

corazón siempre circula sangre impura (no oxigenada) o venosa. El corazón

consta de dos cavidades, una anterior, la aurícula y una posterior, el ventrículo.

Este último de forma triangular y muy musculoso, que le permite proporcionar la

presión principal al interior de una estructura blanca, el cono arterioso, que actúa


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como equilibrador de presión elástica, convirtiendo el impulso del corazón en una

oleada uniforme de sangre hacia las branquias, de donde a su vez, pasa al resto

del organismo para proporcionar oxígeno a los tejidos.

Una vez que pasa a través de las branquias la presión se reduce fuertemente y su

paso a través de los tejidos es relativamente lento.

En los capilares el O2 es intercambiado por el CO2 y productos de desecho. A

sangre vuelve finalmente al corazón por medio de la vena cava o principal que

pasa a través de los riñones.

Cuando la sangre pasa por los capilares, cierta cantidad de líquido (linfa), se

pierde por los tejidos. Esa linfa es el líquido acuoso que se desprende de un filete

de pez fresco. Esta linfa vuelve a la circulación mediante una serie de vasos

linfáticos, que vierten a la corriente sanguínea antes del corazón. En algunos

peces, como el caso de las truchas, el volumen de la linfa es bastante superior de

la sangre.

7.1.3 Reproducción y ciclo de vida.

La reproducción de los peces es muy variada: los hay ovíparos, ovovivíparos y

vivíparos; con fecundación interna y con fecundación externa. Sin embargo, la

mayoría de peces son ovíparos con fecundación externa.

Las etapas de su ciclo de vida pueden definirse como huevos, larvas, alevines,

juveniles, adultos (madurez sexual). El ciclo de vida de un pez comienza con un

proceso llamado desove, los peces machos y hembras liberan respectivamente

grandes cantidades de espermatozoides y óvulos, en la columna de agua. La

fecundación ocurre en el agua donde los huevos son dispersados pasivamente

(Fecundación a huevo con embrión con ojos). En algunos peces los huevos tienen


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130

la capacidad de adherirse al fondo. El embrión comienza a desarrollarse dentro del

huevo (Embrión con ojos pigmentados a larva con saco vitelino), hasta que

adquiere la forma de un pequeño pez que está enrollado al interior de este (Larva

con saco vitelino).

Una vez que alcanza el crecimiento adecuado se libera del huevo y adquiere

natación libre. Una vez que el vitelo es absorbido, la larva desarrolla la boca y

comienza a capturar su propio alimento del medio natural, transformándose en un

"alevín" (fig. 14).

Este comenzará a crecer hasta adquirir el tamaño adulto y la capacidad de

reproducirse para generar ovocitos o espermatozoides, según sea el caso. La

duración de cada una de estas etapas depende de la especie.

Figura 13: Ciclo de vida peces (Tomado Explora 2011)


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131

7.2 Alimentación y nutrición de peces

Un buen alimento desde el punto de vista nutricional es aquel que contiene todos

los elementos nutricionales que el pez requiere para su desarrollo normal y

crecimiento, tanto en relación a su talla y/o edad.

7.2.1 Componentes y nutrición de los alimentos de peces

En general y para todos los organismos, los nutrientes utilizados en la preparación

de alimento se dividen en dos grandes grupos, de acuerdo a los porcentajes

utilizados en las dietas: los macronutrientes y los micronutrientes.

Los macronutrientes son la base de los alimentos, proteínas (o sus aminoácidos),

carbohidratos (azúcares y fibras) y lípidos (grasas). Mientras que los

micronutrientes los componen as vitaminas y minerales.

Macronutrientes:

Proteínas

Las proteínas están compuestas de cadenas de aminoácidos que varían en sus

proporciones; la mayoría de las proteínas contienen aproximadamente 22

aminoácidos. Se ha determinado que diez de estos aminoácidos son "esenciales"

y no pueden ser sintetizados por peces, por esto, ellos deben ser agregados a la

dieta. Otros dos aminoácidos, cistina, y tirosina, se requieren condicionalmente

porque ellos se pueden sintetizar desde otros aminoácidos esenciales si se

proporcionan en suficiente cantidad. La cistina puede ser sintetizada (a través de

la transformación de cisteína) desde el aminoácido esencial metionina. La tirosina


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puede ser sintetizada desde el aminoácido esencial fenilalanina. Estas

transformaciones son irreversibles y representan solamente una parte de las

funciones de la metionina y la fenilalanina; es por eso que estos aminoácidos

requeridos condicionalmente (cistina y tirosina) pueden reemplazar parte de los

requerimientos cuantitativos de la metionina y la fenilalanina.

La harina de pescado, que generalmente contiene todos los aminoácidos

esenciales, es una fuente corriente de proteína. Se pueden agregar suplementos

al alimento que contienen proteínas alternativas como sea necesario para alcanzar

los requerimientos mínimos. Las proteínas comprenden una porción significativa

de la dieta de los salmónidos, generalmente entre el 35 y 55% de ella,

dependiendo de la edad de los peces, teniendo los peces pequeños una tasa

metabólica más alta, se requiere de niveles de proteína más altos. (Piaget, 2011;

Timmons, 2009)

Lípidos

Los lípidos son la fuente más eficiente de energía para peces, pero no reemplazan

totalmente las otras dos fuentes.

Los lípidos nutricionalmente importantes incluyen a los triglicéridos y los

fosfolípidos. Los triglicéridos incluyen las grasas y aceites. Los lípidos están

categorizados en tres grupos: grasas, aceites y ceras.

Las grasas y los aceites son la principal fuente de energía de los alimentos y son

importantes en una ración equilibrada. Las grasas y aceites son casi lo mismo

química y nutricionalmente, siendo la principal diferencia su punto de fusión. Los

tres fosfolípidos son la lecitina, la cefalina y la esfingomielina. Se encontró que el

contenido de energía disponible de la lecitina para animales mono gástricos era de


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133

6,5 kcal/g. Esto representa el valor energético teórico máximo de la lecitina, ya que

aproximadamente 25% de la molécula es ácido fosfórico y colina. Se ha realizado

pocos trabajos sobre el valor de las cefalinas y esfingomielinas. El alimento de

truchas contiene corrientemente entre de 8% a 15% de aceite. Algunos

piscicultores aconsejan alimentar con un alimento más pobre en materia grasa

antes de un transporte, ya que los peces alimentados con menos materia grasa

viajan mejor. (Timmons, 2009)

Carbohidratos

Los carbohidratos no se incluyen normalmente como una gran parte de la dieta de

los salmónidos debido a su bajo contenido nutricional y mala digestibilidad de la

energía. A pesar que son una fuente de energía económica, ellos no suplementan

nutrientes que no puedan ser obtenidos de otra parte de la dieta.

Adicionalmente, el exceso de carbohidratos puede causar problemas que llevan a

los salmónidos a la muerte. Las dietas de trucha no deben contener más que el

12-20% de carbohidratos de mayor digestibilidad. Sin embargo, los carbohidratos

son componentes importantes del alimento por otras razones. Bajo la forma de

almidones, los carbohidratos juegan un rol importante en la aglomeración del

alimento. La cocción, extrusión y expansión son métodos importantes que mejoran

la digestibilidad y las capacidades de aglomeración de los pellets para salmónidos

(Timmons, 2009)


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134

Micronutrientes:

Vitaminas

Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales para el crecimiento,

reproducción y mantenimiento de la vida animal, y son requeridos en cantidades

trazas de una fuente exógena, ya que no son sintetizados por los animales. Tienen

una bajo peso molecular y no se relacionan químicamente entre ellas como los

hacen las proteínas, lípidos y carbohidratos. Ausencia de vitaminas en la dieta de

mamíferos se refleja directamente en enfermedades con características o

sintomatología bien definidas, sin embargo en peces estas deficiencias no son tan

específicas. A pesar de que las vitaminas son esenciales, algunas de ellas pueden

ser sintetizadas a partir de otros nutrientes esenciales. Se ha determinado, a

través de dietas deficientes en vitaminas, los requerimientos cualitativos y

cuantitativos de estas. Estos últimos se han establecido para varias especies, en

especial salmónidos, y los cualitativos se han logrado identificar en varias

especies.

Es importante mencionar que estos se ven afectados por la edad, tamaño y tasa

de crecimiento, así como por factores medioambientales y su interrelación con

otros nutrientes. Es importante señalar que el fabricante de alimento comercial

debe garantizar que el alimento retendrá los valores nutricionales indicados por lo

menos por 3 meses después de la producción. La Tabla 8 resume los

requerimientos de vitaminas de los peces e identifican las señales típicas de su

deficiencia.

Tabla 8: Requerimientos de Vitaminas de los Peces y Algunas

Vitamina Nivel* (mg/kg) Señales(Lista Parcial)

Tiamina (B1) 1 – 15 anorexia, convulsiones Riboflavina (B2) 3 – 25 anorexia, coloración oscura,

enrojecimiento, cataratas, mortalidad alta

Piridoxina(B6) 3 – 20 ataques parecidos a los epilépticos,


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nado en espiral, respiración agitada Pantotenato 10 – 50

100 – 200 (s) branquias erosionadas, aletargo

Niacina 10 – 28 150 – 200 (s)

anorexia, quemadura de sol, ascitis

Biotina 0.1 – 1,5 anorexia, anemia, mortalidad Ácido Fólico 1 – 2

5 – 15 (s) Anemia

Cianocobalamina (B12) 0,015 – 0,05 Anemia

*Los requerimientos mínimos experimentales se expresan en mg/kg de alimento terminado (NRC 1983, 1993). Esta tabla no incluye margen de seguridad para compensar pérdidas debido al peletizado, oxidación durante el almacenaje o pérdidas por dilución en agua. Las formulaciones prácticas deben incluir excedentes apropiados para compensar estas pérdidas.

Minerales.

Los minerales son parte esencial de estructuras esqueléticas como huesos,

dientes y escamas de peces. Actúan directamente en la presión osmótica celular,

en el intercambio de agua y sales, también son componentes de tejidos blandos,

actúan en la transmisión nerviosa y contracción muscular, en el equilibrio ácido-

base.

Regulan el pH de la sangre y otros fluidos, componentes esenciales de enzimas,

vitaminas y hormonas. Sin embargo a diferencia de los animales terrestres, los

peces pueden absorber minerales no sólo de la dieta sino también del ambiente

acuático externo. El calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), potasio (K), hierro

(Fe), zinc (Zn), cobre (Cu) y selenio (Se) son generalmente absorbidos del agua

para satisfacer parte de los requerimientos nutricionales de los peces. Fosfatos y

sulfatos son obtenidos de manera más óptima del alimento.

