La capacidad de aireación instalada utilizada y la duración del funcionamiento del aireador, por día, suele ser mayor de lo necesario durante los dos tercios iniciales del cultivo, debido que no se realizan ajustes en función de la cantidad de biomasa de camarones.
El control de la concentración de Oxígeno Disuelto (OD), proceso esencial que permite verificar el rendimiento de la aireación, rara vez es realizado por los camaroneros. En este informe se examinan las técnicas de aireación utilizadas en los estanques de cultivo de camarón, se evalúa el diseño y el funcionamiento de los aireadores de brazo largo “fabricados en las granjas”, se calcula su consumo de energía de aireación por tonelada de camarones, y se compara con los aireadores eléctricos flotantes de 10 hp con ruedas de paletas de acero, con los aireadores eléctricos flotantes de 1 a 2 hp con ruedas de paletas de plástico, y con otro tipo de aireadores, concluyendo con algunas sugerencias para mejorar la eficacia de la aireación en la cría de camarones.
Comúnmente conocidos como aireadores de brazo largo funcionan con motores eléctricos de 2 a 5 hp o motores diesel de 7.5 a 16 hp. Estos aireadores están disponibles por fabricantes de aireadores como unidades prefabricadas, sin embargo, un gran número de aireadores de brazo largo a menudo se ensamblan a partir de piezas sueltas por los acuicultores en las granjas, a estos aireadores les denominamos “aireadores hechos en las granjas”.
Resultados
Aireadores de brazo largo
Para los aireadores de brazo largo, se colocaron bastidores con el motor y los dispositivos de reducción de velocidad se colocaron en las orillas de los estanques, bajo techos rudamente estructurados. La potencia se transfería de la transmisión a los ejes de los aireadores montados sobre flotadores. Durante el funcionamiento, el eje conductor presentaba una vibración considerable, visible desde un punto de vista lateral como un movimiento ascendente y descendente.
Aireadores Venturi
Los aireadores Venturi utilizados en combinación con los aireadores de brazo largo eran los originales de la marca Aire-O2 (Aireación Industries, Chaska, MN) o dispositivos similares fabricados en Tailandia y otros países asiáticos.
En este caso, una menor velocidad del eje disminuía la aspiración, lo que provoca una transferencia de oxígeno al agua con menor eficiencia que la obtenida por los Aire-O2.
Aireadores de difusor
La aireación por difusor también se utilizó en combinación con aireadores de brazo largo o con aireadores de brazo largo y un venturi.
Los sopladores liberaban aire en un tubo de plástico, de 15 cm de diámetro, instalado alrededor de las periferias de los estanques. Los difusores solían ser colocados, en una disposición radial hecha en la granja con ocho trozos de “manguera de remojo” de 30 cm de longitud y 2 cm de diámetro o anillos de “manguera de remojo” de 3.2 m de circunferencia.
DISCUSIÓN
Aireadores de brazo largo
Los aireadores de brazo largo, presentan los mismos tipos de paletas que se instalan habitualmente en los aireadores de rueda de paletas flotantes de fábrica. La eficiencia potencial de estos dos tipos de aireadores en la transferencia de la energía de entrada a los ejes del aireador, se comparará utilizando las eficiencias típicas de la parte móvil del aireador. La eficiencia global de la electricidad aplicada al motor para el funcionamiento de la rueda de paletas es potencialmente de un 46.5%.
Uso de la energía de aireación
“La principal especie de camarón que se produce en estanques aireados es el Litopenaeus vannamei, pero los datos sobre el uso de la energía en la aireación de los estanques pueden aplicarse a todas las especies y, en especial, a todas las especies de camarones peneidos.”
En el estudio de los aireadores de brazo largo eléctricos, frente a los diésel mencionado anteriormente, se utilizaron estanques de 0.48 ha con seis aireadores de brazo largo idénticos. Los resultados muestran que el rendimiento y los beneficios, tienden a ser mayores en los estanques con aireadores diesel. Esto se atribuyó a que los aireadores diesel proporcionaban una mejor circulación del agua.
Sin embargo, los motores diésel necesitan más mantenimiento que los motores eléctricos, ya que es necesario estar reponiendo el combustible y engrasando constantemente. Los motores eléctricos necesitan un mantenimiento mínimo y, en acuicultura, los aireadores eléctricos son más populares que los que utilizan motores diésel cuando se dispone de electricidad de red.
Las enfermedades son un problema común en la acuicultura del camarón, y cuando los estanques individuales o las granjas enteras se ven afectados por la enfermedad, el uso de energía de los aireadores aumentará porque la baja supervivencia conduce a un menor rendimiento.
Los datos de Mohanty (2001), revelan que un cultivo más largo da lugar a un mayor uso de energía por tonelada de camarones para la aireación. Las cosechas más largas pueden deberse a que los camarones crecen más despacio debido a que la calidad del agua se ve afectada o por que la temperatura del agua está fuera del rango óptimo.
Relación entre la producción y la capacidad de aireación instalada Hopkins et al. (1991) confirmaron, en su trabajo de investigación, que una relación de 550-600 kg/hp era suficiente para evitar una concentración de OD excesivamente baja, pero esta relación producción/hp no era siempre suficiente para evitar concentraciones de OD a primera hora de la mañana por debajo de 3.0 mg/L.
Las pruebas presentadas revelan que se instala más capacidad de aireación y se aplican más horas de aireación diarias de las que realmente se necesitan en muchas granjas de camarones.
Eficiencia de los aireadores
La capacidad de los aireadores, para transferir oxígeno al agua, se reporta como eficiencia de aireación estándar (SAE). En la práctica, un aireador no transfiere tanto oxígeno como sugiere su SAE. La razón principal es que la tasa de transferencia de oxígeno disminuye rápidamente a medida que aumenta la concentración de OD.
