90
PROGRAMA DE FUNDACION CHILE EN INGENIERIA DE RECIRCULACIÓN Gustavo Parada Marzo 2006

sistemas de recirculacion acuicultura

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: sistemas de recirculacion acuicultura

PROGRAMA DE FUNDACION CHILE EN INGENIERIA DE RECIRCULACIÓN

Gustavo ParadaMarzo 2006

Page 2: sistemas de recirculacion acuicultura

FUNDACIÓN CHILE.

•Su misión es aumentar la competitividad de los recursos humanos y sectores productivos y de servicios, promoviendo y desarrollando innovaciones, transferencia y gestión tecnológica de alto impacto para el país.

[email protected]

Page 3: sistemas de recirculacion acuicultura

Factores claves para el desarrollo acuícola

Tecnología Básica

Pool genético

Nutrición

Alimentación

Salud

Ambiente

Calidad

Valor agregado, tecnología de proceso,

conservación, transporte...

Biotecnología

AcuiculturaValor de la

materia prima

Valor del producto

MERCADO

Análisis de mercado y Estrategia comercial

Feed back

Mejoramiento Genético

Reproducción

Ingenierías duras

Ingenierías blandas

Final de 1999

Page 4: sistemas de recirculacion acuicultura

A critical process in sanitary management

Seawater

Freshwater

High risk of having infected fish transported

to sea sites

Transport stress + Prevalence of diseases =Inmunodepresion Outbreaks in seawater

Brood stock withhigh risk of beenpositive to IPN, SRS or BKD istransported to

fresh water

Horizontal and vertical transmissionLakes positives to IPN

Page 5: sistemas de recirculacion acuicultura

Solutions

Seawater

FreshwaterHatchery

Smoltification

Smolts inmunodepresed recovers their fitness in a clean fallowed sea site

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

Certified free of disease eggs

Smolts in close systems

Healthy and vaccinated fish are transported to empty sites

Brood stocks

Certifiedimportedeggs

Qua

rant

ene

sche

me

Page 6: sistemas de recirculacion acuicultura

FUNDACIÓN CHILE.

Año 2000:

•Requerimiento de varias aplicaciones para la estrategia sanitaria en la industria del salmón

•Déficit de conocimientos disponibles en Chile.

•Necesidades a corto plazo para producción de peces marinos.

Page 7: sistemas de recirculacion acuicultura

Entre Ingenierías duras

Incorporación de recirculación de agua se vio como prioritaria para:

•Mejorar los procesos de producción salmón en agua dulce•Desarrollar hatcheries marinas de nuevas especies•Mejorar proceso de engorda marinas en tierra•Mejorar procesos de engorda agua dulce

No hay oferta nacionalSe requieren soluciones específicasReducir dependencia tecnológica

Page 8: sistemas de recirculacion acuicultura

SIN recirculación

Unidades decultivo

PecesAlimento

Agua fresca Agua descartada

NH3CO2Sólidos SuspendidosO2 residual

Alto flujo Bajo control:De contaminación SanitariaQuímica o PartículasIngreso no controlado de nutrientes

Colonización aleatoria conmicroorganismos

Page 9: sistemas de recirculacion acuicultura

CON recirculación

Page 10: sistemas de recirculacion acuicultura

EFFECTO DEL ALIMENTO UTILIZADO

Page 11: sistemas de recirculacion acuicultura

11

• Especie

• Recursosdisponibles

• Diseño del manejoproductivo

• Determinación de cargamáxima por estanque

• Determinación de cargamáxima del sistema

• Tipo y número de estanques• Rango de pesos y densidades• Tipo de alimento seleccionado• Cantidad de alimento• Crecimiento de los peces• Programa de manejos

• Especificación de equipos:• Separador de sólidos• Biofiltración• Decarbonatación• Oxigenación

• Requerimientos de la especie> rango T°> Nivel críticos de O2, CO2, NH3 …

• Modelo biológico• Modelo de operación• Tipos de alimentos• Escala

CAPACIDAD DE UN SISTEMA:Planificación de un Sistema de Recirculación

Page 12: sistemas de recirculacion acuicultura

Producción de amonio

• Se puede estimar por:

– Estimación en baseal alimento consumido sobreestima9,2% de la proteína excretada como NAT

(ver páginas. 98, 99 y 112)

