sistemas recirculacion acuicultura
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MASTER EN ACUICULTURA Y PESCAUCA, Campus Río San Pedro, Puerto Real
8 de enero a 30 de junio de 2008
MASTER EN ACUICULTURA Y PESCAMASTER EN ACUICULTURA Y PESCAUCA, UCA, CampusCampus Río San Pedro, Puerto Real Río San Pedro, Puerto Real
8 de enero a 30 de junio de 20088 de enero a 30 de junio de 2008
Sistemas de Recirculación en AcuiculturaSistemas de Recirculación en AcuiculturaSistemas de Recirculación en Acuicultura
16 / 04 / 2008, 16:30 – 18:30
Salvador CÁRDENASJefe del Departamento de Producción
IFAPA, Centro El ToruñoApdo. 16, El Puerto de Santa María
Salvador CÁRDENASJefe del Departamento de Producción
IFAPA, Centro El ToruñoApdo. 16, El Puerto de Santa María
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Definición de RAS
Los Sistemas de Recirculación en Acuicultura (RAS) pueden ser definidos como sistemas que incorporan tratamientos y reutilización de agua, en los que se
renueva menos del 10% del volumen total
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Ventajas del RAS• Flexibilidad en la selección del emplazamiento con la
posibilidad de localizar los cultivos cerca del mercado• Reducción de uso del suelo y agua (*)• Disminución de los costos energéticos (*)• Control completo del agua (pH, salinidad, Tº, O2,, etc)
(*)• Reducción de los vertidos orgánicos de los cultivos• Bioseguridad (desinfección de los cultivos y vertidos)• Control de la biomasa piscícola con la posibilidad de
mayores cargas en los cultivos: 60-120 kg/m3
• Posibilidad de liberar los peces en cualquier época del añocon el tamaño deseado
• Calidad constante para el mercado• Posibilidad de integrar los cultivos con otras actividades
(p.e.: cultivos asociados, cultivos hidropónicos, irrigación)
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Requerimientos de Agua/Suelo
111001.340.000O. niloticusen RAS
16017711.000 –21.340
4.200 –11.000
Peneidos en estanques
2.1009210.000150.0000.mykiis gairdneri en
tanques
4004483.000 – 5.0003.000I. punctatusen estanques
2107721.00017.400O. niloticusen estanques
TASA DE USO DEL AGUA
TASA DE USO DEL SUELO
CONSUMO AGUA (l/kg)
PRODUCCIÓN (kg/ha/año)
ESPECIES y SISTEMA
Phillips et al. (1991) en Timmons et al. (2001)
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Ahorro Energético(Producción de 100.000 alevines de lubina de 1 g)
0
50
100
CircuitoAbierto
CircuitoCerrado
%
Mano de Obra Larvas Energía Alimento
Blancheton, 2000
0
27
54
CircuitoAbierto
CircuitoCerrado
%
Bombeo Calentamiento
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Sistemas de Engorde
Tanques en Circuito Cerrado (RAS)
Tanques en Circuito Abierto (FAS)
JaulasTanquesEstanquesRecinto
ControlTotal
ControlTotal
ControlTotal
ControlTotal
ControlTotal
Alevines
ControlTotal
PosibleControl
Sin control
Sin control
Sin controlBacteria y Parásitos
Controltotal
PosibleControl
Sin control
DifícilControl
Sin controlPredadores
Sin control
Sin control
Sin control
Sin control
SEMIINTENSIVO
ControlTotal
DifícilControl
Sin control
Sin controlTemperatura
ControlTotal
Sin controlSin control
Sin controlRenovación del agua
ControlGlobal
CondicionesNaturales
PosibleControl
PosibleControl
Sin control
Sin controlDesechos Particulados
PosibleControl
PosibleControl
Sin control
Sin controlDesechosSolubles
INTENSIVOEXTENSIVO
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Otras Características del RAS
• Es el sistema de cultivo super-intensivo más utilizado en acuicultura
• RAS necesita de una mayor inversión económica que otros sistemas de producción
• Métodos principales: separación de sólidos, aireación, separación de coloides, biofiltración
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Procesos de la Recirculación
TANQUES DE CULTIVO
Separación de Coloides
Fraccionador de espuma
Oxigenación
Oxígeno líquido
Desgasificadores
Separación de Sólidos
Desbastado
Sedimentación
Filtros de arena
Filtros de malla
Biofiltración
Filtros sumergidos
Filtros de percolación
Filtros rotatorios
Filtros de lecho
Desinfección
Rayos Ultravioletas
Ozono
Sistemas mixtos
Tratamiento térmico
Calentadores
Enfriadores
Bombas de calor
Aireación
Electrosoplantes
Difusores de aire
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Funcionamiento Básico• Clarificación primaria = eliminación de sólidos
- Sedimentación, debastado, filtración mecánica- Clarificación antes de la biofiltración
• Biofiltración = nitrificación y desnitrificación• Clarificación secundaria (espumador) = eliminación de
floculantes biológicos (coloides)• Adición de aire / oxígeno para soportar los peces y las
bacterias del biofiltro
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Componentes Básicos
• Infraestructura básica– Caseta de bombeo– Grupo electrógeno– Electricidad trifásica– Almacén de pienso– Suministro de oxígeno– Edificio
• Componentes del Sistema– Tanques– Oxígeno– Fraccionador de espuma– Filtro mecánico (FM) – Filtro biológico (FB)– Calentadores / Enfriadores– Esterilizadores – Iluminación– Sistemas de control (opcional)
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Clasificación de los Componentes
• Primarios– tanques– bombas – fraccionador de espuma (*)– FM (*)– FB (*)
• Secundarios– oxígeno– calentadores/enfriadores– esterilización
• UV
• ozono