Debido a esto es complejo determinar requerimientos nutricionales de minerales

porque los peces pueden absorber desde el medio, por la piel y las branquias, los


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minerales contenidos en el agua (Austic, 1989) Ejemplos de requerimientos

óptimos para peces en minerales se muestran en la tabla 9

Tabla 9: Resumen General de los Requerimientos Minerales de Varios Peces

Minerales Niveles* Posibles Muestras de Deficiencia

Ca % 0.1 - .3 (s) —

P % 0.5 – 0.8 calcificación reducida de huesos, crecimiento

reducido

Mg 400 – 800 cálculos renales, letargo, mortalidad

Na ND función osmoregulatoria

K % 0.5 a 1.0** crecimiento reducido

Cl — función osmoregulatoria

Fe 30–170 Anemia

150 – 400 (s)

Zn 15 a > 60 cataratas, crecimiento reducido

100 – 150 (s) acortamiento

Mn 2.4–13 cola anormal

10 – 100 (s) acortamiento

Cu 3 – 5 citocromo C oxidasa reducida, crecimiento lento

I 1–5 (s) bocio

Se 0.15 a 0.4 glutatión peroxidasa reducida, degeneración

muscular, anemia

*Requerimientos Tentativos (NRC/NAS 1983, 1993) o estimados de niveles de seguridad en in mg/kg de dieta salvo indicado de otra manera. **Austic et al. (1989)


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137

7.2.2 Alimento peletizado

Optimizar los costos de alimentación impactará directamente en costos de

producción. Sin embargo una variedad de factores influenciará esta relación, el

alimento con el precio de compra más bajo puede no resultar necesariamente en

las mejores tasas de crecimiento o de conversión de alimento. Algunos de los

factores que influenciarán como se debe seleccionar el alimento son:

Cumplimento en el crecimiento

Calidad del alimento

Costos de entrega

Características físicas

Formulación

Impacto sobre la calidad del agua.

Generalmente, los fabricantes de alimentos tienen tres categorías de alimentos:

starters (primeras alimentaciones), alevín y de engorda (esto puede cambiar

según la especie cultivada). Las formulaciones del alimento optimizan las

características nutricionales y los tamaños de los pellets del alimento para etapas

específicas de desarrollo de los peces. La regla general para escoger el tamaño

del alimento es entregarles la porción más grande que los peces puedan ingerir. El

tamaño apropiado puede ser seleccionado en comparación con el tamaño de la

mordida del pez, el espacio de colador de branquias, y ancho del esófago.

Muchos fabricantes especifican sus tamaños en relación al largo o peso de los

peces para la especie determinada. Estas correlaciones pueden ser usadas para

determinar cuándo cambiar de tamaño de alimento.


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138

En los primeros estados de crecimiento los peces aumentaran su peso y pasarán

a requerir tamaños mayores con mucha rapidez, por lo tanto hay que cuidar la

programación de compras de los tamaños pequeños a una pocas bolsas, y

ordenar una variedad de tamaños con anticipación.

El comportamiento de los peces al alimentarse se debe considerar al momento de

evaluar el alimento seleccionando tomando en cuenta pellets el tiempo que

demoran en llegar al fondo del estanque además de su tiempo flotación. La Tabla

10 muestra algunos tamaños recomendados de alimento relacionados con el

tamaño de truchas.

Tabla 10: Tamaños Recomendados de Alimento Relacionados con el Tamaño de los Peces

(Tomada de Timmons, 2009).

Forma de

Alimento

Tamaño

de Malla

(Mesh)

Tamaño

del

Alimento

Mm

Tamaño

del

Alimento

pulgadas

Tamaño

del

Alimento

gramos

Número

por libra

Inicial 30–40 0,25 < 0,23 2.000+

Gránulo No. 1 20–30

0,23 –

0,6

2.000 –

800

Gránulo No. 2

16–20 0,6 – 1,8 800 – 250

Gránulo No. 3 10–16 1,8 – 4,5 250 – 100

Gránulo No. 4 6–10 4,5 –

15,0

100 – 30

Pellet 3,2 1/8 15 – 45 30 – 10

Pellet 4,7 3/16 45 – 454 10 – 1

Pellet 6,3 1/4 > 454 < 1


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139

El crecimiento y rendimiento de los peces puede verse comprometido rápidamente

por alimentos mal digeridos que impactan negativamente la calidad del agua. El

tipo de alimento influencia la consistencia fecal. Los sólidos disueltos provenientes

de alimentos afectan el color del agua del sistema de cultivo y esto afecta el

comportamiento de los peces. El tipo de pellet y el proceso usado para fabricar el

pellet (vapor, extrusión, expandido) tendrá un impacto tanto en la calidad del agua

como en la digestión eficiente.


La clave para evaluar diferentes alimentos es evaluar específicamente el

crecimiento. La relación alimento / ganancia (FG) o a la inversa, la relación de la

conversión del alimento (FCR), y la tasa de crecimiento son las mejores

herramientas para evaluar el crecimiento de sus peces.

FG se expresa normalmente como kilos de alimento por kilo de ganancia y mide la

eficiencia con que los peces están convirtiendo el alimento en masa corporal. La

meta es obtener este número lo más bajo posible. Se puede obtener una FG

menor que uno, especialmente cuando se usan alimentos altos en energía y se

proporciona buen manejo y calidad de agua. Algunas personas se confunden

cuando esta cifra cae por debajo de uno, pero esto puede suceder porque una

gran porción del peso de los peces corresponde al peso del agua

(aproximadamente 65-80%.

Esta relación de FG menor de uno no ocurre nunca en animales de sangre

caliente; los mejores convertidores de alimentos son los pollos y su FG está

alrededor de 2,0. Una debilidad de la medida del FG es que en acuicultura no es

fácil determinar que fracción del alimento entregado no fue ingerida.


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140

La tasa de crecimiento, expresada en peso ganado por unidad de masa de

biomasa por unidad de tiempo (día), o velocidad especifica de crecimiento (SGR)

es una medida del crecimiento para medir cuán rápido crecen los peces. La

utilización de alimentos más costosos da una ventaja en velocidad de crecimiento

y tendrá un efecto de reducción de costo mediante la reducción de la energía y

mano de obra requerida ya que el ciclo productivo se acorta. Para optimizar el

crecimiento, se deben consultar las tablas de alimentación del fabricante del

alimento. Puede ser difícil encontrar tablas de alimentación que tengan

información práctica de cantidades y horarios de alimentación. Si a usted le resulta

imposible encontrar este tipo de tabla, puede usar las tablas de alimentación

proporcionadas por literatura u bien desarrollar sus propias tablas alimentación.

Una vez que usted haya establecido las tasas de crecimiento en su cultivo, podrá

ajustar sus gráficos de alimentación en función de la temperatura.

7.3 Calidad de agua peces.

Una adecuada calidad de agua en el sistema permite que el pez se desarrolle de

buena manera y que el producto final sea de calidad.

7.3.1 Nitrógeno.

El amoníaco y el nitrito son extremadamente tóxicos para los peces cuando se

encuentre por sobre 1 mg/L. Ideal es que el amoniaco y nitrito estén en 0 mg/L

para evitar estrés y efectos adversos para la salud de los peces. El amoníaco se

torna más tóxico al elevarse el pH (Timmons et al., 2009; Somerville et al., 2014)

Los síntomas de intoxicación por amoníaco y nitritos van desde letargo,

enrojecimiento en el cuerpo del pez, branquias y ojos, nado anormal y


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141

comportamiento de abrir y cerrar la boca en la superficie del tanque hasta la

muerte. (Timmons et al., 2009; Somerville et al., 2014).

Un sistema acuipónico busca tener nitrato, compuesto menos tóxico para la

mayoría de los peces, con niveles de tolerancia, en general, de más de 400 mg /L.

Hasta la actualidad no hay claridad del por qué diferentes especies presentan

diferente sensibilidad al amoníaco. La Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus)

tolera niveles de amoníaco de 1.1 mg/L a 4.1 mg/L, por periodos de tiempo de 96

horas y con una mortandad del 50%, lo que varía de acuerdo al tamaño del pez y

temperatura del agua (Ingle de la Mora et al., 2003).

La trucha arcoíris es una de las especies más sensibles al amoníaco.

En el caso de la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) se recomienda mantener

una calidad de agua en niveles de nitrato que van de 0 mg/L a 11 mg/L y de

amoníaco y nitrito entre 0 mg/L a 0,001mg/L.

Otros autores manejan valores de amoníaco de 0.03 mg/L a 0.05 mg/L, pero todos

coinciden en que si las concentraciones no recomendadas persisten pueden

causar daños severos en los peces e incluso la muerte (Ingle de la Mora et al.,

2003; Chamorro et al., 2011)

7.3.2 pH.

El mejor rango de pH para peces es de 6,5 a 8,5. La mayoría de los peces pueden

tolerar una amplia gama de pH, no así cambios en periodos cortos de tiempo, lo

que puede ser problemático o letal para los peces. Lo ideal es no salir del rango

de 6,0 a 9,0, y para la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) se recomienda pH


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142

alcalino (Ingle de la Mora et al., 2003; Chamorro et al., 2011; Somerville et al.,

2014).


La mayoría de los peces requieren 4 mg/L a 5 mg/L. Existen diferentes formas de

añadir oxígeno al sistema, y dependerá de la escala comercial el tipo de equipo a

utilizar. Síntomas de falta de oxígeno en los peces es una conducta de respiración

en la superficie del agua, frente a esta señal se debe actuar inmediatamente


En trucha arcoíris se recomienda mantener una saturación de oxígeno en el agua

de un 80% o por sobre los 5,5 mg/L de OD (Ingle de la Mora et al., 2003;

Chamorro et al., 2011).

7.3.4 Temperatura.

Los peces poseen una baja capacidad de adaptación a temperaturas frías, puesto

que son de sangre fría. Lo mejor es mantener una temperatura de cultivo

constante, idealmente en el rango óptimo para un rápido crecimiento, menor

estrés y enfermedades. Existen en el mercado calentadores y enfriadores de agua

que ayudan a lograr el nivel de temperatura deseada, aunque éstos operan con

energía lo que encarece el costo de cultivo.

