En el sector acuícola actual, el cultivo en tierra de postsmolts de salmón hasta 1 kg se ha consolidado como una estrategia de producción de gran relevancia. Esta modalidad es permitida por la normativa bajo ciertos requisitos específicos y su creciente interés se fundamenta en una serie de ventajas comerciales y administrativas significativas.
Se espera que esta estrategia de producción en tierra proporcione múltiples beneficios, tanto a nivel comercial como administrativo. Entre ellos, destacan las mejoras ambientales, como una menor acumulación de lodos en los ecosistemas marinos, y ventajas relacionadas con la salud y el bienestar de los peces. Informes previos indican que cerca del 20% de los peces en cultivo en jaulas no alcanzan el tamaño óptimo para la cosecha, siendo la mayor parte de estas pérdidas atribuidas a brotes de enfermedades e infestaciones de piojos en peces pequeños.
La siembra de salmones de 1 kg, en comparación con los salmones de 60-250 g sembrados tradicionalmente, ofrece una serie de ventajas cruciales. Al mantener los peces en tierra hasta alcanzar 1 kg, el periodo de crecimiento en jaulas marinas se reduce significativamente de 16-22 meses a 10-11 meses. Esta disminución del tiempo de exposición en el mar minimiza los riesgos asociados a los piojos de salmón, virus y enfermedades bacterianas. Un ciclo de cultivo marino más breve también reduce el riesgo de escapes y alivia la necesidad de operaciones costosas y de alto riesgo, como cambios de redes, clasificaciones y tratamientos antiparasitarios.
Metodología de Diseño de Centros de Cultivo en Tierra
El diseño y dimensionamiento de un centro de cultivo en tierra con sistema de recirculación (RAS) se divide generalmente en tres etapas fundamentales:
- Establecimiento de un plan de producción, donde la temperatura y el factor de crecimiento son componentes clave.
- Creación de la logística y el diseño del centro de cultivo, en consonancia con los planes de ingresos y la mecánica de cultivo. Esta etapa requiere una comunicación fluida entre el usuario y el proveedor del equipamiento.
- Dimensionamiento del sistema de tratamiento del agua, basado en las conclusiones de las dos etapas anteriores.
Plan de Producción Detallado
Para este tipo de proyectos, un requisito esencial es mantener una temperatura constante, idealmente entre 12 y 14 °C. Una temperatura moderadamente alta es ventajosa para asegurar una rotación relativamente rápida de los peces, pero no debe ser excesivamente elevada para evitar comprometer los parámetros de oxígeno, la concentración de CO2 y la salud general de los peces.
El aprovechamiento de calor residual, si estuviera disponible, puede generar beneficios económicos, aunque la ubicación de estos centros a menudo dificulta el acceso a tales recursos. En la mayoría de los casos, la incorporación de aguas profundas (preferiblemente de dos profundidades distintas) es ventajosa para aprovechar la variación natural de la temperatura. El uso de agua profunda asegura una necesidad de calor más constante y ofrece beneficios biológicos como una calidad de agua más estable, menor presencia de algas, menos bacterias patógenas y menos parásitos.
Para un centro de cultivo en tierra con RAS, que anualmente debe producir 1 millón de unidades de salmón de 1 kg, se establece un plan de producción que considera una temperatura constante de 12 °C, permitiendo que los peces crezcan de 55 g a 1 kg en 24 semanas. Se prevén cuatro ingresos de peces al año, con 261.500 unidades de 55 g por ingreso, considerando una mortalidad del 5%.
Lo más importante en el sistema de recirculación para criar TILAPIA: Filtro Biológico
Diseño y Dimensionamiento de Estanques
El plan de producción sienta las bases para calcular el tamaño y la cantidad de los estanques, así como el resto del diseño del centro. En un caso práctico, se seleccionaron un total de seis estanques de 750 m³. La elección de estanques de gran tamaño busca obtener ventajas operativas significativas y un costo de inversión reducido por m³ de volumen de cultivo. Además, contar con una cantidad suficiente de estanques es crucial para realizar las selecciones y traslados de peces previstos dentro del centro de cultivo.