– Iluminación– otras bombas
(*) información detallada
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Tanques
• Criterios– no tóxicos– durables– facilmente limpiables
• Materiales– fibra de vidrio– hormigón– plástico– PVC
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Bombas
• Tipos– bombas de presión– airlift
• Propósitos– recircular el agua a través del sistema
– usualmente colocadasdespués del biofiltro
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Aireación / Oxígenación
• Electrosoplantes + Difusores
• Bomba con venturi
• Torre• U-tubos• Conos
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Esterilizadores
• Tipos– rayos utravioletas– ozono (*)
• Función– desinfección (agua nueva, agua circulante y/o efuentes)
– (*) oxidar los compuestos orgánicos disueltos (nitrito a nitrato)
– (*) 10-15 g de ozono por kg de pienso son suficientes
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Bombas de Calor / Calderas
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Otros Componentes
• Iluminación– bajos niveles de iluminación reducen el estrés en los peces
• Sistemas de control
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Tratamientos del Agua
• Físicos: desbastado, sedimentación, centrifugación, filtración de arena, control de la temperatura, esterilización UV, filtración de cartuchos, filtración con bolsas
• Químicos: fraccionador de espuma, aireación, inyección de oxígeno, control de la salinidad, carbon activo, control del pH, osmósis inversa, desgasificación, intercambio iónico, ozonación
• Biológicos: nitrificación, desnitrificación
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Caracterización de los Sólidos
• Todos los contaminantes en los efluentes, exceptolos gases disueltos, contribuyen a la presencia de sólidos
• Sólidos = constituyentes orgánicos + inorgánicos• Los sólidos bloquean las tuberias, aumentan el consumo de oxígeno, saturan los equipos de filtración
• Cuando se descomponen, los sólidos orgánicos consumen oxígeno y liberan NH3/NH4
+-N• El 70% del NH3/NH4
+-N en los vertidos esta asociado con los sólidos orgánicos (no excretado como N líquido)
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Clasificación de los Sólidos
• Los materiales sólidos se clasifican en: sedimentos, suspendidos, coloidales o disueltos
• La mayoría de los sedimentos tienen > 10 µM
• Las partículas suspendidas son atrapadas en membranas de 1 µM
• Las partículas disueltas consisten en algunos iones y moléculas orgánicas e inorgánicas
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Tamaño de las Partículas
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Tratamientos Físicos:Filtros de Tambor
• Sencillo, metódo tradicional, pre-tratamiento previo al tratamiento primario
• Colocado a lo largo del flujo de agua• Los filtros de tambor finos se usan también en los
tratamientos terciarios• Los materiales estan constituidos por fibras• El coste se incrementa cuando decrece el tamaño de la
malla• Separados estáticos vs. rotarios (0,25 a 1,5 mm;
alrededor de 2-9 litros por minuto por milímetro cuadrado; eficiencia de eliminación del alrededor del 5-25%)
• Los filtros rotatorios para sólidos finos tienen un 50-70% de efiacia para partículas entre 15-60 µM
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Tratamientos Físicos: Filtros de Tambor
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Tratamientos Físicos: Separación de Sólidos Gravitacional
• Los vertidos son primeramente tratados mediante una sedimentación sencilla (tratamiento primario)
• Como ocurre con los estanques de cultivo, el criterio de diseño consiste en una sección longitudinal, ralentización del flujo, profundidazación del tanque y descarga mediante rebosamiento
• Los depósitos de sedimentación ideales no existen en el mundo real debido a la gran variedad de tamaños de las partículas, composición, etc.
• Cuando la velocidad de sedimentación es conocida, las dimensiones básicas pueden ser estimadas
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Tratamientos Físicos: Filtros Granulares
• También conocidos como filtros de “arena”• Criterios de fabricación: tipo de fibra del continente, procedimientos de operación, características de los vertidos, características del medio filtrante
• Otros: tiempo del colmatación, facilidad de contralavado, presión máxima admitida
• La mayoría dispone de un medio filtrante sencillo: un tipo de arena o tamaño de partícula
• Se pueden clasificar como filtros de arena lentos o rápidos
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Tratamientos Físicos: Filtros Lentos de Arena
• Usualmente construidos por el usuario, a cielo abierto
• Las flujos son lentos, 0,6-0,7 litros por segundo /m2
• Tamaño de partícula: 30 µM max• Por esta razón necesitan más
superficie• Aprovechan el desnivel para
establecer un flujo gravitatorio• El agua limpia sale por el desagüe
del fondo
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Tratamientos Físicos: Filtros Rápidos de Arena
• Cerrados, unidades bajo presión• Flujos altos• Los contralavados suelen ser automáticos
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Tratamientos Químicos: Fraccionador de Espuma
• También conocido como: separador de urea, separador de proteínas, separador de coloides, espumador, etc.