La tasa de transferencia de oxígeno también disminuye ligeramente en respuesta a una mayor salinidad o a una mayor concentración de sólidos en suspensión, y aumenta con una mayor temperatura del agua.
La experiencia de los autores de este artículo con el cultivo de camarón en Asia sugieren que no hay una práctica generalizada de monitoreo de OD, y pocas granjas camaroneras incluso tienen medidores de OD. Esto ha dado como resultado la instalación de una capacidad sobrada de aireación en los estanques en Asia, muy probablemente para proteger los cultivos contra inesperadas concentraciones bajas de OD en ausencia de monitoreo constante de OD para verificar la efectividad de la aireación.
El indicador SAE puede ser útil para seleccionar aireadores eficientes y disminuir la capacidad de aireación instalada innecesaria.
Circulación del agua en los estanques aireados
Los aireadores también hacen circular el agua del estanque, y esta circulación tiene varios efectos. El flujo de agua lejos del aireador evita la formación de una zona en la que la concentración de OD está cerca de la saturación e impide la eficacia del aireador para transferir oxígeno. La circulación del agua también mezcla el OD dentro del estanque y mueve el agua oxigenada por el fondo del estanque, lo que es especialmente importante en el caso de los camarones que pasan mucho tiempo en el fondo del estanque.
Sin embargo, las corrientes de agua pueden provocar la erosión de los fondos de los estanques revestidos de tierra, lo que es perjudicial para los terraplenes de los estanques, aumentando la frecuencia de su mantenimiento para retirar los sedimentos de los estanques.
“Las enfermedades son un problema común en la acuicultura del camarón, y cuando los estanques individuales o las granjas enteras se ven afectados por la enfermedad, el uso de energía de los aireadores aumentará porque la baja supervivencia conduce a un menor rendimiento.”
Problemas de diseño de los aireadores de acuicultura
La cantidad de oxígeno transferida aumentó con una mayor profundidad de la punta de la paleta del aireador y una mayor velocidad, pero el uso de energía también aumentó a un ritmo mayor. La circulación del agua es beneficiosa en los estanques aireados, y la circulación del agua mejora con una mayor profundidad de la punta de la paleta. La velocidad de la rueda de paletas para un SAE óptimo aumentó en función de la disminución del diámetro de la rueda de paletas, mostrando que la velocidad angular de la punta de la paleta era un factor que controlaba la transferencia de oxígeno.
Escalonamiento del funcionamiento diario del aireador
En términos generales, durante un día medianamente soleado, los estanques suelen estar en o cerca de la saturación de OD o incluso sobresaturados de OD desde las 10:00 a.m. hasta las 4:00 p.m., lo que sugiere que no es necesaria la aireación. Sin embargo, los camarones viven en el fondo del estanque o cerca de él, y es deseable cierta aireación durante el día para mantener la circulación de agua oxigenada sobre el fondo.
Al principio del periodo de engorde, se necesita menos aireación debido a la menor demanda de oxígeno. No obstante, muchos camaroneros hacen funcionar la mitad de la capacidad de aireación instalada o más durante el día a lo largo de todo el período de cultivo, y por la noche suelen funcionar todos los aireadores.
Estimación de la capacidad de aireación instalada para un estanque
Aparte de la concentración mínima aceptable de OD, los demás factores son condiciones externas variables controladas principalmente por la velocidad del viento, la radiación solar, la temperatura del agua, las concentraciones de nutrientes, la concentración de materia orgánica en los sedimentos y la tasa de intercambio de agua.
Una forma práctica de llegar a una capacidad de aireación adecuada para un estanque determinado es basarse en el objetivo de rendimiento del estanque en el momento de la cosecha, la superficie del agua del estanque, la relación prevista entre el rendimiento y la potencia del aireador, y la potencia de los aireadores.
“Las pruebas presentadas revelan que se instala más capacidad de aireación y se aplican más horas de aireación diarias de las que realmente se necesitan en muchas granjas de camarones.”
Emisiones de dióxido de carbono por aireación y energía incorporada
El uso medio de aireación de 19,8 GJ/t (Giga Joules por tonelada) de camarón producido se obtuvo principalmente con aireadores eléctricos, y las emisiones de carbono de los aireadores diésel que dan lugar al mismo uso de energía por tonelada de camarón serían ligeramente inferiores.
Sin embargo, esto no significa que los aireadores de brazo largo de diésel sean tan eficientes energéticamente como los eléctricos.
Esto es porque la energía diesel se usa solo en los aireadores de brazo largo para los cuales los datos de eficiencia de transferencia de oxígeno no se han calculado.
Los valores de uso de energía en esta evaluación son para uso directo de energía. La energía incorporada por unidad de electricidad es mayor que para una cantidad igual de energía producida por el combustible diesel, y esto influiría en la comparación del total (directa más la energía incorporada) entre motores y motores diesel.
COMENTARIOS FINALES
La adopción de aireadores de fábrica disminuiría el uso de energía en las granjas que actualmente utilizan aireadores de brazo largo “fabricados en la granja”, y en particular los que funcionan con motores diesel.
Por último, se podrían construir aireadores más eficientes energéticamente si los fabricantes utilizaran la información disponible para mejorar la SAE de los aireadores. Parece razonable esperar que un esfuerzo serio por parte del sector de la cría de camarones podría reducir el uso medio de energía para la aireación
a 8 GJ/t o menos.
Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “Aerator energy use in shrimp farming and means for improvement. ” escrito por Claude E. Boyd y Aaron A. McNevin. La versión original fue publicada en Octubre de 2020 a través Journal of the World Aquaculture Society. Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1111/jwas.12753
