Publicado:

2023-01-30

Número:

Vol. 17 Núm. 1 (2023)

Sección:

Visión Investigadora

Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa

Design and construction of an automated system for NFT aquaponic culture of Red Carp and Crespa Lettuce

Autores/as

  • Sergio Alejandro Vaca Vargas Universidad Nacional de Colombia
  • Oscar Leonardo García Navarrete Universidad Nacional de Colombia
  • Mario Andrés Colorado Gómez Servicio Nacional de Aprendizaje SENA

Palabras clave:

Acuaponía, Automatización, Diseño, Proceso, Sostenible (es).

Palabras clave:

Aquaponics, Automation, Design, Process (en).

Resumen (es)

La implementación de herramientas tecnológicas para automatizar y monitorear cultivos animales y vegetales, se ha convertido en un apoyo fundamental para el crecimiento cuantitativo y cualitativo de la producción sostenible de alimentos. Por ello, la optimización de dichos procesos desarrollados en instalaciones tradicionales garantiza su eficiencia, así como la de los insumos y productos. En este sentido, esta alternativa consiste en el diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado ubicado en el Centro de Biotecnología Agropecuaria (CBA) del SENA, mediante la automatización del proceso de cultivo acuapónico NFT para producir Carpa Roja (Cyprinus carpio) y Lechuga Crespa (Lactuca sativa), aplicando tecnologías industriales de bajo y mediano costo. Como resultado, se establecen estadísticas fiables en tiempo real para evaluar el crecimiento de la biomasa de los peces y las plantas en un tiempo determinado, añadiendo eficiencia al proceso en comparación con la siembra tradicional en suelo.

Resumen (en)

The use of technological tools to automate and monitor animal and vegetable crops has become a fundamental support for the quantitative and qualitative growth of sustainable food production. Therefore, the optimization of such processes developed in traditional facilities guarantees their efficiency, as well as that of inputs and products. In this sense, this alternative consists of the design and construction of an automated aquaponic system located at the SENA's Center for Agricultural Biotechnology (CBA), through the automation of the NFT aquaponic culture process to produce Red Carp (Cyprinus carpio) and Crespa Lettuce (Lactuca sativa), applying low and medium cost industrial technologies. As a result, reliable statistics are established in real time to evaluate the biomass growth of fish and plants in a given time, adding efficiency to the process compared to traditional soil seeding.

Referencias

A. Neori et al., “Integrated aquaculture: rationale, evolution and state of the art emphasizing seaweed biofiltration in modern mariculture,” Aquaculture, vol. 231, no. 1, pp. 361–391, 2004, doi: https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2003.11.015.

H. Monsees, J. Suhl, M. Paul, W. Kloas, D. Dannehl, and S. Würtz, “Lettuce (Lactuca sativa, variety Salanova) production in decoupled aquaponic systems: Same yield and similar quality as in conventional hydroponic systems but drastically reduced greenhouse gas emissions by saving inorganic fertilizer,” PLoS One, 2019, doi: 10.1371/journal.pone.0218368.

S. Wongkiew, Z. Hu, K. Chandran, J. W. Lee, and S. K. Khanal, “Nitrogen transformations in aquaponic systems: A review,” Aquacultural Engineering. 2017, doi: 10.1016/j.aquaeng.2017.01.004.

H. W. Palm et al., “Towards commercial aquaponics: a review of systems, designs, scales and nomenclature,” Aquaculture International. 2018, doi: 10.1007/s10499-018-0249-z.

A. R. Yanes, P. Martinez, and R. Ahmad, “Towards automated aquaponics: A review on monitoring, IoT, and smart systems,” Journal of Cleaner Production. 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.121571.

Z. M. Gichana, D. Liti, H. Waidbacher, W. Zollitsch, S. Drexler, and J. Waikibia, “Waste management in recirculating aquaculture system through bacteria dissimilation and plant assimilation,” Aquaculture International. 2018, doi: 10.1007/s10499-018-0303-x.

B. König, J. Janker, T. Reinhardt, M. Villarroel, and R. Junge, “Analysis of aquaponics as an emerging technological innovation system,” J. Clean. Prod., 2018, doi: 10.1016/j.jclepro.2018.01.037.

H. Monsees, W. Kloas, and S. Wuertz, “Decoupled systems on trial: Eliminating bottlenecks to improve aquaponic processes,” PLoS One, 2017, doi: 10.1371/journal.pone.0183056.

K. H. Dijkgraaf, S. Goddek, and K. J. Keesman, “Modeling innovative aquaponics farming in Kenya,” Aquac. Int., 2019, doi: 10.1007/s10499-019-00397-z.

S. Goddek and O. Körner, “A fully integrated simulation model of multi-loop aquaponics: A case study for system sizing in different environments,” Agric. Syst., vol. 171, pp. 143–154, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.01.010.

D. Karimanzira, K. J. Keesman, W. Kloas, D. Baganz, and T. Rauschenbach, “Dynamic modeling of the INAPRO aquaponic system,” Aquac. Eng., 2016, doi: 10.1016/j.aquaeng.2016.10.004.

