El propósito de este proyecto es crear un sistema acuapónico que produzca alimentos para hasta tres personas que vivirán en la barcaza WetLand en Filadelfia durante el verano de 2014. También brindará inspiración a los visitantes al demostrar un sistema de cultivo de alimentos de circuito cerrado que se puede replicar fácilmente. El proyecto será un esfuerzo de colaboración que incluirá el proyecto WetLand, los residentes de la barcaza WetLand, Cal Poly Humboldt, Team Hooked on 'Ponics, la comunidad local de Arcata y la comunidad de Filadelfia.
Contenido
Fondo
Una representación completada por Mary Mattingly del WetLand Project que muestra las cúpulas geodésicas y el diseño aproximado de las barcazas flotantes.
Diseño final del sistema acuapónico.
Team Hooked on 'Ponics fue iniciado por estudiantes de Cal Poly Humboldt en la clase de Ingeniería 215 - Introducción al diseño impartida por Lonny Grafman , durante el otoño de 2013. El proyecto requirió que el equipo construyera un sistema acuapónico para el proyecto WetLand de Mary Mattingly . La misión del proyecto WetLand es presentar el mundo del agua y los humedales mediante la construcción de un ecosistema insular que actúa como un hábitat móvil flotando en el río Delaware en Filadelfia. La barcaza flotante estará abierta al público para educar a la gente sobre el uso sostenible de los recursos y sobre los ecosistemas acuáticos.
Planteamiento del problema y criterios
El objetivo de este proyecto es diseñar un sistema acuapónico capaz de proporcionar alimento a los ocupantes del Proyecto WetLand, y al mismo tiempo mostrar al público una forma sostenible de cultivar alimentos y peces. El sistema acuapónico estará contenido en un invernadero ubicado en la barcaza. Será utilizado por los residentes de WetLand durante 3 meses en el verano de 2014 con tareas mínimas de mantenimiento cada día para garantizar el funcionamiento adecuado del sistema. La Tabla 1 (ordenable) muestra una lista de criterios creados por los miembros del equipo de Hooked on 'Ponics en colaboración con los miembros del equipo de WetLand. Estos criterios tienen importancia para ayudar al equipo a elegir el diseño que mejor se adapte a las necesidades del cliente.
| Criterios | Importancia | Descripción |
|---|---|---|
| Mantenibilidad | 9 | La residencia en la barcaza debe reservar 30 minutos al día para garantizar que el sistema funcione correctamente |
| Costo | 7 | Menos de $400 |
| Seguridad | 7 | A prueba de niños y nadie entra en contacto con el agua anaeróbica. |
| Productividad | 6 | Producir suficiente comida para tres personas. |
| Estética | 5 | Estéticamente atractivo para clientes y visitantes. |
| Nivel de energía incorporada | 4 | Utilizar el mayor número posible de materiales reciclables y renovables. |
Descripción del Diseño Final: Sistema Acuapónico
Enganchado al diseño del cartel final de 'Ponics'
Dibujo de AutoCAD del sistema acuapónico
Características del sistema acuapónico
Tanques
La pecera está hecha de un cubo de plástico usado llamado contenedor intermedio a granel. La pecera tiene capacidad para aproximadamente 250 galones de agua con 15 o más peces. El lecho de cultivo está hecho de 1/3 de un contenedor intermedio usado y está lleno de rocas granulares para plantar la vegetación. El último tanque es el tanque de sumidero, hecho de los otros 2/3 de un IBC, y contiene aproximadamente 100-200 galones de agua dependiendo de la cantidad de agua que se cicla en todo el sistema. Todos los tanques están pintados con varias capas de niebla para bloquear la luz.
Tuberías y mangueras
Una tubería de PVC de 1 pulgada va desde la pecera hasta el tanque de sumidero. Los niveles de agua se controlan mediante el uso de mangueras para plomería. Las tuberías también van desde el lecho de cultivo hasta el tanque de sumidero. Esto crea un sistema de circuito cerrado para que el agua y los nutrientes circulen a través de cada tanque.
Autosifón
El lecho de cultivo granular contiene una campana con sifón automático que drena al tanque de sumidero. El autosifón drena el agua del lecho de cultivo en un período de tiempo cíclico (aún no estoy seguro del momento exacto)
Bombas de agua
Dentro del tanque de sumidero, hay 2 bombas de agua que dirigen el flujo de agua desde el tanque de sumidero a la pecera y al lecho de cultivo.
aireador
Un aireador cuelga fuera del tanque de sumidero. Utiliza una manguera que va al tanque de sumidero para aumentar los niveles de oxígeno disuelto en el agua para que los peces prosperen.