Se recomienda cultivar peces adaptados a las condiciones ambientales locales

(Ingle de la Mora et al., 2003; Chamorro et al., 2011; Somerville et al., 2014).

La trucha arcoíris prefiere temperaturas entre los 9°C y los 17°C, con un ideal

acotado de 11°C a 15°C (Ingle de la Mora et al., 2003; Chamorro et al., 2011).


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143

7.3.5 Luz y oscuridad.

Como se estudió en el capítulo 6, es importante mantener los niveles de luz

cuidando de evitar el crecimiento de algas y no cayendo en la completa oscuridad

que puede causar estrés en los peces. La condición ideal es la luz natural


7.3.6 Comparación de calidad de agua.

La calidad de agua varía de acuerdo a la especie y la finalidad del cultivo. De igual

forma es necesario mantener una calidad de agua que otorgue salud y bienestar a

los animales. (Tabla 12).


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Tabla 11: Parámetros de calidad del agua, requerimiento protéico y tasas de crecimiento esperadas para especies de peces comerciales comúnmente utilizados en acuiponía (Fuente: Somerville et al., 2014).

Especie Temperatura (°C) NAT

(mg/L) OD

(mg/L) Proteína cruda en alimento

(%) Tasa de crecimiento

Vital Óptima

Carpa común (Cyprinus carpio)

4 a 34 25 a 30 <1 <1 30 a 38 600 gramos en 9 a 11 meses

Tilapia del nilo (Oreochromis

niloticus) 14 a 36 27 a 30 <2 <1 28 a 32 600 gramos en 6ª 8 meses

Bagre de canal (Ictalurus

punctatus) 5 a 34 24 a 30 <1 <1 25 a 36 400 gramos en 9 a 10 meses

Trucha arcoiris (Oncorhynchus

mykiss) 10 a 18 14 a 16 <0,5 <0,3 42 1000 gramos en 14 a 16 meses

Lisa común (Mugil cephalus)


Camarón gigante (Macrobrachium

rosenbergii) 17 a 34 26 a 32 <0,5 <2 35 30 gramos en 4 a 5 meses

Barramundi (Lates calcarifer)



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145

7.4 Selección de peces

Varias especies de peces han registrado excelentes tasas de crecimiento en unidades de

acuiponía. Especies de probado éxito en los cultivos hidropónicos son: tilapia, carpa común,

carpa plateada, la hierba carpa, la perca gigante, bagre, trucha, salmón, bacalao. Algunas de

estas especies, que están disponibles en todo el mundo, crecen muy bien en unidades de

acuiponía. En la planificación una instalación de acuiponía es fundamental asegurar la

disponibilidad de peces sanos por parte de los proveedores. Cuando se selecciona el diseño

del sistema acuipónico, es importante considerar los diferentes métodos de manejo de peces

que pueden ser usados. La biomasa de peces debe ser mantenida cerca de la capacidad

máxima del sistema para aprovechar el espacio disponible, maximizar la producción y lograr

un suministro constante de alimentación adecuado del componente hidropónico. Los

métodos básicos de cultivo de peces, son el cultivo secuencial (multi-batch, en inglés),

desdoble de existencia de peces (stock splitting, en inglés) y múltiples unidades de cultivo.

Es importante determinar el mejor método para las distintas condiciones antes de diseñar el

sistema comercial, ya que cada uno tiene requisitos diferentes. Cambiar el método de cultivo

durante la fase de producción es costoso e interrumpe la producción constante de peces.

7.4.1 Tilapia

La tilapia es el pez más comúnmente cultivado en sistemas acuipónicos, este al igual que la

mayoría de los peces seleccionados para cultivo acuipónicos toleran altas densidades de

cultivo. Los tipos de tilapia comúnmente utilizados en sistemas acuipónicos son:

Tilapia azul (Oreochromis aureus).

Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) (fig. 15)

Tilapia Mozambique (Oreochromis mossambicus).


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Figura 14: Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) fuente

En general las tilapias toleran temperaturas entre los 14 y 36 °C, sin embargo no se

alimentan ni crecen por debajo de 17 °C, si la temperatura cae por debajo de 12°C mueren.

El rango ideal es 27-30 de °C, lo que asegura buenas tasas de crecimiento. En los climas

templados, la tilapia puede no ser apropiada para las temporadas de invierno a no ser que se

eleve la temperatura de agua del cultivo. En condiciones ideales, tilapias pueden crecer a

partir de alevines tamaño (50 g) a la madurez (500 g) en aproximadamente 6 meses.

7.4.2 Truchas

La Trucha es un pez carnívoro de agua fría que pertenecen a la familia del salmón (Figura

16)


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Figura 15: Trucha (Oncorhynchus mykiss) fuente

Requieren aguas frías preferentemente entre 10-18 °C, con una temperatura óptima de 15

°C. Las Trucha son ideales para acuiponía en regiones de clima nórdicos o templados,

especialmente en invierno. Sus tasas de crecimiento pueden disminuir significativamente a

medida que aumentan las temperaturas por encima de 21 °C; requiere una dieta alta en

proteínas. Cantidad sustancial de las grasas.

7.4.3 Paiche

El paiche (Arapaima gigas), es el pez escamado más grande de la cuenca amazónica (fig.

17). Se le encuentra cuencas Amazónica, y en Perú en las cuencas bajas de los ríos Napo,

Putumayo, Marañón, Pastaza y Ucayali, con mayor abundancia en la Reserva Nacional

Pacaya-Samiria (Alcántara et al. 2006)

Figura 16: Paiche (Arapaima gigas) fuente


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Vive en las cochas y ríos de poca corriente, particularmente de aguas negras, pero los lagos

de tercer orden de tipo eutrófico, son sus lugares preferidos. No tiene especiales exigencias

en lo referente a la química y la intensidad de sedimentación del agua, pero exige como lugar

para vivir las orillas densas de hierbas, que se extienden al agua sin estar arraigadas en el

suelo, como por ejemplo las gramíneas conocidas como gramalote (Echinochloa polystachia

y Paspalum repens).

Es un pez carnívoro, que se alimenta básicamente de pequeños peces en proporción de 8 a

10% de su peso vivo, cuando joven, y 6% cuando es adulto. Puede alcanzar hasta 10 kg

durante el primer año de vida.

Se encuentra en rangos de temperatura de 25,7-34,8 siendo su óptimo de cultivo 29,6; un

rango de pH 5,0 – 9,5 con un óptimo de 6,5; en cuanto al oxígeno disuelto su rango de

tolerancia es 4,5 – 10,6 ppm con un óptimo de 8,0. (Guerra, 2002).

7.5 Acondicionamiento de los peces.

Es recomendable que los productores conozcan su cultivo, lo que se logra a través

principalmente de la observación frecuente de sus animales. Observar el comportamiento y

la apariencia de los peces diariamente y registrando cualquier cambio es esencial. Frente a

estos cambios es necesario buscar antecedentes que permitan entender los signos y

síntomas, ya sea de estrés, enfermedades o parásitos. Además, de mantener una buena

calidad de agua, densidad poblacional y nutrición.


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7.6 Enfermedades de los peces y salud.

Monitorear la calidad de agua diariamente y observar la conducta y apariencia de los peces,

en especial antes, durante y luego de la alimentación es de suma importancia. Si el productor

acuipónico es capaza de controlar los parámetros estudiados anteriormente podrá tener

peces resistentes a enfermedades y muy saludables.

7.6.1 Salud y bienestar del pez

Generalmente, cuando exista un problema en la salud de los peces se reflejará en su

comportamiento. Observar los peces durante la alimentación es un buen ejercicio, notando la

cantidad de alimento que come el pez.

Los peces sanos extienden las aletas y las colas en un nado normal, sin letargo, en el centro

del taque y no en sus costados, respirando bajo el agua y no en la superficie. Aceptan el

alimento sin problemas e incluso buscan al alimentador. Peces saludables no presentan

marcas o rayas extrañas a su morfología ni descoloración en su piel (Somerville et al., 2014)

Además de proporcionar una buena calidad de agua a los peces, es importante otorgar la

nutrición adecuada, lo que en conjunto generará un producto sano y de alta calidad (Craig y

Helfrich, 2009). Los peces sanos producen los nutrientes requeridos para las hortalizas en el

sistema acuipónico.


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7.6.2 Estrés.

El estrés es la respuesta fisiológica de un individuo cuando

vive en condiciones menos que óptimas. En peces esas condiciones pueden ser altas

densidades, temperaturas, pH y OD fuera de los rangos adecuados, así como una

alimentación deficiente. Lo anterior causa que los peces se vean sobre- exigidos, con lo que

decae su sistema inmunológico, dejando el paso abierto a contraer enfermedades. Se debe

tener claro que el estrés no mata pero sí ayuda a desarrollar enfermedades de diverso tipo:

bacterianas, fúngicas, y/o parasitarias (Somerville et al., 2014)

Si bien el estrés disminuye el crecimiento y afecta el componente financiero del cultivo, es

importante evitarlo en todo momento desde la componente ―ética del cultivador‖ por el

bienestar animal, ya que debe esforzarse en otorgar las mejores condiciones de vida a los

animales.

7.6.3 Enfermedades de los peces.

Las enfermedades son causadas por factores abióticos y bióticos. Una mala calidad de agua,

por lo general, deriva en problemas de salud de los peces. Y una mala calidad de agua se

genera cuando el sistema no está balanceado o en equilibrio. Buenas prácticas de cultivo

en cuanto a higiene y desinfección para no propagar la enfermedad son un requerimiento

básico.

Una de las ventajas de un sistema de recirculación es que es menos propenso a desarrollar

enfermedades ya que existe más control de los parámetros de calidad de agua y

ambientales. Por lo que solo queda preocuparse de la calidad de agua fresca que ingresa al

sistema y de la procedencia de los animales (Timmons et al., 2009; Somerville et al., 2014).


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151

En Chile no existe registro de enfermedades de peces en sistemas acuipónicos, lo que si es

necesario conocer es el Decreto Supremo N° 319 del Reglamento del Servicio Nacional de

Pesca y Acuicultura (SERNAPESCA) que establece las medidas de protección y control para

evitar la introducción de enfermedades de alto riesgo que afectan a las especies

hidrobiológicas, evitar su propagación y propender a su erradicación. El reglamento aplica a

las actividades de cultivo, transporte, repoblamiento y transformación de especies

hidrobiológicas que se realicen en el país., como a la importación de especies

hidrobiológicas, actividades de experimentación, viveros o centros de acopio y los centros de

matanza (Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, 2001).