P. A. Schwartz, T. S. Anderson, and M. B. Timmons, “Predictive equations for butterhead lettuce (Lactuca sativa, cv. flandria) root surface area grown in aquaponic conditions,” Horticulturae, 2019, doi: 10.3390/horticulturae5020039.

S. Pedersen and T. Wik, “A comparison of topologies in recirculating aquaculture systems using simulation and optimization,” Aquac. Eng., vol. 89, p. 102059, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2020.102059.

M. Manju, V. Karthik, S. Hariharan, and B. Sreekar, “Real time monitoring of the environmental parameters of an aquaponic system based on internet of things,” 2017, doi: 10.1109/ICONSTEM.2017.8261342.

R. Lefers, A. Alam, F. Scarlett, and T. Leiknes, “Aquaponics water use and nutrient cycling in a seawater-cooled controlled environment agriculture system,” 2020, doi: 10.17660/ActaHortic.2020.1271.54.

Y. Wei, W. Li, D. An, D. Li, Y. Jiao, and Q. Wei, “Equipment and Intelligent Control System in Aquaponics: A Review,” IEEE Access. 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2953491.

R. Calone et al., “Improving water management in European catfish recirculating aquaculture systems through catfish-lettuce aquaponics,” Sci. Total Environ., 2019, doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.167.

J. P. Mandap et al., “Oxygen Monitoring and Control System Using Raspberry Pi as Network Backbone,” TENCON 2018 - 2018 IEEE Reg. 10 Conf., no. October, pp. 1381–1386, 2018.

S. E. Wortman, “Crop physiological response to nutrient solution electrical conductivity and pH in an ebb-and-flow hydroponic system,” Sci. Hortic. (Amsterdam)., vol. 194, pp. 34–42, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.07.045.

S. Y. Choi and A. M. Kim, “Development of indoor aquaponics control system using a computational thinking-based convergence instructional model,” Univers. J. Educ. Res., 2019, doi: 10.13189/ujer.2019.071509.

W. Vernandhes, N. S. Salahuddin, A. Kowanda, and S. P. Sari, “Smart aquaponic with monitoring and control system based on IoT,” 2018, doi: 10.1109/IAC.2017.8280590.

D. Karimanzira and T. Rauschenbach, “Enhancing aquaponics management with IoT-based Predictive Analytics for efficient information utilization,” Inf. Process. Agric., vol. 6, no. 3, pp. 375–385, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.inpa.2018.12.003.

A. M. Nagayo, C. Mendoza, E. Vega, R. K. S. Al Izki, and R. S. Jamisola, “An automated solar-powered aquaponics system towards agricultural sustainability in the Sultanate of Oman,” 2017 IEEE Int. Conf. Smart Grid Smart Cities, ICSGSC 2017, pp. 42–49, 2017, doi: 10.1109/ICSGSC.2017.8038547.

L. F. Hernández, “Diseño, construcción y evaluación de un sistema acuapónico automatizado de tipo tradicional y doble recirculación en el cultivo de Tilapia Roja (Oreochromis Mossambicus) y Lechuga Crespa (Lactuca Sativa),” p. 127, 2017, [Online]. Available: http://bdigital.unal.edu.co/62310/1/1057592154.2018.pdf.

U. Knaus and H. W. Palm, “Effects of the fish species choice on vegetables in aquaponics under spring-summer conditions in northern Germany (Mecklenburg Western Pomerania),” Aquaculture, 2017, doi: 10.1016/j.aquaculture.2017.01.020.

M. Colorado and M. Ospina, Acuaponia, Herramienta de formación en tiempos de paz. 2019.

H. Wu, Y. Zou, J. Lv, and Z. Hu, “Impacts of aeration management and polylactic acid addition on dissolved organic matter characteristics in intensified aquaponic systems,” Chemosphere, vol. 205, pp. 579–586, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.04.089.

B. Marques, R. Calado, and A. I. Lillebø, “New species for the biomitigation of a super-intensive marine fish farm effluent: Combined use of polychaete-assisted sand filters and halophyte aquaponics,” Sci. Total Environ., vol. 599–600, pp. 1922–1928, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.05.121.

S. Khalil, “Growth performance, nutrients and microbial dynamic in aquaponics systems as affected by water temperature,” Eur. J. Hortic. Sci., 2018, doi: 10.17660/eJHS.2018/83.6.7.

C. Maucieri, C. Nicoletto, R. Junge, Z. Schmautz, P. Sambo, and M. Borin, “Hydroponic systems and water management in aquaponics: A review,” Italian Journal of Agronomy. 2018, doi: 10.4081/ija.2017.1012.

W. Lennard and J. Ward, “A comparison of plant growth rates between an NFT hydroponic system and an NFT aquaponic system,” Horticulturae, 2019, doi: 10.3390/horticulturae5020027.