Diseño
La pecera, el tanque de sumidero y el lecho de cultivo están hechos de dos contenedores intermedios a granel (IBC) reciclados. Se utiliza un IBC completo para la pecera y tiene capacidad para 1.000 litros. El segundo IBC se corta en dos secciones para formar el lecho de cultivo y el tanque de sumidero.
El controlador de nivel de agua extrae pasivamente agua de la pecera al tanque de sumidero. Esto reduce la energía necesaria para hacer funcionar las bombas del sistema y garantiza que la pecera nunca se drenará por completo.
Desde el tanque de sumidero, el agua se bombea al lecho de cultivo donde las raíces de las plantas limpian el agua y la grava filtra las partículas grandes. Una vez que el lecho de cultivo se llena por completo, el autosifón drena el agua y la devuelve a la pecera, donde el ciclo comienza nuevamente.
Consideraciones de diseño
El sistema fue diseñado para ser fácil de mantener para personas que no están familiarizadas con los sistemas acuapónicos. Este criterio influyó en muchos aspectos del diseño final, en particular, el lecho de cultivo. Si bien otras partes de un sistema acuapónico (pecera y tanque de sumidero) son estándar, existe una variedad de opciones para camas de cultivo. Algunas de estas opciones requirieron cuidado especial y pruebas y ajustes frecuentes de las condiciones del agua, así como la instalación de filtros adicionales. Al final decidimos utilizar un lecho de cultivo granular por su simplicidad y facilidad de uso. No se necesitan filtros adicionales y requiere la menor cantidad de intervención humana para mantener las condiciones óptimas del agua.
La eficiencia energética fue otra prioridad de diseño debido a la naturaleza del humedal. Debido a que la barcaza no estaría conectada a la red eléctrica, todas las luces, electrodomésticos y sistemas de la barcaza solo podrían funcionar con energía generada por los paneles solares a bordo. Esta limitación fue especialmente desafiante para nuestro sistema, que requería que aire y agua circularan constantemente en el sistema. Con esto en mente, dimensionamos nuestras bombas y nuestro sistema para que funcionen con la menor potencia posible.
- Componentes
Medios granulares que mantienen las plantas en su lugar
Controlador de nivel de agua
Los tubos de autosifón y drenaje.
Bombas de agua eléctricas conectadas a mangueras compradas en tiendas para transferir agua entre todos los tanques.
Una bomba de aire con cuatro salidas para oxigenar el agua de la pecera
Cómo construir un sistema acuapónico
Compre materiales grandes que puedan contener hasta 1000 litros de agua. Hooked on 'Ponics compró dos contenedores intermedios de plástico para granel (IBC, por sus siglas en inglés) de 500 galones usados anteriormente.
Encuentre un lugar resistente para colocar su sistema acuapónico. Asegúrese de que haya una cubierta; no se permite que entre agua del exterior o cerca del sistema.
Limpiar a fondo el interior y el exterior de los contenedores intermedios para graneles (IBC).
Convierta sus contenedores en tanques adecuados para su sistema. Este paso variará según el tipo de contenedores que haya adquirido. Aquí estamos eliminando componentes innecesarios de nuestros contenedores que habrían interferido con el funcionamiento del sistema. Es importante mantener la estabilidad estructural y al mismo tiempo proporcionar la máxima funcionalidad.
Refuerza tu sistema. Este paso también variará según las características específicas de su sistema. El equipo de Hooked on 'Ponics tuvo que diseñar su sistema para instalarlo en una barcaza, por lo que construyeron un marco para mantener el lecho de cultivo en su lugar. ¡Esto puede no ser necesario si su sistema no está en una barcaza en movimiento! Tome precauciones para garantizar que su sistema sea seguro y estable en la ubicación donde se instalará.
Corte uno de los IBC de 500 galones en 2/3 que se usará tanto para el lecho de cultivo como para el tanque de sumidero. Luego pinte el exterior de ambos contenedores intermedios a granel con pintura que contenga óxido de zinc. La luz del sol puede provocar el crecimiento de algas que pueden obstruir las tuberías e interrumpir el flujo de agua.
Una vez seca la pintura, vuelve a colocar los contenedores IBC de la pecera en la jaula de acero inoxidable. Utilice pegamento plástico para soldar para fijar el controlador de nivel de agua a la válvula IBC.