• Elimina las sustancias coloidales: proteínas• Los compuestos son adsorbidos en la superficie de las
burbujas y sacadas fuera del sistema• La espuma acumulada en la extremo superior de la columna
de agua es expulsada por rebosamiento
• Beneficios: reduce la saturación de los filtros, elimina compuestos de alto peso molecular (p e., proteínas), incrementa la claridad del agua, incrementa la aireación del agua, incrementa la estabilización del pH (elimina los ácidos orgánicos)
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Fraccionador de Espuma
IFAPAIFAPA
INNOVAQUAINNOVAQUA
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Fraccionador de Espuma
• Para una máxima eficiencia los surfactantes en el agua deben mezclarse con las burbujas en la colunma de agua del espumador
• Burbujas pequeñas = más contacto(> relación superficie/volumen)
• El diámetro de la burbuja ideal es0,8 mm
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Biofiltración
Proteína del alimentoPez
Restos fecalesy de pienso
Productos de desechometabólicos
Plantas
NH3
NH4+
NO2-
NO32-
N2
Liberación a la atmósfera
Nitrobacter sp.
Nitrosomonas sp.
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Productos de Desecho Metabólicos
Lupatsch & Kissil (1998)
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Biofiltración• La filtración biológica, en sentido amplio, se refiere a las técnicas de filtración que utilizan organismosvivos para eliminar alguna sustancia en unasolución acuosa
• Los organismos vivos pueden ser: bacterias, algas, plantas superiores (principalmente cultivos hidropónicos)
• La filtración biológica, de la que vamos a hablar aquí, se refiere a la eliminación de amonio, nitrito y nitrato mediante bacterias
• Conclusion general: después del oxígeno, el amonio a menudo se convierte en un factor limitante para el éxito del RAS
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Cinética de la Biofiltración• Repaso rápido:
– Amoniaco (NH3) y Nitrito son tóxicos para los peces a concentraciones bajas• Amonio Total (NH3 + NH4
+)– Dorada y Lubina: > 2 ppm
• Amoniaco (NH3)– Salmónidos: > 0,002 ppm– No salmónidos: > 0,01 ppm– Especies marinas: > 0,05 ppm
• Nitrito (NO2-)
– Dorada y Lubina: > 2 ppm– Nitrato (NO3
2-) es considerado poco tóxico (hasta 400 mg/L)• Dorada y Lubina: > 100 ppm
• Todas las conversiones son aeróbicas (p.e., requieren oxígeno)• Bajo [O2] = desnitrificación y posible perdida de N del agua de
cultivo• ¿Podría la desnitrificación, sola, funcionar? Posiblemente, pero
no es eficaz desde un punto de vista económico
![Page 35: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/35.jpg)
Cinética de la Biofiltración
![Page 36: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/36.jpg)
Porcentaje de NH3 en Función de la Tª y el pH sobre Amonio Total (TAN)
EJEMPLO: Para obtener la concentración de NH3 en agua a pH 8.4, 28°C y 2 mg/L de TAN: 2 mg/L x 15.0 (de la tabla) / 100 = 0.3 mg/l de NH3
Boyd (1982)
pHpH TEMPERATURA ( TEMPERATURA ( °°C)C)
8 12 16 20 24 28 32
7.0 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 1.0 8.0 1.6 2.1 2.9 3.8 5.0 6.6 8.8
8.2 2.5 3.3 4.5 5.9 7.7 10.0 13.2
8.4 3.9 5.2 6.9 9.1 11.6 15.0 19.5
8.6 6.0 7.9 10.6 13.7 17.3 21.8 27.7
8.8 9.2 12.0 15.8 20.1 24.9 30.7 37.8
9.0 13.8 17.8 22.9 28.5 34.4 41.2 49.0
9.2 20.4 25.8 32.0 38.7 45.4 52.6 60.4
9.4 30.0 35.5 42.7 50.0 56.9 63.8 70.7
9.6 39.2 46.5 54.1 61.3 67.6 73.6 79.3
9.8 50.5 58.1 65.2 71.5 76.8 81.6 85.8
10.0 61.7 68.5 74.8 79.9 84.0 87.5 90.6
10.2 71.9 77.5 82.4 86.3 89.3 91.8 93.8
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Equilibrio NH4+ / NH3 en
función del pH
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Cinética de la Biofiltración
• En la nitrificación intervienen bacterias quimioautotrofas, autotrofas quimiosintéticas o quimiolitotrofas
• Las bacterias obtienen la energía de compuestosinorgánicos en vez de los orgánicos
• El carbono es aportado por el CO2 y el hidrógeno del agua, del amonio o de la atmósfera
• 400 especies de bacterias están implicadas en la oxidación del Amonio: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosocystis, Nitrosoglea (principalmente Nitrosomonaseuropea y monocella)
• Nitrito: Nitrobacter sp. y Nitrocystis sp.
