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La parte hidropónica del sistema abarca la mayor parte de la huella de la instalación. Se utilizan tres diseños principales: camas de medios, cultivo de aguas profundas (DWC) y NFT.

media-based systems: El diseño de sistemas basados en medios, a veces llamados inundación y drenaje, es bastante sencillo. Un recipiente lleno de sustrato se inunda periódicamente con agua del tanque de peces. El agua luego drena de nuevo al sumidero (o tanque de peces), trayendo oxígeno en el sustrato para las raíces de las plantas y las bacterias nitrificantes. El lecho de medios soporta la planta a medida que crece y sirve como filtro de sólidos y biológicos (Figura 6). Debido a los relativamente pocos componentes y la facilidad de construcción y operación, estos sistemas son populares para los aficionados y en las regiones en desarrollo. Sin embargo, es poco común encontrar producción comercial utilizando solo camas de medios, ya que son menos productivas que otros tipos que se discuten a continuación. La regla general para los sistemas de medios se detalla en la Tabla 1.

Tabla 1: Reglas generales para sistemas acuapónicos basados en medios de comunicación. Reglas generales para sistemas acuapónicos basados en medios de comunicaciónCaracterísticas del sustratoPoroso para aumentar la retención de oxígeno y aguaProporcionar un drenaje adecuadoFácil de manejarPeso ligeroEficaz Diseño del sistemaLas camas de las plantas deben tener al menos 12 pulgadas (30 cm) de profundidadElagua debe permanecer 2 pulgadas por debajo de la superficie del medio para evitar que las algas crezcan en la superficie del medio Los mediosde comunicación desplazan el 60% del volumen del lecho de la planta. Los tanques de peces o los sumideros deben ser dimensionados para que la bomba no se seque y el tanque no se desborde durante el ciclo de inundación y drenaje. Relación 1:1 entre el volumen del acuario y el volumen del lecho de la planta para un diseño simple que implica únicamente un tanque de peces y un lecho de plantas. La relación2:1 o 3:1 se puede lograr mediante la adición del sumidero (Figura 5)Capacidad de cargaBaja densidad de población de pecesFiltración de sólidos separados necesaria para aumentar la densidad de peces Latasa de alimentación es de 25 a 40% menor que los valores reportados para el cultivo de aguas profundas Gestión del flujo de aguaElvolumen del tanque de peces debe circular a través del lecho de la planta cada horaFlujo de aguaMantenimientoLimpieza requerida a intervalos regulares para eliminar sólidosSe pueden agregar gusanos rojos para mover sólidos atrapados en camas

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Una variedad de materiales se pueden usar como sustrato, incluyendo grava de guisantes, roca de lava, guijarros de arcilla expandida u otros medios inertes; los practicantes pueden estar limitados por lo que está disponible localmente. El flujo de agua en el sistema es controlado por un temporizador o sifón. Usando el método del temporizador, el agua se bombea durante una cantidad de tiempo establecida, lo que permite que la cama se llene.

Cuando el temporizador se apaga, el agua drena hasta que el temporizador enciende de nuevo la bomba. El método de sifón a menudo se implementa utilizando un sifón automático de campana (Figura 7a) o sifón de bucle (Figura 7b). En ambos métodos de sifón, la bomba funciona continuamente, controlando qué tan rápido se llena y drena la cama. Fox et al. (2010) ofrece instrucciones detalladas paso a paso para construir, operar y solucionar problemas de un sifón automático de campana.

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Los sistemas de medios de flujo constante ofrecen una alternativa al método de inundación y drenaje. El agua fuertemente aireada fluye hacia el lecho de los medios. En lugar de un ciclo de inundación y drenaje, el nivel del agua se mantiene constante mediante el uso de un tubo de salida. Esto reduce drásticamente el tamaño del sumidero necesario para este tipo de sistema de cultivo.

Deep Water Culture: Este método de cultivo consiste en suspender las plantas en una balsa flotante, permitiendo que las raíces cuelguen en el agua (Figura 8). Las raíces de las plantas están en contacto constante con el agua rica en nutrientes de la pecera.

La filtración efectiva de sólidos es un requisito en estos sistemas para evitar que los sólidos entren en el lecho de la planta y obstruyan las raíces de la planta. La aireación también debe proporcionarse en los abrevaderos de las plantas para mantener niveles adecuados de oxígeno para las raíces de las plantas y las bacterias beneficiosas. Junto con su gran capacidad de retención de agua que mantiene los parámetros de calidad del agua más estables, la parte inferior de las balsas y el revestimiento de los canales proporcionan un espacio adecuado para la colonización de bacterias nitrificantes. El diseño en sí también proporciona un amortiguador contra cortes de energía, ya que las raíces permanecen sumergidas en el agua a pesar de la pérdida de agua o flujo de aire.

Tabla 2: Reglas generales para DWC en acuapónica.