El proceso de engorde se planifica de la siguiente manera:
- Peces esmoltificados de 55 g se ingresan en dos estanques de 750 m³.
- Después de 13 semanas, se clasifica y distribuye a los peces en tres estanques, momento en que alcanzan un peso promedio de 300 g.
- Tras 18 semanas, los peces se distribuyen en cuatro estanques para evitar densidades excesivamente elevadas. En este punto, se puede realizar una clasificación adicional si se desea.
- Los peces permanecen en cuatro estanques hasta su traslado a las jaulas marinas, habiendo alcanzado un peso promedio de 1 kg después de 24 semanas en el centro de cultivo en tierra.
La densidad máxima de cultivo proyectada es de 72 kg/m³, con una alimentación máxima diaria de 3.637 kg.
Dimensionamiento del Sistema de Tratamiento de Agua
Para el dimensionamiento del tratamiento del agua, se consideran tres procesos principales: la eliminación de partículas, la transformación del amonio en nitrato (nitrificación) y la eliminación del CO2. En estanques de gran tamaño, se requiere una etapa de bombeo donde el agua ingresa por gravedad a las unidades de eliminación de partículas, nitrificación y CO2. Las bombas están estratégicamente ubicadas bajo el filtro percolador y devuelven el agua a los estanques de peces.
Eliminación de Partículas
En el diseño de AquaOptima, la eliminación de partículas se inicia a nivel de estanque. Cada estanque está provisto de eliminadores de partículas y colectores de lodo. Este sistema permite remover el 50% del material suspendido en menos de cinco minutos desde que la partícula se asienta en el fondo del estanque hasta que ingresa al colector de lodo externo. Una eliminación tan significativa de partículas en esta etapa genera un gran ahorro en la siguiente fase del tratamiento, al permitir reducir el tamaño de los componentes para el tratamiento del agua. Para la eliminación adicional de pequeñas partículas de materia suspendida, se suele seleccionar un filtro Salsnes.
Nitrificación (Biofiltro)
Después de la eliminación de partículas, el agua ingresa al Biofiltro para la transformación del amonio. AquaOptima ha colaborado con KrügerKaldnes en el uso de la tecnología MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) como biofiltro. Este sistema, que típicamente consta de dos cámaras llenas de un biomedio de superficie amplia, se dimensiona calculando la superficie de biomedia requerida por las bacterias para transformar el amonio en nitrato. La capacidad de las bacterias para la descomposición del amonio depende del contenido de proteínas del alimento, la temperatura y la salinidad. El criterio principal para el dimensionamiento del biofiltro es mantener el nivel de Nitrógeno Amoniacal Total (TAN) por debajo de 1.5 mg/l en el estanque de peces. El flujo de agua y el tiempo de permanencia en el estanque de peces también son factores importantes en este cálculo.
Eliminación de CO2 y Oxigenación
La eliminación del CO2 se realiza mediante un filtro percolador tradicional. El Bio-blok es un medio adecuado para este propósito y, para una eliminación eficiente del CO2, es crucial contar con un buen suministro de aire. El cálculo de las dimensiones correctas del sistema de aireación, al igual que en el biofiltro, debe considerar la biomasa del estanque, la cantidad de alimento, el consumo de O2 y el flujo de agua. El sistema se dimensiona para que el valor máximo de CO2 en el estanque de peces esté por debajo de los 15 mg/l. La cantidad necesaria de agua para mantener este valor límite, o el tiempo de permanencia en el estanque, sería de 37 minutos cuando el centro de cultivo opera a su capacidad máxima. Se instala un oxigenador por cada estanque.