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Cinética de la Biofiltración
• Oxidación del amonio a nitrito:– NH4
+ + 1,5O2 � 2H+ + H2O + NO2-
– Nitrosomonas sp. solamente puede utilizar el amonio NH4
+
– La energía derivada de este proceso es usada para asimilar el CO2
• Oxidación de nitrito a nitrato:– NO2
- + 0,5O2 � NO32-
– La energía liberada en ambas reacciones es utilizada para el crecimiento celular
– La generación de energía no es muy eficiente: el tiempo de generación es de 10-12 hr
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Cinética de la Biofiltración
• Por cada gramo de NH4+-N oxidado a NO3-N, se
consumen 4,57 g de O2 y 7,13 g de CaCO3
• Además, se producen 8,59 g de H2CO3 (ácidocarbónico), 0,17 g de masa celular, 4,43 g de nitratos, 3,73 g de agua y 5,97 g de CO2
• Así: la nitrificación es un proceso acidificante (p.e., hay que estar atento al descenso del pH)
• Con la excepción del intercambio iónico, ningúnotro proceso químico, físico o biológico ha demostrado ser tan efectivo en la eliminación del amonio
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Utilización de los Biofiltros• Los biofiltros en los sistemas de producción acuícola solamente se llevan estudiando desde hace 25 años
• Los primeros tipos usados fueron los filtros sumergidos, pronto reemplazados por los filtrosde percolación, aunque los mismos principios se aplican a todos los biofiltros
• Varios tipos: sumergidos, percolantes, rotatorios (biodiscos y biotambores), lechosfluidos, lechos flotantes
• Los biofiltros sumergidos son sencillos y hansido tomados de la industria de tratamiento de efluentes, pero resultan ser menos eficientes que los percolantes
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Biofiltros Sumergidos
• Son filtros con flujo descendente (de arriba a abajo)
• Relegados a sistemas de cultivo sencillos• Las bacterias crecen como una película en la superficie
del medio filtrante• El medio filtrante esta continuamente sumergido
• La mayoría de los medios usados son: piedra caliza(mejora el pH), conchas de ostras, conchas de almejas, coral triturado, modulos de plástico o cerámica, anillosde vidrio o plástico, incluso redes de pesca
• Las partículas deben ser más grandes de 19-25 mm o se colmatarán los filtros
![Page 43: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/43.jpg)
Biofiltros Sumergidos
ENTRADA
SALIDA
Nivel del agua
Medio filtrante
FILTRO SUMERGIDO
Nivel del agua
![Page 44: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/44.jpg)
Biofiltros de Percolación
• Diseño similar a los sumergidos con una gran diferencia: el medio filtranteno esta sumergido
• Las bacterias estan adheridas a un medio filtrante humedecido y en un ambiente semi-aeróbico
• Raramente se colmatan• Solamente funcionan en flujo
descendente• El medio filtrante consiste en módulos
de plástico (ligeros, gran superficie)• La arena no puede ser usada por su
escasez de huecos
ENTRADA
SALIDA
Medio filtrante
Aspersor
FILTRO DE PERCOLACIÓN
![Page 45: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/45.jpg)
Biofiltros Sumergidos vs. Percolantes
![Page 46: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/46.jpg)
Medios Filtrantes de Percolación
![Page 47: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/47.jpg)
Biofiltros Rotatorios• También conocidos como biocontactores
rotatorios (RBC), biodiscos o biotambores
• Biodiscos: serie de discos (diámetro: 1,2 m) montados en un eje horizontal
• El 40% de la superficie del disco esta sumergido permanentemente, mientrasel eje y los cojinetes estan por encima del nivel del agua
• Los discos estan separados uno del otro por una distancia mínima de 13 mm
• La mayoría de los discos están construidos en forma de láminas planaso coarrugadas de fibra de vidrio o plástico
ENTRADA
SALIDA
FILTRO ROTATORIO
Nivel del agua
Dirección de rotación
Medio filtrante rotatorio
![Page 48: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/48.jpg)
Biodiscos
• Velocidad de rotación: 2-6 rpm• Con una potencia de 0,25 C.V. se pueden mover biodiscos de 1,2 m de diámetro a una velocidad de 3-4 rpm
![Page 49: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/49.jpg)
Biotambores
• Los biotambores son variantes de los biodiscos
• Cilindros llenos de medio filtrante = más superficie
• Desventaja: se necesita más energía para la rotación
![Page 50: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/50.jpg)
Bioreactores de Lecho Fluido
• El contenido esta dentro de un tubovertical de plástico
• La arena esta soportada por gravilla sostenida por un plato oerforado
• El medio filtrante permanece en suspensión gracias al flujo ascendente del agua
• Usualmente impulsada a presión por una bomba
• Solamente usada para la transformación del NH3 (no de los sólidos)
• El criterio principal de diseño debe contemplar un flujo ascendente elevado y la demanda de oxígeno
• La capacidad es 10 x la de los bioflitros estáticos
Desventaja: requiere una flujo ascendente fuerte (Q > 230-250 lpm/m2)
ENTRADA
FILTRO DE LECHO FLUIDO
SALIDA
Arena fluidizada
Base perforada
![Page 51: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/51.jpg)
Bioreactores de Lecho Flotante• También conocido como biofiltros de
bolitas• Baja densidad del medio filtrante
• Utilizan múltiples bolitas de 2-4 mm en flujo ascendente a presión
• Las bolitas flotan por encima del puntode inyección del agua
• Capaz de capturar sólidos y biolfiltrar• Atrapan las partículas en suspensión
mientras aumentan la nitrificación• Pueden nitrificar 270 mg TAN por m2
por día
• 1 m3 de bolitas pueden proporcionarun tratamiento completo del agua con los desechos generados por 12-16 kg de alimento por día (400-530 kg peces/m3 medio filtrante)
ENTRADA
FILTRO DE LECHO FLOTANTE
SALIDA
Base perforada inferior
Base perforada superior
Bolitas de plástico de 2 a 4 mm
Agua
Agua
![Page 52: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/52.jpg)
Factores Físicos que Influyen en la Biofiltración
• La luz solar directa o cualquier otra fuente de rayos UV inhibe la actividad nitrificante de las bacterias. Por tanto, es mejor mantener el biofiltro en completa oscuridad
• Sólidos en Suspensión (SS) < 20 ppm• Superficie necesaria para la nitrificación: 100 m 2 de
superficie filtrante por kg de pienso por día• Temperatura óptima para la nitrificación: 30-35 ºC.