– Balance simple de nitrógeno AproximadaIncompleta

– (Proteína alimentada/día – Proteína retenida/día)/6,25 = NAT/día

– Modelo nutricional CatabolismoAnabolismo

Page 13: sistemas de recirculacion acuicultura

Modelo de crecimiento

Modelo deconsumo de O2

Modelo de composicióncorporal

Wo

T

Especie

SGR

qO2

Composición inicialMas probable de losPeces L%; P%

Wf

Tiempo

qO2

Modelo nutricional fig. 1

Composición finalMas probable de losPeces L%; P%Otros

Page 14: sistemas de recirculacion acuicultura

Peso inicial Wo

Peso Final:Wf = Wo Exp(∆t*SGR)

Periodo de tiempo (∆t)

RequerimientoPor O2 yNutrientes

Crecimiento Esperado

Calidad EsperadaQO2=Oxidación de

Nutrientes

Producción de•NH3•DBO

AlimentoCalidadCantidad

Alimentación

Oxígeno

SYSTEM

N

Recursos Nec

esid

ad

Resultado

Modelo nutricional fig. 2

Composición inicialMas probable de losPeces L%; P%

Composición finalMas probable de losPeces L%; P%

Page 15: sistemas de recirculacion acuicultura

Modelo de crecimiento (SGR)

Modelo base SGR = SGRo x Ln(W) x Ta

Specific growth rate vs Mean weight of fish

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

3,0%

3,5%

4,0%

0 1.000 2.000 3.000 4.000

Mean Weight

SGR

(kg

grow

th /

kg fi

sh /d

ay)

Modelo nutricional fig. 3

Page 16: sistemas de recirculacion acuicultura

Modelo de composición

Lipids {W}

y = 9,0484E-04x6,4115E-01

R2 = 9,7749E-01

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

10,0%12,0%14,0%16,0%18,0%

1 10 100 1000 10000

Salar Lipids L%trout Potencial (Salar Lipids)

Modelo nutricional fig. 4

Page 17: sistemas de recirculacion acuicultura

Protein {W}

10,0%

12,0%

14,0%

16,0%

18,0%

20,0%

22,0%

0 1 10 100 1000 10000

Salar PR fingerlings adults Other

Modelo nutricional fig. 5

Modelo de composición

Page 18: sistemas de recirculacion acuicultura

Composition Salmo salar

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

23/10/92 31/01/93 11/05/93 19/08/93 27/11/93 07/03/94

Sam

ple

%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Sam

ple

Wt [

g]

Protein Lipids Wt

Modelo nutricional fig. 6

Modelo de composición

Page 19: sistemas de recirculacion acuicultura

CH 1,98N 0,28O 0,55 + 1,01 O2 0,28NH 3 + 0,57H2O + CO2

CH 1.70 O 0,11 + 1,37 O2 0,85H2O + CO2

Catabolismo de nutrientes

Aminoácidos (harina de arenque)

Ácidos grasos (aceite de pescado)

Modelo nutricional fig.7

Page 20: sistemas de recirculacion acuicultura

Catabólisis

2,858 g

0

2,854 g

1 g Lípido catabolizado

1 g CHO catabolizado

1 g Proteína catabolizada

1,630 g1,940 gCO2

producido

00,206 gNH4 excretado

1,185 g1,445 gO2 requerido

Modelo nutricional fig. 8

Page 21: sistemas de recirculacion acuicultura

FEEDComposition Digestibility

Protein 52,0% 90%Fat 22,0% 90%Carbohidrates 8,2% 30%Fibre 0,8% 0%Ash 10,0%Water 7,0%

Over feeding rate 13%Period analysed [days] 1Temperature [ °C ] 14

Time cero conditionsN (fish number) 100000W ( average weight [g]) 80P% (protein content) 18,1%L% (lipid content) 1,50%

SGR (1/day) 1,45%qo2 242 mg/kg/hr

Final conditionsW ( average weight) [ g ] 81P% (protein content) [%] 18,2%L% (lipid content) [%] 1,52%

Biomass Increase [ kg ] 117Protein retention [kg] 27,2Lipids retention [kg] 2,9

Oxigen used [ kg ] 46,48

Modelo nutricional fig. 9

Page 22: sistemas de recirculacion acuicultura

Feed given Wasted Ingested digested excreted Retained [kg] CatabolizedTotal X 0,129X 0,871X 0,601X 0,269X 30,1Protein 0,52X 0,067X 0,453X 0,408X 0,045X 27,2 0,408X-27,2Lipids 0,22X 0,028X 0,192X 0,172X 0,019X 2,9 0,172X-2,9Carbohidrate 0,082X 0,011X 0,071X 0,021X 0,05X 0,021X-0Fibre 0,008X 0,001X 0,007X 0X 0,007XAsh 0,1X 0,013X 0,087X 0X 0,087XWater 0,07X 0,009X 0,061X 0X 0,061X