Ensamble la campana de sifón automático en el lecho de cultivo granular que está hecho de 1/3 del segundo IBC.
Conecte un tubo de PVC al fondo del autosifón. Esto permitirá que el agua drene del lecho de cultivo al tanque del sumidero.
Coloque las bombas de agua eléctricas en el exterior de la jaula de acero inoxidable que sostiene el tanque del sumidero. Una bomba debe mover el agua desde el tanque del sumidero a la pecera, y la segunda debe mover el agua del tanque del sumidero al lecho de cultivo.
Recopile todos los componentes principales (cama de cultivo, tanque de sumidero, pecera) en un diseño que sea específico para la ubicación del sistema acuapónico y la cantidad de espacio disponible. El sistema ahora está completo y se pueden tomar medidas para cultivar plantas y criar animales acuáticos adecuadamente.
Materiales/Costos
Los materiales para el diseño del sistema de acuaponía se obtuvieron mediante la compra de artículos nuevos, usados y con descuento. Algunas piezas también fueron donadas al equipo. La Tabla 2 (clasificable) detalla los materiales y costos totales para la construcción del sistema de acuaponía.
| Cantidad | Material | Precio con descuento ($) | Precio total ($) |
|---|---|---|---|
| 1 | Hoja bimetálica | 3.75 | 3,99 |
| 1 | Manguera de grado marino de 1/2" x 25' | 12.21 | 12,99 |
| 1 | Tote IBC (Emul. Pescado) | 100.00 | 250.00 |
| 1 | Bomba sumergible Eco 396 | 20.40 | 27,95 |
| 2 | Piedra difusora redonda pequeña Ecoplus | 5.60 | 7.80 |
| 1 | Tubería transparente (10 pies) | 1.00 | 1,50 |
| 1 | Bomba elemental de O 2 (254 GPH) | 19.45 | 23,95 |
| 1 | Tote IBC (vinagre de madera) | 50.00 | 250.00 |
| 1 | Kit de prueba de pH | 19.35 | 19.35 |
| 1 | Tubería transparente (12 pies) | 1.20 | 1,80 |
| 10 | Tubería de PVC de 1" | 4.90 | 5.19 |
| 2 | Tubo ABS de 4" | 5.58 | 5.91 |
| 1 | Acoplador de PVC | 10.51 | 11.14 |
| 1 | Mampara Polivinílica 1 1/4 | 6,95 | 6,95 |
| 1 | MIP adaptar sxm 1 1/4 | 1,50 | 3.00 |
| 1 | s/40 Casquillo SxS 1 1/4 x 1 | 0,99 | 1,98 |
| 1 | Pintura brumosa | 6,99 | 20.00 |
| 1 | Calafateo transparente | 9,99 | 9,99 |
| 1 | Abeto 2x4x8 | 9.33 | 3.11 |
| Coste total | $289.71 | $660.60 | |
Costo de diseño
El costo del diseño se mide en horas. El total de horas dedicadas a la creación del Sistema Acuapónico es 201 horas y el total de horas se divide en segmentos representativos que se muestran en la Figura 2 a continuación.
Gráfico circular de horas de diseño dedicadas a cada sección de diseño del sistema Aquaponic.Costo de mantenimiento
El costo de mantenimiento se mide en minutos por día. El total de minutos por día para el sistema Aquaponic es de 30 minutos/día y el total se divide en segmentos como se muestra en la Figura 3 y la Tabla 3 (ordenable) a continuación.
Gráfico circular de minutos/día dedicados al mantenimiento del sistema acuapónico.| Mantenimiento | Tiempo (minutos) |
|---|---|
| comprobar el pH | 5 |
| Alimenta pescado | 5 |
| Elimina las malas hierbas de la cama de cultivo | 5 |
| Limpiar peces muertos | 5 |
| Sistema de vigilancia para garantizar el uso adecuado | 10 |
Video
Resultados
El sistema acuapónico hace circular el agua a una velocidad de 400 galones por hora, lo que permite una oxigenación óptima para que los peces sobrevivan, donde los peces proporcionan nutrientes para que florezcan las plantas comestibles. Este diseño es capaz de producir una cantidad adecuada de comida para 3 personas.
Referencias
- Acuaponía
- Beneficial Living Center (dedicado a sistemas acuapónicos)
- Manual de instrucciones y guía diaria
Enganchado a 'Ponics'
De izquierda a derecha:Ariane Pierson ,Courtney Brown ,David Douglas yDaniel Burgett