Como la mayoría de los cultivos piscícolas operan a temperaturas más bajas, lo mejor es mantener la temperatura en el intervalo óptimo para el crecimientode los peces. Este efecto se puede cuantificar:– RAR (%) = 45 + 2,73 Tº (ºC), donde RAR es la tasa de eliminación de amonio, % relativo a 20 ºC
– La nitrificación a 10 ºC es el 72 % de la tasa a 20 ºC y a 30 ºC la tasa es del 127 % de la tasa a 20 ºC
![Page 53: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/53.jpg)
Factores Químicos que Influyenen la Biofiltración
• pH: la inhibición de la nitrificación comienza por debajode pH = 7
• pH óptimo > 7,0
• NH3 inhibe Nitrosomonas sp. y Nitrobacter sp. a 10-150 y 0,1-1,0 mg/L, respectivamente
• O2: efluente del biofiltro > 2,0 mg/L
• Alcalinidad: 20-50 mg/L• Salinidad: el normal en los intervalos de cultivo, sin
cambios bruscos. La salinidad afecta a la capacidad nitrificante cuando se inoculan bacterias procedentes de agua dulce. Es mejor usar bacterias procedentes del medio marino o estuárico
![Page 54: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/54.jpg)
Arranque del Biofiltro• Requiere varias semanas para que sea completamente
funcional (a 30 ºC: 3-4 semanas; a 10 ºC: 3 meses)• Los animales heterótrofos consumen materia orgánica
liberando amoniaco, el amonio permite el crecimiento poblacional de Nitrosomonas sp. (10-14 días)
• El tiempo total requerido para convertir NH3 a NO32- es de 30-
100 días (media = 45 días)• Las adiciones graduales de los heterotrofos permiten un
incremento lento del NH3 en el sistema (3-5 días entre adiciones)
• Se puede usar agua y medio filtrante húmedezido procedentede otros biofiltros (81% más rápido)
• Los inoculantes artificiales no son tan eficientes como los medios húmedos
![Page 55: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/55.jpg)
Procedimientos para la Activación del Biofiltro
Estabular los animales y comenzar su alimentación; controlar TAN y Nitrito estrechamente
9
40 a 80 mg NH4HCO3/kg pienso
Continuar añadiendo NH4HCO3 hasta que el nitrógeno añadido diariamente sea equivalente a ¼ a ½ de la carga de amonio total esperada de la alimentación de los peces
8
(como paso 1)Cuando TAN < 5 ppm, añadir NH4HCO37
Medir TAN y Nitrito diariamente6
(como paso 1)Repetir paso # 35
Medir TAN cada 2 –3 días4
(como paso 1)Cuando TAN < 5 ppm, añadir NH4HCO3 para obtener 10 a 20 ppm
3
Medir TAN cada 2 –3 días2
53 a 106 mg NH4HCO3
por litroEstablecer una concentración de amonio total (TAN) de 10 a 20 ppm
1
COMENTARIOSPROCEDIMIENTOPASO
![Page 56: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/56.jpg)
Evolución de la Nitrificación (20 ºC)
NH3 + NH4+ NO2
-
NO32-
Activación de Nitrosomonas sp. Activación de Nitrobacter sp.
A veces puede alcanzarse una situación estabilizada debido a la renovación del agua
Situación estabilizada
Amonio Total
Nitrito
Nitrato
0 6 13 19 26 32 39 45 52 58
Día
0
4
8
12
16
20
24
Co
nce
ntr
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pp
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gen
o
![Page 57: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/57.jpg)
Desnitrificación(Biofiltros aeróbios/anaeróbios)
• Función: reducir nitrato a nitrógeno gaseoso
NONO33-- + 5/6 CH+ 5/6 CH33OH 1/2 NOH 1/2 N2 2 + 5/6 CO+ 5/6 CO2 2 + 7/6 H+ 7/6 H22O + OHO + OH--
PseudomonasPseudomonaspH < 7
• Efectos secundarios
– producción de H2S (olor a huevos podridos)
– cuando se detecta este olor podremos considerar que se ha llegado a valores letales, entonces debemos renovar rapidamente para eliminarlo
– en los filtros anaeróbios se puede eliminar colocando planchas de hierro dulce u oxidado
![Page 58: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/58.jpg)
Preguntas y Recomendaciones
• Preguntas:– ¿que método es el mejor?– ¿y cual más económico?