7.7 Calidad del producto

Generalmente el término "calidad" se refiere a la apariencia estética y frescura, o al grado de

deterioro que ha sufrido el pescado. Este también puede involucrar aspectos de seguridad

como: ausencia de bacterias peligrosas, parásitos o compuestos químicos. Es importante

recordar que "calidad" implica algo diferente para cada persona y es un término que debe ser

definido en asociación con un único tipo de producto. Por ejemplo, generalmente se piensa

que la mejor calidad se encuentra en el pescado que se consume dentro de las primeras

horas post mortem. Sin embargo, el pescado muy fresco que se encuentra en rigor mortis es

difícil de filetear y desollar, y generalmente no resulta apropiado para ahumar. Así, para el

procesador, el pescado de tiempo ligeramente mayor que ha pasado a través del proceso de

rigor es más deseable.

Los métodos para la evaluación de la calidad del pescado fresco pueden ser

convenientemente divididos en dos categorías: sensorial e instrumental.


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152

Dado que el consumidor es el último juez de la calidad, la mayoría de los métodos químicos

o instrumentales deben ser correlacionados con la evaluación sensorial antes de ser

empleados.

Sin embargo, los métodos sensoriales deben ser realizados científicamente; bajo condiciones

cuidadosamente controlados para que los efectos del ambiente y prejuicios personales, entre

otros, puedan ser reducidos.

Métodos sensoriales

La evaluación sensorial es definida como una disciplina científica, empleada para evocar,

medir, analizar e interpretar reacciones características del alimento, percibidas a través de

los sentidos de la vista, olfato, gusto, tacto y audición.

La mayoría de las características sensoriales sólo pueden ser medidas significativamente por

humanos. Sin embargo, se han efectuado avances en el desarrollo de instrumentos que

pueden medir cambios individuales de la calidad.

Los instrumentos capaces de medir parámetros incluidos en el perfil sensorial son: el Instron

y el Reómetro de TAXT2, para medir la textura y otras propiedades reológicas. (Briones et al,

2012) Métodos microscópicos, combinados son el análisis de imágenes, son usados para

determinar cambios estructurales y la "nariz artificial" permite evaluar el perfil de olor.

Métodos bioquímicos y químicos

Los indicadores bioquímicos/químicos han sido usados para reemplazar los métodos

microbiológicos que consumen gran cantidad de tiempo. Estos métodos objetivos deben, sin

embargo, mostrar correlación con las evaluaciones sensoriales de la calidad y, además, el


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153

compuesto químico a ser medido debe incrementar o disminuir de acuerdo al nivel de

deterioro microbiológico o de autólisis. Entre los métodos bioquímicos y químicos están:

Aminas - Bases volátiles totales

La determinación de bases volátiles totales (BVT) es uno de los métodos más ampliamente

usado en la evaluación de la calidad de los productos pesqueros. Es un término general que

incluye la medición de trimetilamina (producida por deterioro bacteriano), dimetilamina

(producida por enzimas autolíticas durante el almacenamiento en congelación), amoniaco

(producido por desaminación de aminoácidos y catabolitos de nucleótidos) y otros

compuestos nitrogenados básicos volátiles asociados con el deterioro de los productos

pesqueros.

A pesar de que los análisis de BVT son relativamente simples de realizar, generalmente

reflejan sólo los últimos estados del deterioro avanzado y son generalmente considerados

poco confiables para la medición del deterioro durante los primeros diez días de

almacenamiento del bacalao enfriado, como también de otras especies (Rehbein &

Oehlenschlager, 2009).

Amoníco

El amoniaco se forma por degradación bacteriana/desaminación de proteínas, péptidos y

aminoácidos. También es producido por la degradación autolítica del adenosina monofosfato

(AMP) en productos marinos enfriados. A pesar de que el amoniaco ha sido identificado

como un componente volátil en una variedad de pescados en deterioro, unos pocos estudios

han, de hecho, reportado la cuantificación de este compuesto desde que fue posible

determinar su contribución relativa al incremento en las bases volátiles totales.


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154

Trimetilamina (TMA)

La trimetilamina es una amina volátil pungente, generalmente asociada con el olor típico "a

pescado" del pescado en deterioro. Su presencia en el pescado en deterioro es debido a la

reducción bacteriana del óxido de trimetilamina (OTMA), el cual está naturalmente presente

en el tejido vivo de muchas especies de pescados marinos. Se cree que la TMA es generada

por la acción de las bacterias del deterioro, sin embargo, su correlación con el número de

bacterias no es generalmente muy buena.

Actualmente se piensa que este fenómeno es debido a la presencia de un pequeño número

de bacterias "específicas del deterioro", las cuales no siempre representan la mayor

proporción de la flora bacteriana total pero son capaces de producir grandes cantidades de

compuestos relacionados con el deterioro como la TMA. Uno de estos organismos

específicos del deterioro, Photobacterium phosphoreum, genera aproximadamente 10-100

veces la cantidad de TMA producida por el organismo deteriorante más comúnmente

conocido, Shewanella putrefaciens (Dalgaard, 1995).

7.7.1 Off-flavor (mal sabor)

Los peces cultivados en sistemas acuipónicos suelen tener un sabor conocido en acuicultura

como ―off flavor‖ (en general ―sabor a barro‖). Este sabor en el pescado es generalmente

asociado con el barro, lo que en realidad constituye la percepción del consumidor y no la

realidad, ya que en un sistema acuipónico, no existe el barro. Este sabor en los peces es

producido por una sustancia química denominada ―geosmina‖, que es generada en general,

en los estanques excavados en tierra, por un alga Cianofita alga verde-azul. En los sistemas

acuipónicos, se presume que la sustancia tiene su origen en alguno de los grupos

bacterianos que coexisten en el sistema.


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155

La eliminación del off-flavor, es esencial para la comercialización y calidad de los peces

destinados al consumo, ya que el gusto no es agradable, y de llegar a concentraciones muy

elevadas, puede producir trastornos intestinales en los consumidores. El proceso de

eliminación de esta sustancia, y por lo tanto la eliminación del off-flavor, es muy simple.

El tratamiento consiste en dejar a los peces a cosechar en un sistema de recirculación o de

agua corriente que no haya sido utilizada para acuicultura previamente El tiempo de

permanencia de los peces en este proceso de purga, variará de 1 a 3 días dependiendo de la

intensidad del off-flavor. Será necesario realizar un prueba degustativa, para conocer si los

peces están completamente libres delmal sabor. La prueba más sencilla es tomar un filet del

pescado del lote seleccionado y cocinarlo envuelto en un tapper plato de cerámica, a

potencia media, en microondas.

7.7.2 Manejo post-cosecha de pescado y Sacrificio

El piscicultor, al alcanzar sus peces el tamaño adecuado para la comercialización debe

proceder a la cosecha de la misma, para lo cual, se debe prever con antelación todos los

equipos y materiales necesarios para la captura y el traslado de los peces vivos al local de

procesamiento, con el objeto de minimizar el estrés de los animales. Estos equipos y

materiales que serán necesarias en el proceso incluyen: redes de arrastre, ―medio mundo‖

(red de mano), cestas colectoras, hielo, tanques de transporte y equipos para pesaje. Los

tamaños de los peces para la cosecha están directamente relacionados a la exigencia del

mercado, como así también al tipo de procesamiento que será practicado. Para acelerar el

proceso de vaciado del tracto digestivo de los organismos a ser cosechados, se recomienda

detener el suministro de alimento 24 horas antes de iniciar la cosecha.


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156

La captura se recomienda realizarla en las horas más frescas del día (al amanecer),

manteniendo los peces cosechados vivos bajo sombra, con la temperatura del agua de

trasporte lo más bajo posible y trasladarlos con la mayor rapidez al área de procesamiento.

En caso de que los peces mueran como resultado de la maniobra de cosecha, se

recomienda incorporar hielo al agua de transporte bajando la temperatura lo más cercano a

0°C, que se obtiene con una proporción de 50 % agua y 50% hielo. Los peces trasladados al

local de procesamiento pueden ser ubicados en un estanque para su depuración antes de la

faena y lograr un producto de buena calidad (apariencia, sabor, olor, color) e inocuo para el

consumidor final. Este proceso tiene como objetivo eliminar posibles malos olores y sabores

de la carne de pescado, que pudieran producir el rechazo del consumidor (Daniel, 2014).

(Revisar punto 7.7.1 de este capítulo).

Las industrias alimentarias que utilizan el pescado como materia prima son las del congelado

y las conserveras. En ambas, tras la recepción del pescado, el producto se somete a una

etapa de acondicionamiento -descabezado, eviscerado, troceado, pelado, lavado...). (Figura

18). Todas estas operaciones se pueden realizar de forma manual o mecánica, pero, en

cualquier caso, es importante llevarlas a cabo en el menor tiempo posible, controlando las

condiciones ambientales y asegurando la limpieza de los equipos utilizados, así como unas

buenas prácticas de manipulación.


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En ocasiones es importante utilizar un sedante para tranquilizar a los animales y mantenerlos

calmos hasta el momento de la muerte. El método más fácil y disponible es la adición de

hielo con lo que la hipotermia produce sedación. Puede añadirse sal común a razón de 0.1 a

1% para mantener la temperatura del agua baja por más tiempo. El sacrificio de los peces

puede efectuarse por tres métodos: Golpe térmico, golpe eléctrico y corte arterial. Lo que se

busca con los métodos de sacrificio es conseguir una buena calidad de la carne del pez,

asegurando al mínimo su sufrimiento.

Figura 17: Diagrama de flujo general en el que se recogen las etapas de tratamiento del pescado hasta que llega al consumidor


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158

7.7.3 Cadena de frio

El pescado constituye uno de los alimentos de mayor valor proteico consumido. También

contiene grasas insaturadas altamente beneficiosas, así como vitaminas, minerales, etc. Sin

embargo, y debido a su composición química, el pescado es un alimento altamente

perecedero que se degrada muy rápido y en el que pueden proliferar fácilmente muchos tipos

de gérmenes. Los pescados y mariscos llegan al consumidor principalmente de tres formas:

frescos, congelados y en conserva, aunque también existen otros tipos de presentación:

ahumados, desecados, en salazón. El lapso que transcurre para que el pescado llegue al

punto de pudrirse depende de varios factores como la especie, el tamaño, la alimentación, el

método de captura, la manipulación, pero el más influyente y trascendental es la temperatura

de manejo durante todo el transcurso del procesamiento y almacenamiento del producto. El

factor más importante que el productor debe controlar durante los procesos de manipulación

del pescado es el mantenimiento de la cadena de frio. El sostenimiento de dicha condición

debe iniciarse con la muerte del animal hasta la culminación del proceso de mercadeo

(procesamiento, conservación y exposición del producto para la venta).