1,445x(0,408X-27,2) + 2,854x(0,172X-2,9) + 1,185x(0,021X-0) = 46,48Feed utilized [ kg ] 85

EMISIONSUneaten Feed 11,0 kg/day 13%Feaces 17,7 kg/day (dw) 21%

protein 3,8 9%lipids 1,6 9%carbohidrates 4,2 61%fibre 0,6 87%ash 7,4 87%

N-NH3 1,26 kg/dayCO2 51,0 kg/day

BOD 15,9 kg O2 / dayPotential N-NH3 0,79 kg/day

Modelo nutricional fig. 10

Page 23: sistemas de recirculacion acuicultura

FEED 52/22 51/21 50/20 52/20* 52/18 48/16 48/12Protein 52,0% 51,0% 50,0% 52,0% 52,0% 48,0% 48,0%Fat 22,0% 21,0% 20,0% 20,0% 18,0% 16,0% 12,0%Carbohidrates 8,2% 10,2% 12,0% 10,0% 12,0% 15,5% 19,4%Fibre 0,8% 1,0% 1,0% 1,0% 1,0% 2,0% 3,0%Ash 10,0% 9,8% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 9,0%Water 7,0% 7,0% 7,0% 7,0% 7,0% 8,5% 8,6%

AA balance required 89% 88% 88% 86% 83% 83% 76%Feed [kg/day] 58 59 61 60 62 67 73

Uneaten Feed kg/day 12,7 13,0 13,3 13,1 13,6 14,8 16,1Feaces kg/day (dw) 10,8 11,6 12,5 11,8 12,8 15,4 18,1

protein 2,3 2,4 2,4 2,4 2,5 2,5 2,7lipids 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 0,8 0,7carbohidrates 2,6 3,3 4,0 3,3 4,1 5,7 7,8fibre 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 1,1 1,7ash 4,5 4,5 4,7 4,7 4,9 5,3 5,1

N-NH3 kg/day 0,40 0,42 0,44 0,53 0,67 0,67 1,01CO2 kg/day 27,8 28,0 28,2 28,3 28,9 29,2 30,6

BOD kg O2 / day 9,7 10,6 11,4 10,6 11,5 14,0 17,2Potential N-NH3 kg/day 0,48 0,49 0,49 0,50 0,52 0,52 0,57

Resultados de simulación: W=40g; T=14°C; Commercial feed 2002

Page 24: sistemas de recirculacion acuicultura

Resultados de simulación: W=40g; T=14°C; Commercial feed 2002

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

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

TAN

kg/

day;

AA

bal

ance

req.

0

4

8

12

16

20

24

BO

D k

gO2/

day

N-NH3 AA balance required BOD

Page 25: sistemas de recirculacion acuicultura

Transferencia tecnológica

Difusión amplia

Formación de empresa tecnológica

Page 26: sistemas de recirculacion acuicultura

Las acciones:

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

Page 27: sistemas de recirculacion acuicultura

Fundación Chile

E I AAquaculture Engineering Company

Joint to form

INDURA is one of the main industrial gas andwelding producers in Latin America.

CADE Engineers is the most importantconsulting engineering company in Chile. the first chilean enterprise in being able to work in Multidisplinaries engineering projects.

EDML

For Fresh Water Disease FreeLow Cost & Low Risk Production

Agosto 2001

Page 28: sistemas de recirculacion acuicultura

FDI Corfo

Page 29: sistemas de recirculacion acuicultura

29

Planta de Recirculación DemostrativaINACUI

Page 30: sistemas de recirculacion acuicultura

30

Planta de Recirculación Demostrativa INACUI

Page 31: sistemas de recirculacion acuicultura

31

Planta de Recirculación Demostrativa INACUI

Page 32: sistemas de recirculacion acuicultura

32

Planta Demostrativa: Zona 100

Page 33: sistemas de recirculacion acuicultura

33

Planta Demostrativa: Zona 200

Page 34: sistemas de recirculacion acuicultura

34

Planta de Recirculación Demostrativa INACUI

Page 35: sistemas de recirculacion acuicultura

35

Planta Demostrativa: Zona 300

Page 36: sistemas de recirculacion acuicultura

36

Planta de Recirculación Demostrativa INACUI

Page 37: sistemas de recirculacion acuicultura

Desarrollo de nuevas aplicaciones

Laboratorio de desarrolloInnovación en TransporteLaboratorios húmedos Hatchery y Nursery marinasInnovación en intercambio de gases