• Recomendaciones:– Lo más sencillo posible– No gastar en lujos– Invertir en bombas y filtros– Buscar proveedores de confianza– No intentar inventar la rueda
![Page 59: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/59.jpg)
Ejemplos Realesde
Sistemas de Recirculación
![Page 60: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/60.jpg)
RAS en Cría Larvaria (Mediterráneo)
Características del sistema
Características del
cultivo
Filtro de mallaFiltro de arena
1-5 g40 mgPeso final
Desinfección UVA0,40,4Carga inicial (kg/m3)
Calentamiento/Enfriamiento
9040Limpieza (días)
90
30
Alevines
Desgasificador (CO2)40Duración (días)
Biofiltro4Carga final (kg/m3)
OxigenaciónAireación
AlevinesLarvasLarvas
Blancheton, 2000
![Page 61: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/61.jpg)
RAS en Preengorde(Mediterráneo)
cada cicloLimpieza
Características del sistemaCaracterísticas del
cultivo
Filtro de malla
Desinfección UVABiofiltro
Desgasificador(CO2)
Calentamiento/EnfriamientoControl del pH
Oxigenación
10 – 150Peso final(g)
10Carga inicial (kg/m3)
1 - 6Duración(meses)
50 – 80Carga final(kg/m3)
Blancheton, 2000
![Page 62: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/62.jpg)
RAS en Engorde (Mediterráneo)
cada cicloLimpieza
Características del sistemaCaracterísticas del
cultivo
Filtro de malla
Desinfección (UVA, O3)
Biofiltro nitrificador grandeBiofiltro desnitrificador (opcional)
Desgasificador(CO2)
CalentamientoEnfriamiento
Control del pH
Oxigenación
200 – 1.500Peso final
(g)
> 25Carga inicial
(kg/m3)
1 – 2Duración
(años)
> 100Carga final
(kg/m3)
Blancheton, 2000
![Page 63: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/63.jpg)
RAS en Europa
--452Anguilla anguillaGRAN BRETAÑA
--60011Anguilla anguillaGRECIA
--3005Anguilla anguillaALEMANIA
--1603Anguilla anguillaBÉLGICA/LUX
19863402Anguilla anguillaESPAÑA
19852.70026Anguilla anguillaDINAMARCA
----
1990
25200--
111
Anguilla anguilla
Dicentrarchus labrax
Scophthalmus maximus
FRANCIA
--
6024
Nº GRANJAS
1985--Salmo salarNORUEGA
1985-19904.0005.000
Anguilla anguilla
Clarias gariepinus
HOLANDA
AÑOPROD. (Tm.)ESPECIESPAÍS
![Page 64: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/64.jpg)
Producción de Lubina(Francia)
70-10030-60Carga (kg/m3)
Alimentación autodemanda, oxigenación y emergencias
Alimentación automática,
oxigenación y emergencias
Otras
21,519Temp. media (ºC)
0,5-1,5 m3 por kg de alimento
150 m3 por kg de alimento
Renovación
especifica
4001.600Volumen (m3)
70100Prod. Anual (Tm)
Circuito cerrado
(RAS)
Circuito abierto
(FAS)
Blancheton, Gasset y Eding, 2004
![Page 65: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/65.jpg)
Producción de Rodaballo (Francia)
2020 – 100Peso inicial (g)
1.500 – 1.800900 - 1.100Peso final (g)
7065 – 70Carga (kg/m3)
8 - 910 - 15Mortalidad
1,0 – 1,11,3Factor de conversión
100500 - 1200Renovación (%/día)
10020 - 50Recirculación (%/h)
12 - 186 - 24Temp. media (ºC)
Circuito cerrado(RAS)
Circuito abierto(FAS)
Lavenant, De La Pomelie y Paquotte, 2004
![Page 66: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/66.jpg)
RAS con Tilapia (Israel)
0,87SGR (%)
81,1Carga (kg/m3)
501Peso final (g)
4868Biomasa (kg)
2,03Factor de conversión
95Supervivencia (%)
28Peso inicial (g)
0,19Consumo de agua (m3/kg)
4,1Renovación (%/día) V. Tanques: 60 m3
V. Filtros: 40 m3
Tiempo de retención en los
tanques: 1 h
Tiempo de retención en los
filtros: 5 h
331Cultivo (días)
ComponentesParámetrosde producción
Van Rijn, 2001
![Page 67: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/67.jpg)
RAS con Dorada (Israel)
100100Volumen cultivo (m3)
99
78
0,67
86 / 330
250
1,8
35-40
800
200
Circuito abierto
(FAS)
0,54SGR (%)
94Carga final (kg/m3)
86 / 490Peso inicial/final (g)
1,8Factor de conversión
95Supervivencia (%)
250Densidad inicial (nº/m3)
3,5-4,0Consumo de agua (m3/kg)