D. Tanikawa, Y. Nakamura, H. Tokuzawa, Y. Hirakata, M. Hatamoto, and T. Yamaguchi, “Effluent treatment in an aquaponics-based closed aquaculture system with single-stage nitrification–denitrification using a down-flow hanging sponge reactor,” Int. Biodeterior. Biodegradation, vol. 132, pp. 268–273, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2018.04.016.

S. M. Pinho, D. Molinari, G. L. de Mello, K. M. Fitzsimmons, and M. G. Coelho Emerenciano, “Effluent from a biofloc technology (BFT) tilapia culture on the aquaponics production of different lettuce varieties,” Ecol. Eng., vol. 103, pp. 146–153, 2017, doi: 10.1016/j.ecoleng.2017.03.009.

E. G. Durigon et al., “Biofloc technology (BFT): Adjusting the levels of digestible protein and digestible energy in diets of Nile tilapia juveniles raised in brackish water,” Aquac. Fish., vol. 5, no. 1, pp. 42–51, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.aaf.2019.07.001.

L. Collazos and J. Arias., “Fundamentals of bioflocs technology ( BFT ). An alternative for fish farming in Colombia . A review .,” Orinoquia, vol. 19, pp. 77–86, 2015.

A. R. Yanes, P. Martinez, and R. Ahmad, “Towards automated aquaponics: A review on monitoring, IoT, and smart systems,” Journal of Cleaner Production. 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.121571.

C. Maucieri, C. Nicoletto, R. Junge, Z. Schmautz, P. Sambo, and M. Borin, “Hydroponic systems and water management in aquaponics: A review,” Italian Journal of Agronomy. 2018, doi: 10.4081/ija.2017.1012.

Y. Zou, Z. Hu, J. Zhang, H. Xie, C. Guimbaud, and Y. Fang, “Effects of pH on nitrogen transformations in media-based aquaponics,” Bioresour. Technol., 2016, doi: 10.1016/j.biortech.2015.12.079.

J. Suhl, B. Oppedijk, D. Baganz, W. Kloas, U. Schmidt, and B. van Duijn, “Oxygen consumption in recirculating nutrient film technique in aquaponics,” Sci. Hortic. (Amsterdam)., vol. 255, pp. 281–291, 2019, doi: 10.1016/j.scienta.2019.05.033.

F. Li et al., “Effects of Rice-Fish Co-culture on Oxygen Consumption in Intensive Aquaculture Pond,” Rice Sci., vol. 26, no. 1, pp. 50–59, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.rsci.2018.12.004.

Z. Khiari, K. Alka, S. Kelloway, B. Mason, and N. Savidov, “Integration of Biochar Filtration into Aquaponics: Effects on Particle Size Distribution and Turbidity Removal,” Agric. Water Manag., vol. 229, p. 105874, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2019.105874.

Cómo citar

APA

Vaca Vargas, S. A., García Navarrete, O. L., y Colorado Gómez, M. A. (2023). Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa. Visión electrónica, 17(1). https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887

ACM

[1]
Vaca Vargas, S.A. et al. 2023. Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa. Visión electrónica. 17, 1 (ene. 2023).

ACS

(1)
Vaca Vargas, S. A.; García Navarrete, O. L.; Colorado Gómez, M. A. Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa. Vis. Electron. 2023, 17.

ABNT

VACA VARGAS, Sergio Alejandro; GARCÍA NAVARRETE, Oscar Leonardo; COLORADO GÓMEZ, Mario Andrés. Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa. Visión electrónica, [S. l.], v. 17, n. 1, 2023. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887. Acesso em: 3 may. 2024.

Chicago

Vaca Vargas, Sergio Alejandro, Oscar Leonardo García Navarrete, y Mario Andrés Colorado Gómez. 2023. «Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa». Visión electrónica 17 (1). https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887.

Harvard

Vaca Vargas, S. A., García Navarrete, O. L. y Colorado Gómez, M. A. (2023) «Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa», Visión electrónica, 17(1). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887 (Accedido: 3 mayo 2024).

IEEE

[1]
S. A. Vaca Vargas, O. L. García Navarrete, y M. A. Colorado Gómez, «Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa», Vis. Electron., vol. 17, n.º 1, ene. 2023.

MLA

Vaca Vargas, Sergio Alejandro, et al. «Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa». Visión electrónica, vol. 17, n.º 1, enero de 2023, https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887.

Turabian

Vaca Vargas, Sergio Alejandro, Oscar Leonardo García Navarrete, y Mario Andrés Colorado Gómez. «Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa». Visión electrónica 17, no. 1 (enero 30, 2023). Accedido mayo 3, 2024. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887.

Vancouver

1.
Vaca Vargas SA, García Navarrete OL, Colorado Gómez MA. Diseño y construcción de un sistema acuapónico automatizado para cultivo acuaponico NFT de Carpa Roja y Lechuga Crespa. Vis. Electron. [Internet]. 30 de enero de 2023 [citado 3 de mayo de 2024];17(1). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18887

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