Reglas del pulgar para el cultivo de aguas profundas en acuapónicaCaracterísticas del sustratoLasbalsas se hacen comúnmente de plástico HDPE o placas de poliestirenoLas camas deben estar aisladas para evitar fluctuaciones de temperatura en el sistema Las camas dediseño del sistemadeben ser de 30 cm de profundidad. Elancho de la cama puede variar, pero normalmente tienen 4 pies de ancho.Se necesita filtración eficiente de sólidos para evitar que se acumulen sólidos en los lechosde las plantas. Tasa de flujo de agua de 5 a 10 galones por minutoCapacidad de cargaAlta densidad de almacenamiento de peces lograda con sólidos y filtración biológicaDensidad de almacenamiento de peces no superior a 60 kg/m3 (0,5 lb/galón)Lospeces consumen 1 -3% del cuerpo peso en piensos por día*Laentrada de alimento para verduras de hoja verde es 40-60 g de alimentación/m2/día de alimentación 32% dieta de proteínasLaentrada de alimento para cultivos fructíferos es de 60-100 g de alimento/m2/día alimentación 32% proteínaVerduras frondosas abastecidas en 20-25 plantas/m2Cultivos fructíferos almacenados en 4 plantas/m 2Gestión del flujo de aguade1 a 4 horas de tiempo de retención de agua en los abrevaderos de las plantasLoslechos largos y estrechos ayudan a que el agua se mueva a través del sistemaMantenimientoLos sólidos finos pueden acumularse en los canales y tendrán que ser retirados Clarifier drenado diariamenteCaptura de sólidos finos limpiados semanalmente

\ *La excepción se encuentra en etapas tempranas de la vida, donde los peces pueden consumir 5 -10% de su peso corporal en alimentos por día.

El cultivo de aguas profundas (DWC) es más productivo (kg de producto/m^2^ espacio creciente) que los sistemas basados en medios de comunicación; sin embargo, puede ser más difícil de manejar a menor escala. Estos sistemas están bien investigados por la industria hidropónica y acuapónica y se implementan comúnmente en entornos comerciales.

Las hierbas y hierbas frondosas, como la albahaca, funcionan bien en este sistema de producción. La fructificación de cultivos como tomates, pepinos y pimientos puede tener éxito con densidades nutritivas adecuadas y apoyo estructural. La técnica DWC puede no ser adecuada para zonas en las que el acceso a suministros o equipos es limitado. Las reglas generales para DWC en acuapónica se enumeran en la Tabla 2.

Nutrient Film Technique: La tecnología Nutrient Film Technique (NFT) proviene directamente de la industria hidropónica. En este método, las plantas se insertan en la parte superior de los canales horizontales poco profundos. Una pequeña película de agua se bombea a través del canal, entrando en contacto con las raíces vegetales que utilizan esos nutrientes para el crecimiento (Figura 9). Los sistemas NFT, como DWC, requieren suficiente filtración de sólidos para evitar la contaminación de las raíces de las plantas. A diferencia de la DWC, los sistemas NFT necesitan un filtro biológico separado, ya que el canal por sí solo no proporciona suficiente superficie para el crecimiento suficiente de bacterias nitrificantes.

Estos sistemas son más complejos de diseñar, construir y administrar que los sistemas basados en medios. Si los canales no se dimensionan correctamente, las raíces de las plantas pueden interrumpir el flujo de agua obstruyendo las tuberías. Este diseño asume un grado de riesgo, ya que la falla de la bomba puede provocar una gran pérdida de cultivos si el flujo de agua no se reanuda rápidamente. Sin embargo, NFT puede ser un gran sistema para áreas urbanas o tejados, ya que son livianos, utilizan muy poca agua y se pueden fabricar con materiales de fácil obtención. Las reglas generales para la NFT en acuapónica se enumeran en la Tabla 3.

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Tabla 3: Reglas generales para la NFT en acuapónica Reglas del pulgar para la técnica de película nutritiva en sustrato acuapónicoCaracterísticasLoscanales pueden estar hechos de plástico prefabricado, material de canalones de lluvia o tubería de PVCSedeben usar tubos blancos ya que reflejan la luz solar Mantener el canal interior frescoSystem DesignSquare o redondas canales son adecuadosEldiámetro del canal debe ser apropiado para el tamaño de la raíz del cultivoVerdes frondosas - 7,5 cm de diámetro de la tuberíaCultivos de fructificación — 11 cm de diámetro de la tubería Los canales no deben superar los 12 m para evitar deficiencias de nutrientes en las plantas al final de la tubería Lapendiente del canal debe ser de 1 cm/m para garantizar un flujo adecuadoFiltración eficiente de sólidos requerida ya que los sólidos pueden obstruir los tubosdeaireación pesada necesariaCapacidad de carga Alta densidad de almacenamiento de peces de 60 kg/m3 (0,5 lb/galón) se puede lograr con sólidos apropiados y filtración biológicaLaplanta necesita un mínimo de 21 cm entre la gestión del flujo deaguade1 a 4 horas de tiempo de retención de agua en los abrevaderos de las plantas Las camas largas y estrechas ayudan a que el agua se mueva a través del sistemaLos canales demantenimientodeben limpiarse entre la cosechaSe necesitan bombas de respaldo y generadores, ya que las plantas son muy vulnerables durante las interrupciones

\ *La excepción se encuentra en etapas tempranas de la vida, donde los peces pueden consumir 5 -10% de su peso corporal en alimentos por día.

*Fuente: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universidad Estatal de Kentucky. Manual de producción acuapónica: un manual práctico para cultivadores. *


Kentucky State University

https://www.kysu.edu/academics/college-acs/school-of-aas/index.php
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