80Renovación (%/día)
322Cultivo (días)
Circuito cerrado
(RAS)
Mozes et al., 2003
![Page 68: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/68.jpg)
Sistemas de Recirculación en el IFAPA Centro El Toruño
![Page 69: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/69.jpg)
Cronología
Mejora de los efluentesRuditapes philippinarum-Argyrosomus regius24.000IMTA (2)2008-10
CultivoVarias2.000RUS1999-2007
Puesta en cautividad (+)Pagrus auriga250RAS2002-07
Mejora de los efluentesRuditapes philippinarum / Sparus aurataRUS1995
Aclimatación a agua de marAcipenser naccarii900RAS1995/97/99
Puesta en cautividad (+)Pagrus pagrrus250RAS2002-07
550
250
100
550
80
48
6
11.000
1.000
M3
Mejora de los efluentesRuditapes philippinarum / Sparus aurataRUS (1)1992
Puesta en cautividad (+)Epinephelus marginatusRAS2002-07
Puesta en cautividad (+)Pagellus bogaraveoRAS2002-07
Puesta en cautividad (+)Argyrosomus regiusRAS2002-07
Aclimatación a agua de marOncorhynchus mykissRAS1988
Puesta desfasada (+)Solea senegalensisRAS1999-2007
EngordeThunnus thynnusRAS1999-2001
PreengordeDiplodus sargus / Sparus aurataRAS1995-97
Experimentos de alimentaciónDicentrarchus labrax / Sparus aurataRAS1995–97
OBJETIVOSESPECIESTIPOAÑOS
(1) RUS: Reuse Aquaculture System
(2) IMTA: Integrated Multi-Trophic Aquaculture
![Page 70: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/70.jpg)
Aclimatación de O. mykiss
• Aclimatación: 16 días (diciembre 1988)
• Componentes del sistema de recirculación:
• 4 tanques de cultivo (hormigón) de 70 m3
• 1 tanque (PRFV) de mezcla de agua dulce y de mar de 8 m3
• 1 estanques de recirculación de 700 m2
• Truca arcoiris: 18.180 peces de 300 g (1 año de vida)
• Carga (Kg/m3): 21• Renovación (m3/h): 0,7
• Calidad del agua:
• Temperatura (ºC): 9-13• Salinidad (ppt): 0 - 34
• Oxígeno (ppm): 7,0 – 10,8
• Supervivencia (%): 99,2 • Engorde en la bahía de Getares (Algeciras)
![Page 71: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/71.jpg)
Aclimatación de A. naccarii I
E-1
E-2
E-3
E-4 F-1 F-2 C-1
D
AGUA POTABLEAGUA SALADA
CANAL DE DESAGÜE
BOMBA 20 m /h3
BOMBA 7,2 m /h3
BOMBA 4,2 m /h3
RECIRCULADOR
FILTRO BIOLÓGICO D : TANQUE DE CONTROL (AGUA DULCE)E : TANQUES DE ACONDICIONAMIENTO DE ESTURIONESF : TANQUES DE FILTRACIÓN BIOLÓGICAC : ESTANQUE DE DECANTACIÓN Y MEZCLA DE AGUAS
ELECTROSOPLANTE
![Page 72: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/72.jpg)
Aclimatación de A. naccarii II• Aclimatación: 44 días
• Componentes del sistema de recirculación:
• 1 tanque experimental de 70 m3 , dividido en cuatro partes
• 1 tanque de control de 70 m3
• 1 estanque de recirculación de 700 m2 para la mezcla de agua dulce y agua de mar
• Esturión italiano: 40 peces ( 5 lotes)
• Edad (años): 1- 4
• Peso (g): 400 – 5.000• Salinidad (ppt): 0 - 33
• Supervivencia (%):
– Peces de 2 años: 12 % – Peces de 4 años: 50 %
![Page 73: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/73.jpg)
TIPO DE CULTIVOCultivos
experimentalesCultivos
semiindustriales
Nº sistemas empleados 4 4 1
Nº tanques cultivo 2 2 4
Vol. cultivo máximo (m3) 3,2 3,2 48
Vol. reserva (m3) 1 1 11
Separador espuma (m3) 0,05 0,05 ---
Vol. filtros biológicos (m3) 0,8 0,8 28
Renovación (%/día) 10 10 5-7
Especie Dorada Lubina Dorada y Sargo
Duración cultivo (días) 91 285 170
Cría de Dorada, Lubina y Sargo
![Page 74: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/74.jpg)
TIPO DE CULTIVO CULTIVOSEXPERIMENTALES
CULTIVOS SEMIINDUSTRIALES
Especie Dorada Lubina Dorada Sargo
Circuito Cerrado Abierto Cerrado Abierto Cerrado
Nº sistemas 4 1 2 2 1 1
Calefacción (kw) -- -- 0,5-1 -- -- --
Nº alevines (miles) 1,68 0,42 0,80 1 0,42 6,36 7,85
Supervivencia (%) 97,5 97,5 98,0 98,4 95,3 76,0 47,8
Peso inicial (g) 8,1 8,1 18,9 18,9 18,9 5-25-100 4-90
Peso final (g) 41,9 43,0 66,3 55,5 52,9 13-45-? 7-?