La mejor forma de mantener y alargar en buenas condiciones el pescado y lo más fresca

posible es la refrigeración con hielo en forma inmediata a la muerte y mantenerlo en dichas

condiciones hasta realizar algún procesamiento a la misma o la venta (Tabla 11) (Daniel,

2014).


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Tabla 12: Influencia de la temperatura en la duración del tiempo de deterioro del pescado (Fuente FAO, Manual de Control de Calidad de los productos de la Acuicultura, Dr. Nelson Avdalov).

Temperatura °C Días de Duración

Refrigerados

Próxima a la fusión del Hielo (0°C)

Congelados

-18°C con oscilaciones de + 3°C

Congelados en salmuera

-9°C

Algunas de las contaminaciones en la primera fase (cultivo o pesca) que pueden sufrir los

pescados o mariscos a lo largo de la cadena son de tipo físico, químico o biológico. En los

físicos se puede encontrar restos de solidos pegados en el cuerpo, en cuanto a los químicos

estos pueden estar referidos a contaminantes en el agua de cultivo o en su alimento como

por ejemplo metales pesados o restos de medicamentos; en el caso de los biológicos estos

contaminantes pueden ser parásitos, virus o bacterias.

En el caso de la etapa del trasporte y almacenamiento, el método más corriente de

conservación es la refrigeración del producto ya sea con hielo o con salmuera enfriada. En

cualquier caso, es importante que el pescado no alcance temperaturas ambiente en ningún

momento de su almacenamiento y transporte, ya que esto supondría su rápido deterioro.

Las temperaturas de transporte habituales se recogen en la tabla 12.


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Tabla 13: Temperaturas de transporte habituales para peces o mariscos.

Método de conservación Temperatura

Refrigerados

Próxima a la fusión del Hielo (0°C)

Congelados

-18°C con oscilaciones de + 3°C

Congelados en salmuera

-9°C

Para los vehículos destinados al transporte de pescados y mariscos frescos, o a su venta

ambulante, deben ser exclusivos para este fin, isotermos en el caso de pequeñas distancias

o refrigerados si los desplazamientos son mayores. Además, deben mantenerse en perfectas

condiciones de higiene, debiendo desinfectarse todas las superficies periódicamente. Una

vez que el pescado llega a su destino, bien sea a la pescadería para su venta directa al

público, o a una planta de procesado, debe ser inspeccionado para comprobar su buen

estado. En el caso de las industrias, podrán realizarse exámenes físico-químicos -histamina,

metales pesados, biotoxinas- (punto 7.7). En el caso de las pescaderías, el control suele

reducirse a un examen organoléptico, es decir, se comprueba su color, olor, firmeza y

presencia en general, la documentación y el etiquetado.

Características del pescado fresco.

Piel brillante, de color vivo sin decoloraciones, con las escamas íntegras, sin

golpes ni cortes.

Ojos abombados, brillantes, de pupilas negras y córneas transparentes.

Branquias de color rojo brillante y sin mucosidad.

Carne firme y elástica.

Olor a algas marinas, "olor a mar".


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En general cuando el pescado se encuentra alterado se generan determinados compuestos

que provocan efectos fácilmente detectables: Aparecen malos olores, característicos del

proceso de putrefacción; El pescado pierde firmeza y su carne se reblandece. Se modifica el

color de las piezas; Los ojos aparecen hundidos y las branquias presentan un color

amarronado. El pescado es uno de los alimentos más perecederos que existe, por tal motivo

debemos de cuidar que el producto llegue en condiciones aptas para el consumo en este

aspecto, las actividades para el procedimiento y manipulación del pescado desde la cosecha

hasta su comercialización debe estar dirigida a mantener la calidad y la inocuidad del

producto.

7.7.4 REQUISITOS DE CALIDAD DE FRESCURA DE PESCADOS EN CHILE

(Reglamento Sanitario de los Alimentos)

TITULO XII

De los pescados

Art. 313. Pescado fresco es aquel recientemente capturado y que no ha sido sometido a

ningún proceso después de su extracción, a excepción del eviscerado cuando

corresponda.


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Art. 314. Pescado fresco enfriado es aquel que después de su extracción, ha sido

eviscerado y enfriado a una temperatura entre 0 y 3˚C con el objeto de conservarlo

durante su distribución.

Art. 317. Todos los pescados frescos y enfriados que se expenden o elaboren deben ser

eviscerados tan pronto sean capturados, excepto algunas especies de talla reducida

(sardinas, pejerreyes, anchovetas y otros).

Art. 318. El pescado fresco que no sea eviscerado inmediatamente después de su

captura, sólo podrá comercializarse si ha sido sometido de inmediato a la congelación a

temperatura de -18˚C como máxima, medida en su centro térmico.

Art. 319. El pescado fresco destinado a la exportación, podrá transportarse y

comercializarse sin eviscerar previa autorización en tal sentido del Director del Servicio

de Salud correspondiente.

Art. 320. El pescado fresco y el pescado fresco enfriado, deberán cumplir con las

características físico-organolépticas siguientes:

a) Aspecto general: buen aspecto, pigmentación bien definida, mucosidad cutánea

escasa, transparente, incolora o bien ligeramente opaca;

b) Olor: fresco a mar o algas frescas;

c) Consistencia muscular: superficie rígida, que no se hunde a la presión del dedo o

bien, si lo hace, retorna de inmediato a su condición normal. Existencia de rigor

mortis o en tránsito a desaparecer;

d) Ojos: el globo ocular convexo llena la cavidad orbitaria o bien se presenta

ligeramente hundido. Pupilas negras y brillantes, de forma y contorno definido.

Córnea transparente e iris pigmentado;


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e) Branquias: color rojo brillante, olor propio o neutro. Laminillas perfectamente

separadas unas de otras, de longitud similar yuxtapuestas regularmente;

f) cavidad abdominal:

ejemplares enteros: vísceras tersas y brillantes, perladas y sin daño

aparente.

ejemplares eviscerados: peritoneo adherente, restos de sangre roja;

g) escamas: adheridas con brillo metálico.

Art. 321. El pescado fraccionado deberá cumplir con las siguientes características físico-

organolépticas:

a) Aspecto externo

tronco: mantener la pigmentación externa;

medallones y filetes: color rosado traslúcido; blanquecino en carnes

provenientes de pescados de carne blanca

b) Olor: fresco y propio

c) Consistencia muscular: firme, no se hunde a la presión del dedo, o bien retorna

a su condición normal

d) Textura: miómeros definidos;

e) pH: máximo 6,8.

Art. 322. Se permitirá la venta de carne de pescado fraccionada solamente envasada.


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Art. 323. Los pescados que se comercialicen para el consumo humano deberán estar

desparasitados.

Art. 324. Los pescados frescos, frescos enfriados y congelados no deberán contener

más de:

a) 30 mg/100g de nitrógeno básico volátil total (NBVT) para peces no seláceos;

b) 70 mg/100g de nitrógeno básico volátil total (NBVT) para peces seláceos;

c) 20 mg/100g de histamina.


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CAP 8 CRUSTACEOS

8.1 Anatomía, fisiología y reproducción de crustáceos

8.1.1 Anatomía

El cuerpo de C. caementarius consta de 20 somitos distribuídos de la siguiente forma:

5 segmentos cefálicos fusionados que corresponden a la cabeza en la cual se ubican

los órganos de la visión, un par de anténulas y un par de antenas, 8 segmentos

fusionados (toracómeros) corresponden al tórax en el cual se ubican los apéndices

que se relacionan principalmente con las funciones de alimentación y locomoción,

éstos son: un par de mandíbulas laterales, dos pares de maxilas, tres pares de

maxilípedos y cinco pares de pereiópodos. En la zona correspondiente al abdomen se

distribuyen los últimos siete somitos en los que se aprecia una clara segmentación. En

los seis primeros se ubican los pleópodos (cinco pares) y el último corresponde al

telson el cual está acompañado por los urópodos (Chávez et al. 1973, Alfaro et al.

1980). La forma del cuerpo es alargada, fusiforme y con un ligero aplanamiento lateral,

más evidente en los machos. El cuerpo se haya cubierto por un exoesqueleto

quitinoso y endurecido por incrustaciones de carbonato de calcio, excepto en las

articulaciones donde es membranoso. Presenta una intensa coloración café-verdoso

oscura, tanto en la porción anterior como posterior, siendo ésta mucho más clara en

las regiones laterales. El caparazón cefalotorácico es de textura lisa, pero está

provisto de pelos cortos, especialmente visibles en las porciones anterolaterales,

posee también finas cerdas en el borde ocular. Presenta, además, 1 a 2 dientes

epigástricos detrás de la órbita del ojo (Bahamonde & Vila 1971; Chávez et al. 1973).

El abdómen es de textura lisa y con un número reducido de setas (Bahamonde & Vila

1971).


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168

Los machos son considerablemente más grandes que las hembras, con el segundo par de

extremidades torácicas o quelas muy largas y gruesas, cabeza de gran tamaño, abdomen

compacto y órganos genitales localizadas en la base de la quinta extremidad torácica. Las

hembras son más pequeñas, el segundo par de extremidades o quelas más cortas y

delgadas, con una cámara de incubación debajo del abdomen formada por la prolongación

de la pleura abdominal y los pleópodos, los órganos genitales están localizados en la base

de la tercera extremidad torácica (Ponce, 1988).

8.1.2 Reproducción y ciclo de vida

Cryphiops caementarius es una especie heterosexual, polígamo tanto en condiciones

naturales como en cautiverio. Los machos se reconocen por la presencia del orificio genital

en el artejo basal del 5º par de pereiópodos, mientras que las hembras lo presentan en el

tercer par (Viacava et al. 1978).

