La
calidad del agua es uno de los determinantes más importantes en la producción
acuícola. La creciente demanda de productos acuícolas obliga a muchos
productores con recursos limitados de tierra y agua a maximizar la producción
pesquera utilizando métodos de cultivo de alta intensidad (Clark y Helfrich,
2006), caracterizados por altas densidades de población y prácticas de
alimentación intensivas en ambientes controlados (Tilman et al., 2002).
Si
bien estas prácticas de cría aumentan la producción, estas también pueden tener
un costo, y los peces en estos sistemas a menudo están expuestos a una menor
calidad del agua y a los consiguientes efectos negativos sobre la salud y el
rendimiento, como niveles elevados de estrés, alta incidencia de enfermedades,
crecimiento reducido y disminución de la supervivencia (Ellis et al., 2002). En
ese sentido, se ha comprobado que en estas condiciones los peces se ven
afectados en su alimentación, la cual disminuye cuando se encuentran en estrés
ante los bajos niveles de oxígeno, lo que conduce a la pérdida de este insumo,
afectando el aumento y la tasa de conversión alimenticia (Rodríguez y Anzola,
2001). Ahora bien, la calidad del agua está determinada inicialmente por la
fuente de agua (primer uso) y se deteriora a medida que avanza por los
sucesivos pasos del canal (Welker et al., 2019).
El
oxígeno disuelto suele ser el primer parámetro limitante en los sistemas de
canalización de flujo (Colt y Orwicz, 1991). Los vertederos y la aireación a través del
límite aire-agua al final de los canales proporcionan transferencia de oxígeno
y tienen un impacto crítico en la capacidad de transporte (Colt et al., 2009).
Sin embargo, con mejoras en la aireación y el funcionamiento adecuado de estos
sistemas, los impactos del dióxido de carbono y otros parámetros de calidad del
agua pueden convertirse en las principales variables limitantes (Naylor et al.,
2011).
Las concentraciones elevadas de CO2 disuelto
en el ambiente (hipercapnia ambiental) pueden alterar el equilibrio ácido-base
interno (Crocker y Cech, 1998), lo que a su vez puede reducir el consumo de
alimento y el crecimiento y estimular la nefrocalcinosis (Foss et al., 2003).
Las empresas piscícolas que se dedican a la
crianza intensiva en la región de Ucayali (Perú), y en toda la selva, baja
tienen un gran problema, que es la oxigenación del agua. La
mayoría de las empresas piscícolas en la región selva de nuestro país, Perú,
desarrollan sus actividades en piscigranjas construidas por ellos. Este
modelo renueva parcialmente el agua en tiempos de lluvias, oxigenando el agua
solo en estos tiempos, proceso durante el cual los peces se estresan por la
baja cantidad de oxígeno disuelto en agua y las altas temperaturas, lo que
provoca la disminución del apetito, la vulnerabilidad a enfermedades y,
finalmente, la demora en alcanzar el tamaño, peso y calidad de la carne al
faenado, por lo que la tasa de retorno de la inversión es más prolongada; esto
hace que el monto del capital inicial sea alto.
Aliaga
et al. (2017) realizaron un sistema automatizado para el control y monitoreo
del comportamiento de alevinos de Paiche en cautiverio, en el cual se pudo
identificar, además de los diferentes parámetros, el nivel de oxígeno, el pH, y
otros elementos que son de vital importancia para la producción del Paiche; así mismo, la confección de un sistema de cambio de agua y
alimentación en forma automatizada, cuyos resultados fueron favorables y mejoraron
las posibilidades de desarrollo económico de su región con la conformación de
cadenas productivas a nivel de la cuenca del río Ucayali, contribuyendo al PBI
regional y nacional (Aliaga et al., 2017).
Por otro lado, Mache (2015) desarrolló el incremento
de biomasa de truchas juveniles “Arco Iris” (Oncorhynchus mykiss) alimentadas
con alimento comercial “Crecimiento 3” por 49, 76, 103 y 130 días en la piscigranja
“La Cabaña” localizada en el anexo de Miraflores, distrito de Sapallanga,
región Junín, Perú, con el objetivo de determinar el tiempo óptimo para cambiar
el tipo de alimento de las truchas juveniles, antes de pasar al engorde. Los
resultados mostraron diferencias estadísticas significativas (p ≤ 0,05).
En conclusión, el modelo que
ha sido propuesto en el presente estudio fue el desarrollo de un sistema
computacional integral en hardware y software, para incrementar
oxígeno en el agua a través del sistema Venturi. Para ello, se aplicó como
fuente de energía un sistema fotovoltaico, el cual alimenta a la interface
que controla todo el sistema del hardware y la bomba de agua; en su
conjunto generan presión de agua, la cual pasa por un conducto que tiene aire;
todo ello se expulsa a un metro bajo la superficie del agua, lo que genera
microburbujas e incrementa la captura del oxígeno en el agua. El objetivo de la
aplicación del modelo fue, por consiguiente, analizar la oxigenación del agua en la
crianza intensiva del “Paco” (Piaractus brachypomus), aplicando el Open
Source, que consiste en un programa informático que permite el acceso a su
código de programación, lo que facilita modificaciones por parte de otros
programadores.
El resultado y producto de la
investigación es de gran relevancia para la producción acuícola de la región de
Ucayali, porque permitirá mejorar la oxigenación del agua en la crianza
intensiva de uno de los tipos de peces de la región, como es el “Paco”, a
través de los sistemas de Open Source, lo que traeráomo resultado el mejoramiento de la cadena
de producción piscícola en la misma.