Carga máxima (kg/m3) 5,6 5,5 9,0 9,6 6,6 3,8 1,3
Cría de Dorada, Lubina y Sargo
![Page 75: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/75.jpg)
Cría de Dorada y Sargo
![Page 76: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/76.jpg)
Reproducción de S. senegalensis I
ENTRADA DE AGUA NUEVA
ENTRADA DE AGUA NUEVA
BOMBA
TUBOS DE AIREACIÓN
RECOGEDOR
ESTERILIZADORDE U. V.
ESPUMADORES
FILTRO MECÁNICO
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Reproducción de S. senegalensis II
ESPUMADORES
TUBOS DE AIREACIÓN
ENFRIADOR TUBOS DE LIMPIEZA
FILTRO BIOLÓGICO
TANQUE DE REGULACIÓN 2
TANQUE DE REGULACIÓN 1
TANQUE DE PUESTA
RECOGEDOR DE HUEVOSESTERILIZADORDE U. V.
![Page 78: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/78.jpg)
Reproducción de P. auriga
DEPÓSITO DE OXÍGENO LÍQUIDO ( 4.000 Kg )
CAUDALÍMETROSCON ELECTROVÁLVULAS
CENTRALINA
RECOGEDORES DE HUEVOSBOMBA Y TUBO VENTURI
FILTROS DE ARENABOMBA
SONDA DE TEMPERATURA
SONDA DE OXÍGENO
![Page 79: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/79.jpg)
Reproducción de A. regius I
FILTRO DE SÍLICE
ESTRUCTURA DE PERFILES METÁLICOS Y SUELO DE TRAMA PARA ACCESO A LOS TANQUES
FILTRO
ENFRIADOR
TANQUE DE 5 m DE RADIO
TANQUE DE 3 m DE RADIO
TANQUE DE 3 m DE RADIO
APORTE DE AGUA NUEVA
APORTE DE AGUA NUEVA
APORTE DE AGUA NUEVA
ELECTROSOPLANTES
FILTRO
FILTRO
BOMBA
BOMBA
RECOGEDORDE HUEVOS
REBOSADEROS
![Page 80: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/80.jpg)
TANQUE DE 3 m DE RADIOTANQUE DE 5 m DE RADIO
FILTROS
DESAGÜES DE FONDO
RECOGEDORDE HUEVOSREBOSADEROS
FILTROS
VISOR
RECOGEDORDE HUEVOS
REBOSADEROS
PLATAFORMA DE ACCESOA LOS TANQUES
3,50
2,40
1,10
1,90
Reproducción de A. regius II
![Page 81: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/81.jpg)
Desnitrificador
![Page 82: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/82.jpg)
Sistema de reutilización (RUS)TANQUE ELEVADO
BOMBAS SUMERGIBLES (2)
BOMBAS SUMERGIBLES (2)
ESTANQUES DE DECANTACIÓN
FOSOCIRCUITO DE ALIMENTACIÓN
APORTE DE LAS NAVES CRIADERO Y SEMILLERO
REBOSADERO
FILTROS BIOLÓGICOS
![Page 83: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/83.jpg)
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+ Información• Cárdenas S., Cañavate JP., 1998.- Recirculación de agua a través de filtros
biológicos en cultivos de peces marinos. Revista Aquatic 2 (http://www.revistaaquatic.com).
• Cárdenas S., Cañavate JP, Revilla E., Méndez J., Calvo A., Cañavate JP., 2002.- Descripción de una instalación nueva para el cultivo en circuito cerrado de atunes. I Congreso Iberoamericano Virtual de Acuicultura “CIVA 2002” (http: //www.civa2002.org).
• Cárdenas S., Cañavate JP., Revilla E., Méndez J., Muñoz JL., Naranjo JM., 2004.- Recirculation Aquaculture Systems at CICEM El Toruño. AvancedCourse on Recirculation Systems and Their Application in Aquaculture. IFREMER, CIHEAM, FAO. Sétè (France).
• Cárdenas S., Cañavate JP., Zerolo R., 2008.- Recirculation Fish Culture Systems at IFAPA Centro El Toruño. Curso Avanzado sobre Sistemas de Recirculación y su Aplicación en Acuicultura. IRTA, CIHEAM, Sant Carles de la Ràpita, Tarragona (España), 10-14 marzo 2008.
• Muñoz J.L., Sánchez-Lamadrid A., Saavedra M., Cárdenas S., 1995.- Cultivo asociado de almeja japonesa (Ruditapes philippinarum) y dorada (Sparus aurata) en estanques con circuito semicerrado. Actas del V Congreso Nacional de Acuicultura, Universidad de Barcelona. San Carlos de la Rápita(Tarragona).
![Page 85: sistemas recirculacion acuicultura](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050809/55cf9833550346d033963778/html5/thumbnails/85.jpg)
Área de Cultivos Marinos y Recursos Pesqueros IFAPA Centro El Toruño
Apdo. 16, 11500 El Puerto de Santa María, Cádiz, Tel.: 956-011309 http://www.juntadeandalucia.es/innovacioncienciayempresa/ifapa
salvador.cardenas.rojas@[email protected]
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