| Componente del Tratamiento de Agua | Parámetro/Sistema | Especificación |
|---|---|---|
| Biofiltro | Sistema | MBBR (mismo sistema para ambas cámaras) |
| Superficie de biomedia | aprox. 175 m² | |
| Eliminación de CO2 | Medio | Bio-Blok 80 |
| Superficie | Cuatro capas - aprox. 78 m² | |
| Tiempo de permanencia en estanque | 36 / 37.5 min | |
| Cantidad máxima de agua | 7.125 m³/h | |
| Oxigenación | Oxigenador por estanque |
Consideraciones Económicas y de Mantenimiento
La construcción de un centro de cultivo en tierra representa una inversión inicial mayor en comparación con el cultivo en jaulas abiertas. Por ejemplo, AquaOptima diseñó y entregó centros de cultivo en tierra para salmón Atlántico en China con una capacidad de 1.000 toneladas anuales, donde la inversión total se aproximó a los NOK 7.500 (US$ ~1.200) por m³ de volumen de cultivo. Adaptado a condiciones noruegas, esto equivale a unos NOK 10.000 (US$ ~1.500) por m³.
Una observación clave es que en un centro de cultivo en tierra, la densidad de peces puede ser hasta tres veces mayor que en sistemas abiertos, lo que permite prorratear el costo de inversión sobre una mayor producción de biomasa. No obstante, el costo de bombeo y el consumo de oxígeno implican un mayor costo de producción operativo. El costo de energía para el bombeo de agua, el calentamiento del agua y la producción de oxígeno puede representar cerca del 10% del costo de producción total para este tipo de centros.
Para el manejo eficiente de los ejemplares en cultivo, se utilizan sistemas tecnológicos y estrategias destinadas a maximizar el rendimiento. Esto incluye el control continuo de la calidad del agua, expresada en términos de sólidos suspendidos, concentración de O2 y CO2 disuelto, pH, Nitrógeno Amoniacal Total (TAN), desinfección, caudal y temperatura. Además, para garantizar el buen desarrollo de los ejemplares y altos estándares de bienestar animal, es fundamental realizar mantenimientos y limpieza continuos de los estanques de cultivo, especialmente para evitar la acumulación de fouling.
Ejemplo de Diseño: Piscicultura de Salmónidos en el Río Carén, Chile
Un proyecto de ingeniería para una piscicultura de salmónidos juveniles, instalada en el río Carén, Región de la Araucanía, Chile, ilustra el diseño práctico de estas instalaciones. El programa de producción se centró en la Trucha Arcoíris, especie resistente y bien adaptada al clima local.
Para estimar la producción anual de truchas, se consideró un flujo continuo de agua de 0.5 m³/s proveniente del río, una temperatura promedio de 13 °C y una entrega de alimento balanceado de 698.6 toneladas. El sistema de cultivo se diseñó con:
- 28 estanques de 56.25 m³
- 11 estanques de 33 m³
- 8 estanques de 6 m³
- Una sala de incubación
Estos estanques circulares son alimentados mediante un sistema de tuberías y válvulas. El vaciado y la limpieza de los estanques son automáticos, con una renovación completa del agua cada hora. El sistema hidráulico funciona por gravedad. La salida de las aguas utilizadas se realiza a través de canales de hormigón que se unen y descargan en el sistema de tratamiento. Desde este último, un canal restituye las aguas tratadas al río.
Para el diseño del sistema de tratamiento, se cuantificaron los caudales y las concentraciones de contaminantes, destacando los sólidos sedimentables provenientes de las fecas y el alimento no consumido como los más importantes. Se eligió como sistema más adecuado un Filtro Rotatorio, capaz de retener el 95% de los sólidos sedimentables mediante una malla de 70 µm. Estos sólidos se dirigen a un estanque de acumulación de lodos para su posterior retiro. El agua de este estanque se recircula al filtro para mejorar la eficiencia del sistema y concentrar aún más los lodos. El sistema de tratamiento se diseñó para cumplir con la normativa chilena vigente.
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