Son individuos de rápido crecimiento por lo que son aptos para reproducirse a la edad de

cinco a seis meses. La fecundación tiene lugar en el agua dulce, que es el medio habitual de

los adultos y se lleva a cabo durante las 24 horas que siguen a la muda de la hembra, el

macho deposita su esperma en la parte ventral del cefalotórax de la hembra, cerca del orificio

genital, de tal manera que los óvulos puedan ser fecundados a medida que salen del

oviducto. La fecundidad es de 5000 a 30000 huevos por hembra, que equivalen a 500-600

huevos/g en las hembras jóvenes (6 a 10 g) y 300 a 400 huevos/g en las hembras grandes

(60 g). Los huevos son transportados por la hembra, en una cámara incubadora, formada por

las pleuras abdominales, durante 15 a 21 días.


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169

Las hembras desciende hasta el límite de los estuarios y las larvas se liberan después de la

eclosión de los huevos. Las larvas son planctónicas y se desarrollan en el agua salobre (en

un rango entre 12 y 17 ppm) durante tres a seis semanas, la metamorfosis tiene lugar en

marea alta. Los juveniles son bénticos y remontan el agua dulce, cuando disminuye la

corriente en los ríos, ascienden por el cauce de estos, se alimentan y desarrollan para llegar

a la madurez sexual (Ponce, 1988). .

8.2 Alimentación y nutrición de crustáceos

Son de régimen omnívoro, comen frecuentemente y de manera voraz material animal y

vegetal. Los alimentos principalmente consisten en trozos de carne, vísceras de peces,

pequeños moluscos y crustáceos, insectos acuáticos y larvas de insectos, semillas, granos,

pulpa de frutas. Además, en cautiverio aceptan alimentos balanceados para camarones,

aves y peces. Cuando estos alimentos no están disponibles se nutren de algas, así como de

hojas y tallos tiernos de plantas acuáticas. Bajo condiciones de cultivo, cuando la cantidad de

alimento que se les proporciona no es suficiente y debido a su voracidad, se convierten en

caníbales, esta tendencia no ha sido observada en las hembras (Ponce, 1988).


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170

8.2 Alimentación y nutrición de crustáceos.

8.2.1 Componentes y nutrición de los alimentos de crustáceos

Tanto los juveniles como los adultos de Cryphiops caementarius son omnívoros ya que el

estudio del bolo alimentario resulta difícil por el desmenuzamiento de que es objeto por parte

de los molinillos bucal y gástrico.

Los estudios de nutrición llevados a cabo en laboratorio señalan que los requerimientos

proteicos son bajos y que pueden utilizar perfectamente las proteínas vegetales.

Las necesidades en lípidos son también poco levadas, aunque el camarón de malasia, como

la mayor parte de los crustáceos, no sintetiza suficiente cantidad de esteroides y ácidos

grados insaturadas de cadena larga para cubrir sus necesidades, por lo que estos deben

encontrarse en su alimentación (Ponce, 1988).

8.2.2 Alimento formulado

Para determinar cada uno de los elementos que conforman la dieta, primero se

hicieron estudios de ―grados de aceptación‖ de los nutrientes: después se elaboraron

pellets para estudiar su rendimiento con 10.000 camarones en un estanque de 1 600

m2 de superficie. Los componentes de la dieta fueron: Aglutinante 6,6%; Urupa de arroz

57,7%; Harina de pescado 26,8%; Cloruro de Sodio 3,8%; Oxigeno de calcio 1,3% (Ponce,

1988).


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Los juveniles del camarón de río pueden vivir completamente confinados y que aceptan muy

bien alimento en forma de pellets secos, usando raciones completas cuya proteína total

osciló entre un 22% y un 34% (Meruane et al. 2006).


La conversión alimenticia a esperarse en una dieta de camarones especialmente formulada

es de 2:1 a 3:1.

Es recomendable alimentar en la noche ya que así están acostumbrados, se aconseja

alimentar a las cinco de la mañana y a las siete de la noche (Ponce, 1988).

8.3 Calidad de agua

Los parámetros óptimos para el cultivo de camarón de rio C. caementarius según trabajos

realizados en Chile y Perú se definen como temperaturas entre 18 y 23°C, niveles de

oxígeno disuelto entre 6,5 y 8,5 mg/L, y pH del agua entre 7,5 y 8,5 (Meruane et.al., 2006).


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8.3.1 Salinidad del agua

En Perú, (Gutiérrez 1978, Viacava et al. 1978) indican que para C. caementarius existe una

relación directa entre la supervivencia y el incremento gradual de la salinidad para valores

entre 0 ppm y 21.6 ppm. En Chile, Sanzana & Báez (1983), trabajaron con mezclas de agua

dulce de pozo y agua de mar (35 ppm) en proporciones de 1:1, 1:2, 1:3 y 1:4, alcanzando el

estado de postlarva en 115 días. Rivera et al. (1987) usaron en una primera experiencia

valores de salinidad correspondientes a: 0, 10, 20, 30 y 40 ppm encontrando la mayor

supervivencia a 30 ppm. En un segundo experimento, en que hubo cambios graduales de

salinidad durante el desarrollo larval, se logró la metamorfosis a los 220 días de cultivo

(Morales 1997).

8.3.2 Amonio, nitrito y nitratos

Existen escasos registros claros de los máximos permisibles para el cultivo de larvas en C.

caementarius. No obstante, en términos generales los límites máximos corresponden a:

amonio 0.15 ppm; nitritos, 0.25 ppm y nitratos, 4.0 ppm (Guadalupe 1985).

8.3.3 Potencial de hidrógeno (pH)

En la mayoría de los trabajos que reportan antecedentes de análisis de pH del medio de

cultivo para larvas, los valores mínimo y máximo permisibles son de 7 a 8.6, siendo el óptimo

de 7.5 a 8.0 (Guadalupe 1985, Rocha 1985).


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173

El rango de pH óptimo donde el camarón no sufre consecuencias mayores está entre 6 a 8

unidades (Ponce, 1988).


Los antecedentes en que se reportan valores de análisis de oxígeno disuelto en el agua de

cultivo o sistemas de aeración y recambio de agua, sugieren trabajar siempre con aguas

saturadas de oxígeno, considerándose como valores aceptables de 7 a 10 mg L-1

(Guadalupe, 1985; Rocha, 1985).

El camarón de río no es tan exigente con el oxígeno pudiendo sobrevivir en aguas con 3 ppm

de oxígeno disuelto (Ponce, 1988).

8.3.5 Temperatura

Algunos autores reportan temperaturas del agua que oscilan entre los 17ºC a los 27ºC como

valores extremos para esta especie (Venturi & Vinatea 1973; Gutiérrez 1978; Luna et al.

1981, Verástegui & Ruiz 1981), mientras que en la mayoría de los trabajos experimentales de

cultivo se han realizado con temperaturas que oscilaron entre los 20ºC y 25ºC (Norambuena,

1977; Sanzana & Báez 1983; Guadalupe, 1985; Rivera et al. 1987, Viacava et al. 1978,

Morales 1997).

El camarón de río vive en rangos de temperatura de 10° a 25° C (Ponce, 1988).

No ha sido posible encontrar camarones en ríos con temperaturas inferiores a los 10ºC

(Castro 1966), aun cuando esta especie poseería un rango termal ajustado a las

temperaturas extremas de 8 a 28ºC, característico de las zonas templadas en las cuales

habita, con importantes adaptaciones fisiológicas que le permiten sobrevivir a fluctuaciones

acentuadas de este factor (Norambuena 1977; Bahamonde & Vila 1971; Viacava et al. 1978;

Zúñiga & Ramos 1990).


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CAP 9 OPERACIÓN Y PROBLEMAS

El desarrollo de la acuiponía como actividad permite que sus componentes cultivados tales

como plantas, peces, u otros organismos, sean biointegrados y puedan trabajar

simbióticamente en el caso de que estén en un balance óptimo, para que la parte hidropónica

del sistema haga las veces de biofiltro anaeróbico, convirtiendo el amonio (elemento tóxico

para el desarrollo de los peces) a nitrato.

9.1 Cálculos y relaciones de los componentes: Área de cultivo vegetal, cantidad

de alimento y de peces.

Este balance óptimo, o relaciones en equilibrio de los componentes, suele comúnmente ser

estimado con el concepto del ―área de cultivo vegetal‖ (Lennard & Leonard, 2006). Dicho

concepto permite estimar la relación en que debe añadirse alimento para cada pez

diariamente en el sistema. Esta relación depende del tipo de planta que se cultiva (hortalizas

o verduras), y del tipo de alimento entregado a los peces. Esto se explica ya que en cualquier

sistema acuipónico, la cantidad (o número) de plantas que podemos cultivar está

directamente relacionada con la cantidad de nutrientes disponibles; y esta cantidad de

nutrientes disponibles está directamente relacionada con la cantidad de residuos generados

por el metabolismo de los peces.


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Según Lennard (2013) existen 5 factores claves que se deben considerar para estimar un

sistema acuipónico: en primer lugar se debe establecer cuántas plantas se quieren cultivar,

seguido del área necesaria por estas plantas para crecer, en cuanto a los peces se debe

estimar cuántos peces son necesarios alimentar para obtener suficientes nutrientes para que

las plantas crezcan, además de que alimento se va entregar a los peces (según la tasa de

alimentación), en base a esto se debe determinar cuanta biomasa de peces se necesita para

que consuman dicha cantidad de alimento, y finalmente seguido de conocer la biomasa de

peces se procede a estimar cuanto es el volumen de agua es necesario para mantener a los

peces.

Para realizar las estimaciones de forma adecuada Somerville y otros autores (2014) sugieren

que sean entregados entre 40 a 50 gramos de alimento a los peces por metro cuadrado

diariamente, considerando una tasa de alimentación entre el 1 al 2%, con un porcentaje de

proteínas cercano al 35%. En cuanto al área de cultivo necesaria para cada planta también

se sugiere que se cultiven unas 20 a 25 por metro cuadrado, siguiendo el orden lógico

sugerido por Lennard (2013) correspondería estimar el volumen de agua necesario para el

cultivo de peces. Esta estimación se realiza teniendo en cuenta que este factor tiene un

impacto sobre el crecimiento y la salud de los peces (componente acuícola), pero no sobre

los componentes hidropónicos del sistema. Considerando esto, la densidad máxima de

cultivo de peces en tanques sugerida es de 20 kilos de pez por cada 1.000 litros de agua. Si

se utilizan estas unidades se debe considerar la instalación de unidades de aeración y/o de

control de parámetros de forma rutinaria en el sistema.


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Si las consideraciones sugeridas por Lennard (2013) están claramente definidas al momento

del diseño, a continuación el proceso de tratamiento del agua (biofiltración), para mantener o

mejorar su calidad, se pueden desarrollar de forma más efectiva, ya que los requerimientos

de biofiltración necesarios en sistemas acuipónicos son determinados por la cantidad de

alimentación entregada diariamente a los peces.