Page 38: sistemas de recirculacion acuicultura

38

Unidad de Recirculación Experimental

Page 39: sistemas de recirculacion acuicultura

39

Montaje de Unidad de Recirculación Experimental

Unidad de Recirculación Experimental

Page 40: sistemas de recirculacion acuicultura

40

Unidad de Recirculación Experimental

Page 41: sistemas de recirculacion acuicultura

41

Unidad de Recirculación Experimental

Page 42: sistemas de recirculacion acuicultura

42

Unidad de Recirculación Experimental

Page 43: sistemas de recirculacion acuicultura

43

Unidad de Recirculación Experimental

Page 44: sistemas de recirculacion acuicultura

44

Unidad de Recirculación Experimental

Page 45: sistemas de recirculacion acuicultura

45

Unidad de Recirculación Experimental

Page 46: sistemas de recirculacion acuicultura

46

Unidad de Recirculación Experimental

Page 47: sistemas de recirculacion acuicultura

47

Unidad de Recirculación Experimental

Page 48: sistemas de recirculacion acuicultura

48

Unidad de Recirculación Experimental

Page 49: sistemas de recirculacion acuicultura

49

Unidad de Recirculación Experimental

Page 50: sistemas de recirculacion acuicultura

50

Unidad de Recirculación Experimental

Page 51: sistemas de recirculacion acuicultura

51

Unidad de Recirculación Experimental

Page 52: sistemas de recirculacion acuicultura

52

Unidad de Recirculación Experimental

Page 53: sistemas de recirculacion acuicultura

53

Transporte Tecnificado de Peces

Page 54: sistemas de recirculacion acuicultura

54

Transporte Tecnificado de Peces

Page 55: sistemas de recirculacion acuicultura

55

Concentración de Amonio x Estanque

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60 70Tiempo [horas]

Con

cent

raci

ón [N

H4]

65A

65B

120A

120B

180A

180B

Transporte Tecnificado de Peces

Page 56: sistemas de recirculacion acuicultura

56

Concentración de Dióxido de Carbono x EstanqueC

once

ntra

ción

CO

2[m

g/L]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70

Stripper in Stripper out65A 65B120A 120B180A 180B

Tiempo [horas]

Transporte Tecnificado de Peces

Page 57: sistemas de recirculacion acuicultura

57

Unidad de Recirculación para Pruebas de Nutrición

Page 58: sistemas de recirculacion acuicultura

58

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 59: sistemas de recirculacion acuicultura

59

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 60: sistemas de recirculacion acuicultura

60

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 61: sistemas de recirculacion acuicultura

61

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 62: sistemas de recirculacion acuicultura

62

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 63: sistemas de recirculacion acuicultura

63

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 64: sistemas de recirculacion acuicultura

64

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 65: sistemas de recirculacion acuicultura

65

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 66: sistemas de recirculacion acuicultura

66

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 67: sistemas de recirculacion acuicultura

67

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 68: sistemas de recirculacion acuicultura

68

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 69: sistemas de recirculacion acuicultura

69

Unidad de Recirculación Pruebas de Nutrición

Page 70: sistemas de recirculacion acuicultura

70

Innovación en sistemasde oxigenación

Page 71: sistemas de recirculacion acuicultura

Necesidades de intercambio de gases:OXIGENACIÓN

V

F= 161 m3/h

(O2L)i = 20.0 mg/L

(O2)f = 8.0 mg/L

F= 161 m3/h

P= 8,05 m3/h (5%)

E= 8,05 m3/h

(O2L) = 6,10 mg/L

Adición13,9 mg/L

Gastos adicionales de O2:

•Nitificación de 0,0525 kg TAN/h@ 4.57gO2/gTAN

0.24 kgO2/h

•10%BOD0,066 kg//h

Gasto O2 = 0.306 kg/h∆ [O2] = 1.90 mg/L

F= 161 m3/h

Gastoadicional

Page 72: sistemas de recirculacion acuicultura

Oxigenador de baja carga

AGUA Sello deagua

Sello deagua

Agua ricaen O2

OxígenoO2 residualy N2

10 – 20 cm

40 – 120 cm

40 – 60 cm

Page 73: sistemas de recirculacion acuicultura

• Parámetros de diseñoRango bajo

Distribución de agua Plato perforadoCarga hidráulica 30-250 (L/s)/m2Distribudor interno Sin distrubuidorAlto de torre 0,4 – 1,2 mVolumetrico G/L 0,5 – 3%Eficiencia 60 – 90%Concentración final O2 12 – 22 mg/L

Oxigenador de baja carga

Page 74: sistemas de recirculacion acuicultura

Flujo libre por orificios

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 10 20 30 40

Head (cm)

Fluj

o (L

/s)

15 mm10 mm6 mm

Oxigenador de baja carga

Page 75: sistemas de recirculacion acuicultura

Oxigenador de baja carga

Plato perforado

Cámaras

Flujo libre por orificios

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 10 20 30 40

Head (cm)

Fluj

o (L

/s)

15 cm10 cm6 cm

Flujo libre por orificios

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 10 20 30 40

Head (cm)

Fluj

o (L

/s)

15 cm10 cm6 cm

Page 76: sistemas de recirculacion acuicultura

Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente

Diámeto 1,1 mArea de Flujo 0,95 m21.1m

20 cm

40 cm

30 cm

40 cm

30 cm

40 cm

Salida de gases

Entrada de gas

E

Page 77: sistemas de recirculacion acuicultura

Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente

Etapa tope 1 2 3 fondoFi 14.400 14.400 14.400 14.400Xoi 5,0 9,4 19,1 30,5Xni 13,0 11,7 7,5 2,6Ff 14.400 14.400 14.400Xof 9,4 19,1 30,5Xnf 11,7 7,5 2,6

Gi L/min 162 193 246 300Gi' kg/min 0,195 0,240 0,319 0,413Yoi % en Vol 19,4% 40,7% 74,2% 99,0%Yni % en Vol 80,6% 59,3% 25,8% 1,0%

Yoi' % en peso 21,5% 43,9% 76,6% 99,1%Yni' % en peso 78,5% 56,1% 23,4% 0,9%

Gfo kg/min 0,042 0,105 0,245 0,410Gfn kg/min 0,153 0,135 0,075 0,004

% de oxígeno remenente 10% 26% 60% 100%

Page 78: sistemas de recirculacion acuicultura

Oxigenador baja cargaMultietapa contracorriente

Flujo y calidad del gas

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

1 2 3 4

Fluj

o m

ásic

o kg

/min

O2 N2

4

3

2

1

L

G

Page 79: sistemas de recirculacion acuicultura

79

Sistemas de Recirculaciónpara el Cultivo de Merluza Austral

Page 80: sistemas de recirculacion acuicultura

80

Plano Hatchery

Page 81: sistemas de recirculacion acuicultura

81

Plano Nursery

Page 82: sistemas de recirculacion acuicultura

82

Recirculación Cultivo Merluza AustralHatchery

Page 83: sistemas de recirculacion acuicultura

83

Recirculación Cultivo Merluza Austral

Page 84: sistemas de recirculacion acuicultura

84

Recirculación Cultivo Merluza Austral

Page 85: sistemas de recirculacion acuicultura

85

Recirculación Cultivo Merluza Austral

Page 86: sistemas de recirculacion acuicultura

86

Recirculación Cultivo Merluza AustralNursery

Page 87: sistemas de recirculacion acuicultura

87

Page 88: sistemas de recirculacion acuicultura

FUNDACIÓN CHILE.

Año 2006:

•Empresa INACUI con paquete tecnológico probado a gran escala para producción de juveniles de salmón.

•Alta productividad•2 años de operación sin enfermedades•Buen resultado de peces producidos

•Laboratorio de ensayo y desarrollo de sistemas de recirculación para nuevas aplicaciones

Page 89: sistemas de recirculacion acuicultura

FUNDACIÓN CHILE. Año 2006:

•Innovación en transporte terrestre de peces

•15 sistemas de recirculación instalados y operando

•Aplicaciones para cultivos marinos

•Innovación en sistema de transferencia de gases

•Innovación en sistema de succión de agua para sistemas en tierra (disminución de la energía requerida)

Page 90: sistemas de recirculacion acuicultura