9.1.2 Volumen de agua

Según Buzby y otros autores (2014) el volumen de agua utilizado en la acuiponía es de vital

importancia, debido a que este es la base para los subsistemas acuícolas e hidropónicos. Es

decir tanto peces como plantas necesitan de este elemento. En el caso de los peces la

densidad de cultivo escogida está dada tanto por la biología de los peces como por el

volumen de agua disponible; donde el cultivo bajo diferentes densidades afecta las tasas de

crecimiento y por ende el bienestar de los peces, siendo una de las causas más comunes de

estrés en peces (Badiola et.al., 2014).

Las densidades de cultivo ideales en peces oscilan entre 10 a 20 kg/m3 (Timmons et al.,

2002).

En el caso de las plantas se debe considerar que el uso de grandes volúmenes de agua

pueden tener un efecto positivo en el cultivo, ayudando a mitigar cambios bruscos en la

calidad del agua, pero por otro lado esto podría enmascarar pequeños problemas durante

largos periodos, lo cual se considera una consecuencia indeseada (Somerville et.al, 2014).


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9.1.3 Requerimientos de filtración – Biofiltros, sedimentadores, otros

En sistemas acuipónicos el material de biofiltración más tradicional utilizado es la grava

volcánica o gravilla; de la cual es necesaria 1 litro de este material por cada gramo de

alimento entregado. En el caso de que además de biofiltración se requiera de filtración

mecánica se recomienda que su dimensionamiento en cuanto a volumen corresponda entre

un 10 a 30% del volumen de agua de los tanques de peces.

Una vez dimensionada y montada cada unidad correspondiente al sistema acuipónico,

compuesta de unidades acuícolas e hidropónicas, corresponde la fase de marcha blanca, la

cual se realiza sin especies hidrobiológicas. Esta fase consta de revisiones diarias para cada

componente durante unos 30 minutos diarios.

Considerando como puntos críticos en las unidades acuícolas los sistemas de bombeo, de

aeración e intercambiadores de calor; en el caso que hubieran. Por otro lado en las unidades

hidropónicas se debe verificar la correcta estabilidad y nivelación de los sistemas NFT y

canales de raíz flotante. También se sugiere que el agua sea bombeada ininterrumpidamente

durante unos días, para eliminar la posible presencia de cloro en el agua, el cual es tóxico

para las especies de cultivo. Este proceso puede ser acelerado si se complementa con

aeración.

Así como la marcha blanca se desarrolla para las unidades de cultivo, también corresponde

realizar algo similar con el biofiltro, él cual requiere de un proceso conocido como

maduración, lo que no es otra cosa que adaptar física y biológicamente los componentes

asociados al biofiltro, para que las bacterias que desarrollan este proceso se adapten al

sistema e inicien una colonización de esta unidad. Este proceso comúnmente transcurre


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179

durante los primeros 2 meses, e implica la introducción de una fuente de amoníaco en la

unidad para alimentar a las bacterias nitrificantes y ayudarlas a proliferar.

Durante este proceso es vital testear los niveles de amoníaco, nitritos y nitratos cada 3-5 días

para asegurarse de que las concentraciones de amoníaco no se conviertan en perjudiciales

para las bacterias (> 4 mg/L), ya que si estas son eliminadas del sistema un proceso de re-

colonización podría ser más demoroso que el inicial.

Se sabe que la unidad ha completado el proceso de maduración cuando los niveles de nitrato

comiencen a subir, y los niveles de amoníaco y nitrito sean cercanos a cero..

9.3 Prácticas de operación de los vegetales.

La introducción de las plántulas de los vegetales puede efectuarse, en cualquiera de los tres

métodos descritos, tan pronto se detecten niveles de nitrato, aunque es recomendable que

estas sean integradas al sistema aproximadamente un mes después de detectar presencia

de compuestos nitrogenados en el sistema, para así facilitar que estos se acumulen y se

encuentren disponibles en trazas que garanticen una estabilidad en el desarrollo de los

vegetales.


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180

9.3.1 Operación de vegetales (almácigos, trasplantes y cosecha) en sistemas

maduros

Por lo general, el nitrógeno disuelto se podrá encontrar en forma de nitrato, sin embargo las

plantas pueden utilizar cantidades pequeñas de amoníaco e incluso aminoácidos libres para

desarrollar sus procesos de crecimiento (Ako, 2013).

Una vez transcurrido un tiempo, sólo en caso que sea estrictamente necesario, los almácigos

pueden ser trasplantados, es decir ser trasladados a otro sistema hidropónico, procurando

cuidados tales como un lavado cuidadoso de las raíces para evitar el traslado de organismos

patógenos a un nuevo sistema.

Este proceso para las plantas, según Zweig (1986), ya sea que estén en fases de desarrollo

temprano o tardío, genera en ellas stress, lo cual suele traducirse en ralentización del

crecimiento.

Para amortizar en parte este impacto Shultz (2014) sugiere que el proceso de trasplante sea

realizado durante horas de la noche, o en períodos de oscuridad, para que las plantas se

aclimaten natural y lentamente antes del impacto de la luz del día.

Finalmente el proceso que transcurre entre la introducción de las primeras plántulas y la

cosecha de los vegetales es relativo, dependiendo de muchos factores, principalmente de la

especie objetivo, la cual a su vez ve afectado, según Sawyer (2010), su ciclo de crecimiento

para cosecha del pH del agua y/o sustrato de cultivo, del espaciado que se haya dado

inicialmente entre plantas, de la temperatura del agua y de los periodos de exposición a la luz

a los que haya sido expuesta la planta.


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La mayoría de las plantas utilizadas en acuiponía suelen tolerar rangos de pH entre 6 a 7, y

temperaturas sobre 18ºC, como es el caso de la lechuga. Garantizar parámetros en estos

rangos permite que las plantas tengan acceso a todos los nutrientes disponibles en el agua.

El efecto que puede tener la adición incidental o intencional de agua de lluvia al sistema en

grandes cantidades se puede ver reflejado en variaciones en la alcalinidad y/o pH, por lo cual

esto debe realizarse de manera prudente (Resh, 2004).

9.4 Prácticas de operación de los peces

Adicionar, o transportar peces en un sistema acuipónico debe ser desarrollado considerando

diferentes factores, los más importantes tienen relación con la unidad de biofiltración del

sistema y con su maduración, como se explicará mas adelante.

9.4.1 Transporte de peces

El ingreso de peces a un sistema acuipónico se debe realizar con el mismo cuidado que en

un sistema netamente acuícola, y se sugiere para seguridad de los peces que este sea

realizado una vez que la, o las, unidades de biofiltración ya hayan madurado (Rakocy, 1989).

En el caso de que esto no sea una opción se deben agregar los peces de manera paulatina

al sistema y de a pocos individuos.

Ya sea que los peces sean integrados al sistema antes o después que el biofiltro esté

preparado se debe considerar un proceso de aclimatación o adaptación de los peces en las

unidades de cultivo. Este proceso no es conveniente acelerarlo ya que puede aumentar el

estrés en las especies (Rakocy, 1997).


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182

El proceso inicial de ingreso de peces al sistema consiste en contener los ejemplares en

pequeños tanques aireados, idealmente en su agua de procedencia, a los cuales se les

adiciona lentamente, durante un día, una fracción de agua nueva, con el objeto de que la

temperatura y otros parámetros se ajusten lentamente de forma natural.

9.4.2 Siembra de los tanques y producción escalonada

Una biomasa estable, y constante de peces en los tanques asegura un suministro constante

de nutrientes para las plantas, la cual previamente se estimó en base a la tasa de

alimentación de los peces.

Para alcanzar una biomasa constante en los tanques de peces se recomienda un método de

siembra o producción escalonada, este método consiste básicamente en mantener en un

mismo tanque peces provenientes de tres cohortes (clases), las cuales aproximadamente

cada tres meses los peces mayores a 500 gramos sean separados (cosecha).

9.4.3 Alimentación de peces y tasas de crecimiento

9.4.4 Cosecha

Teniendo estos puntos en cuenta, también se debe considerar que los sistemas acuipónicos

fundamentan su éxito en el equilibrio existente entre los nutrientes otorgados por los peces y

en cómo estos son aprovechados por las plantas. Además, cuando un sistema acuipónico se

encuentra en equilibro, tanto los patógenos asociados a los vegetales como a los peces

tienden a suprimirse (Palada et. al., 1995).


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183

Cuando un sistema ya se encuentra operativo este equilibrio puede ser sostenido con una

técnica de cultivo conocida como ―producción escalonada‖, en donde se asegura que en todo

momento la proporción de peces y plantas permitirá que el sistema sea sustentable. Para

una producción escalonada, en el caso de los peces, esto implica la necesidad de tener

varios tanques, algunos de ellos con peces constantemente y otros no.

Por ejemplo si el ciclo de producción dura un año, uno de cuatro tanques podrían ser

cosechados y este ser re-abastecido cada 3 meses.

De esta manera Rakocy y otros autores (1997) explican que cuanto más corto es el ciclo de

cosecha, menos tanques estarán sin uso, y habrá por consiguiente un menor riesgo de

ruptura en el equilibrio entre peces y vegetales. En el caso de los vegetales una producción

escalonada suele considerar un ciclo productivo de 3 a 6 semanas, y el desarrollo de una

cosecha regular y re-abastecimiento constante de plántulas (ya sea cultivadas o adquiridas)

serán esenciales para satisfacer el equilibrio del sistema, necesidades de mercado, y una

reducción en los costos.

9.5 Operaciones rutinarias (Actividades diarias, semanales y mensuales

Para asegurar el desarrollo óptimo de las actividades rutinarias dentro de un sistema

acuipónico se deben considerar o elaborar protocolos, que además garanticen que cualquier

nuevo operario o persona que se quiera integrar al manejo del sistema lo haga

eficientemente, reduciendo así el riesgo de fallas hacia cualquier componente del sistema.

Somerville y otros autores (2014) sugieren establecer previamente la frecuencia con que las

actividades se desarrollen de la siguiente manera (tabla 14):


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Tabla 14: Frecuencia sugerida por Somerville y otros autores (2014) para el desarrollo de actividades en un cultivo acuipónico,

Actividades diarias

Actividades semanales Actividades mensuales

Comprobar que el agua fluye

Realizar pruebas de calidad del agua (pH, ºT, amoníaco), antes de alimentar.

Trasladar peces nuevos en tanques, si fuera necesario.

Revisar el nivel del agua

Observar si las plantas presentan deficiencias de algún tipo (minerales o nutrientes)

Limpiar los filtros de cualquier presencia materia orgánica.

Comprobar la temperatura del agua

Sifonear fondo de los estanques

Realizar muestreos en los tanques de peces.

Alimentar a los peces

Plantar y/o cosechar plantas según se requiera

Comprobar el comportamiento y apariencia de los peces cada vez que se alimenten.

Cosechar peces según se requiera

Observar anomalías en las plantas (enfermedades, plagas).

Comprobar que las raíces de las plantas no estén obstruyendo las tuberías o el flujo de agua.

Remover peces muertos.



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Ako, H., 2013. Research into Technologies of Commercial Aquaponics . Presentation made at a widely

sponsored workshop at Windward Community College.nº 17 pp.

Badiola, M., Mendiola, D., & Bostock, J. (2012). Recirculating Aquaculture Systems (RAS) analysis:

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Buzby, K. M., & Lin, L.-S. (2014). Scaling aquaponic systems: Balancing plant uptake with fish output.

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Sawyer J. Aquaponics: Growing Fish and Plants Together. Colorado State University. Colorado

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Lennard , Wilson & Brian V. Leonard. 2006. A comparison of three different hydroponic sub-systems

(gravel bed, floating and nutrient film technique) in an Aquaponic test system. Aquacult Int. 14:539–550.

Palada MC, Cole WM, Crossman SM.A, Rakocy JE & Kowalski JA 1995. Fish culture water and

sludge applied via drip irrigation improves yield of Pak Choi (Brassica rape), Hort Science 30:885A.

Rakocy, J. E., D. S. Bailey, C. Shultz, and W.M. Cole. 1997. Evaluation of a commercial -scale

aquaponic unit for the production of tilapia and lettuce. in K. Fitzsimmons, editor. Tilapia aquaculture:


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Rakocy JE, Bailey DS, Shultz KA & Cole WM. 1997. ‗Development of an aquaponic system for the

intensive production of Tilapia and hydroponic vegetables‘, pp. 250–251 in Martinique 97 - Island

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Rakocy, J. E. 1989. Vegetable hydroponics and fish culture - a productive interface. World Aquaculture

20:42-47.

Resh, H. M. 2004. Hydroponic food production: A definitive guide for the advanced home gardener and

commercial hydroponic grower, sixth edition. New Concept Press, Inc., Mahwah, New Jersey, USA. 560

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Shultz, C. 2014. Introduction to Aquaponic Food. Production – Guidelines for Producers. Lethbridge

College.(pais) 15 pp.

Sneed, K., K. Allen, and J. E. Ellis. 1975. Fish farming and hydroponics. Aquaculture and the Fish

Farmer 2:11-20.

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Rome, FAO. 262 pp.

Timmons, M., J.M. Ebeling y R. Piedrahita. (2009). ―Acuicultura en sistemas de recirculación‖. Ithaca,

Nueva York: Coyuga Aqua Ventures 959 pp.

Zweig, R. D. 1986. An integrated fish culture hydroponic vegetable production system. Aquaculture

Magazine 12:34-4.


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187

CAP 10 – OTROS ADICIONALES.

10.1. Energía.

El abastecimiento continuo de energía es esencial en un sistema acuipónico con

recirculación de agua. Los equipos de aireación y bombas hidráulicas deben operar las 24

horas del día para asegurar la salud y bienestar de los peces, plantas y bacterias benéficas.

La fuente de energía a utilizar y la exigencia de consumo dependen del tamaño del sistema

y del lugar en que se encuentre emplazado. La fuente puede ser convencional (energía

monofásica o trifásica) o energía renovable no convencional (e.g. energía fotovoltaica y

eólica). Independiente de la fuente, la instalación de la red eléctrica debe ser completamente

segura. Se recomienda contar con un equipo electrógeno de respaldo (generador) y

asesores dispuestos a solucionar contingencias en todo momento.

10.1.1 Energía pública

En Chile la energía pública está controlada por privadas, por lo que tiene un costo, ítem que

cobra relevancia en sistemas acuipónicas ya que operan de manera continua. El organismo

del Estado que regula al sector eléctrico es la Comisión Nacional de Energía (CNE),

encargada de elaborar y coordinar planes necesarios para su buen funcionamiento (INE,

2008).

En el país existen cuatro sistemas eléctricos interconectados independientes:


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Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) que abastece desde Arica a

Antofagasta.

Sistema Interconectado Central (SIC) que abastece desde Taltal a Chiloé.

Sistema de Aysén que abastece a esta región.

Sistema de Magallanes que abastece a esta región austral.

10.1.2 Energías alternativas renovables.

Las energías renovables, alternativas o blandas agrupan fuentes energéticas que a veces no

son nuevas ni renovables y su impacto ambiental puede llegar a ser importante. La totalidad

de las energías renovables (a excepción de la geotermia) tienen relación con la energía

solar. Relación directa en el caso de la luz y el calor producidos por la radiación solar, e

indirecta en el caso de las energías eólica, hidráulica, mareas, olas y biomasa (Santamarta,

2004).

Este tipo de energía ambientalmente amigable es posible de utilizar en sistemas

acuipónicos, por lo general, supliendo una parte del consumo. Su masificación requiere

voluntad, política y recursos económicos.

10.1.3 Termocalefactores solares.

Un termocalefactor consta básicamente de una cubierta transparente de vidrio y una placa

absorbente, por la que circula el agua u otro fluido que porta calor. Puede utilizarse en zonas

frías para calentar el agua de cultivo de acuerdo a los requerimientos de las especies en

crecimiento, pero requiere de una inversión inicial alta (Santamarta, 2004).


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10.1.4 Geotermia.

La geotermia tiene como fuente una corriente de calor que va hacia la superficie y que se

genera del gradiente térmico producido de las altas temperaturas del centro de la Tierra.

Chile se encuentra dentro de las zonas donde los flujos y gradientes térmicos anómalos

alcanzan valores máximos junto a la costa del Pacífico en América, desde Alaska hasta

Chile, occidente del Pacífico, desde Nueva Zelanda a Japón, el este de África y alrededor del

Mediterráneo (Santamarta, 2004).

.

10.1.5 Bombas de calor agua-aire.

Una bomba de calor agua-aire es un equipo que aprovecha la energía del ambiente para

convertirla en agua caliente, transfiriendo energía térmica desde una fuente fría a otra más

caliente. Son de alta eficiencia energética y son amigables con el medio ambiente.

Una bomba de calor es una máquina que transfiere energía térmica desde una fuente.

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmica


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INE. 2008. ―Distribución y consumo energético en Chile‖. Instituto Nacional de

Estadística de Chile, Enfoque estadístico - Energía - Boletín Informativo. 8 pp.

Santamarta, J. 2004. ―Las energías renovables son el futuro‖. World-Watch. 7 pp.


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191

ANEXOS


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192

ANEXO I- Recorte de prensa local “El diario de Atacama”.


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193

ANEXO II

Carta SEA Comuna de Freirina


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194

ANEXO III

Carta SEA Comuna de Alto del Carmen


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195

ANEXO IV Carta SUBPESCA


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197

ANEXO IV Consulta pertinencia – Alto del Carmen

CONSULTA PERTINENCIA.

“Estudio de viabilidad en la cuenca del Río Huasco para cultivo de peces

en agua dulce (Camarón de río y Trucha) mediante sistema de Acuiponía

y recirculación de agua para producción de hortalizas”.

Noviembre, 2016


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PRESENTACION.

Me dirijo a usted en carácter de integrante del Proyecto denominado “Estudio de viabilidad en la

cuenca del Río Huasco para cultivo de peces en agua dulce (Camarón de río y Trucha) mediante

sistema de Acuiponía y recirculación de agua para producción de hortalizas” financiado por la

Corporación para la Competitividad e Innovación de la Región de Atacama (CCIRA).

Con esta iniciativa se desarrollará un módulo demostrativo de acuiponía para preparar y motivar

al alumnado,, apoderados, profesores y a público general de la comuna de Freirina, en el cultivo

integrado y uso eficiente del recurso hídrico a través de la ciencia educativa.

Este documento incorpora los antecedentes del proyecto técnico considerado para el desarrollo del

módulo demostrativo para que pueda pronunciarse sobre la condición de pertinencia.

Sin otro particular.

Emilio Yávar Puyol

Integrante Proyecto


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A. ANTECEDENTES DEL PROPONENTE.

1. Identificación del proponente del proyecto.

Proponente: Ilustre Municipalidad de Freirina.

Rut: 69.030.600-k

Representante Legal: Cesar Orellana Orellana

Rut representante legal: 15.029.255-7

2. Dato de contacto.

Nombre contacto: Emilio Yávar Puyol

Dirección: O’Higgins 251 Huasco

Correo electrónico:[email protected]

Teléfono: (09) 85955661

B. ANTECEDENTES DEL PROYECTO O ACTIVIDAD.

1. Descripción del proyecto.

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un módulo para el cultivo integrado de especies de

agua dulce y vegetales mediante recirculación de agua, en la cuenca del Rio Huasco. Se instalará y

operará un “Módulos Acuipónico Educativo”, en terreno agrícola del Liceo Ramón Freire

Serrano, representado por el Alcalde de la Ilustre Municipalidad de Freirina. El módulo

acuipónico es una tecnología de cultivo que integra el cultivo hidropónico de hortalizas y el

cultivo acuícola de especies hidrobiológicas. El módulo se utilizará para fines educacionales y de

entrenamiento en el cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss), camarón de rio (Cryphiops

caementarius) y hortalizas.


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200

2. Lugar de ejecución.

El “Módulo Acuipónico Educativo” (en adelante “Módulo”) se instalará y operará en dependencias

del Liceo Ramón Freire Serrano.

Dirección: Libertador Bernardo O `Higgins 915, Comuna de Freirina, Provincia del Huasco, III

región de Atacama.

Coordenadas geográficas: S 28°31.022¨ y O 71°00.679¨

Plano general de emplazamiento:

Figura 18. . Emplazamiento Módulo Acuipónico Educativo

3. Características generales del proyecto.

El Módulo, considerando sus características, pertenece al rubro agrícola de producción primaria

y al rubro acuícola de producción de especies hidrobiológicas.

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