Métodos
Tipo de estudio
Según la
naturaleza del estudio, así como por el fin que persigue, este fue de tipo explicativo
(Jiménez,
1998) dado que se centró en responder al comportamiento
de la oxigenación del agua bajo situaciones de aireación y su efecto en la
producción de los peces.
Criterios
de selección de la población
La
población es “un conjunto finito o infinito de elementos con características
comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones de la investigación.
Ésta queda delimitada por el problema y por los objetivos del estudio”. (Arias,
2012; p. 81). La población del presente estudio estuvo constituida por todas las
piscigranjas de la agropecuaria Ebenezer, en el Fundo Ecológico La Colorada, en
la región de Ucayali (Perú).
Muestra/tipo
de muestreo
La
muestra fue no probabilística e intencional (Otzen
y Manterola, 2017), ya que se estableció tomar la muestra igual a la población, por ser una sola
unidad de producción de peces.
Instrumentos
de recolección de datos/proceso de validación de los instrumentos de medición
La
técnica utilizada para la recolección de datos fue un formulario que se aplicó
para medir la oxigenación del agua, antes y después de la aplicación del sistema
computacional para la activación del sistema Venturi. Por otro lado, el
instrumento utilizado fue un pretest y postest para evaluar la crianza del “Paco”;
así mismo, se aplicó la observación, teniendo por instrumento una guía de
observación, lo que permitió conocer la relación de las variables en estudio y
su comportamiento, así como la forma de oxigenación del agua.
Sobre
la validación del instrumento, Sánchez et al., (2018) sostienen que “la validez
es el grado en que un método o técnica sirve para medir con efectividad lo que
supone que está midiendo. Se refiere a que el resultado obtenido mediante la
aplicación del instrumento, demuestra medir lo que realmente se desea medir”
(p. 124). Es así como la determinación de la validez de los instrumentos se
hizo mediante el juicio de expertos, alcanzando en una escala de 0-4 puntos un
valor de 4.
Procedimientos de la recolección de
datos
En el
desarrollo de la presente investigación se instaló un sistema de control para
la toma de datos del oxígeno disuelto, el cual fue un sensor del oxígeno
disuelto. Para medir el proceso de oxigenación
del agua se desarrolló un programa computacional para la activación del sistema
de Venturi, el cual funciona con un sistema de energía fotovoltaica que activa
el sistema de oxigenación, controlado por un sistema de microcontrolador
Arduino. Así mismo, se elaboró un diagrama de conexión del sistema fotovoltaico,
el sistema de oxigenación de Venturi y el módulo Arduino, con los shields
de Timer, Rely y conversor de 12V a 5V. Finalmente, se desarrolló el software
con las siguientes librerías adicionales: Time h, Time Alarms.h, DS1307RTC.h.
Análisis de datos
El análisis de datos fue desarrollado
mediante la estadística descriptiva (Posada, 2016), a partir de la cual se
describieron los datos obtenidos de la oxigenación del agua, antes y después de
la aplicación de la intervención, así como el crecimiento del “Paco” en el
periodo de observación.
Aspectos éticos
Para Shanks (2003), no solo se trata de
un debate sobre cómo se aplica la práctica de experimentos en animales, sino
del cómo los seres humanos y la ciencia han tenido en cuenta o no a la
naturaleza; es decir, este proporciona además el requerimiento de una visión
holística de las distintas formas de vida y sus interrelaciones.
En el presente estudio, todos los
procedimientos fueron realizados con sumo cuidado y manteniendo en todo momento
las condiciones de intervención en los peces con el único propósito de que los
organismos mejoren su calidad de supervivencia y puedan crecer con mayor
facilidad al oxigenar el agua, sobre todo por ser en un hábitat (Berlinghieri
et al., 2021).
Tabla
1
Lectura de oxígeno disuelto en el agua
mg/l
|
|
Día
|
Oxigenación del agua
(mg/l)
|
|
1
|
14/08/2020
|
7,0
|
|
2
|
21/08/2020
|
7,0
|
|
3
|
28/08/2020
|
7,1
|
|
4
|
4/09/2020
|
6,9
|
|
5
|
11/09/2020
|
6,8
|
|
6
|
18/09/2020
|
7,0
|
|
7
|
25/09/2020
|
6,5
|
|
8
|
2/10/2020
|
6,9
|
|
9
|
9/10/2020
|
7,1
|
|
10
|
16/10/2020
|
6,8
|
|
11
|
23/10/2020
|
6,8
|
|
12
|
30/10/2020
|
6,8
|
|
13
|
6/11/2020
|
6,7
|
|
14
|
13/11/2020
|
6,7
|
|
15
|
20/11/2020
|
6,7
|
|
16
|
27/11/2020
|
6,7
|
|
17
|
4/12/2020
|
6,7
|
|
18
|
11/12/2020
|
6,6
|
|
19
|
18/12/2020
|
6,6
|
|
20
|
25/12/2020
|
6,8
|
|
21
|
1/01/2021
|
6,8
|
|
22
|
8/01/2021
|
6,7
|
|
23
|
15/01/2021
|
6,7
|
|
24
|
22/01/2021
|
6,7
|
|
25
|
29/01/2021
|
6,5
|
|
26
|
5/02/2021
|
6,4
|
Resultados
La toma de datos se desarrolló durante 26 semanas, tiempo en
el que el “Paco” ha alcanzado el peso y tamaño comercial, iniciando las lecturas
el 14 de agosto del 2020 y finalizando el 5 de febrero del 2021. El promedio
del oxígeno disuelto en el agua fue de 6,77 mg/l, superando ampliamente los
mínimos requeridos para la crianza de esta variedad; siendo el mínimo de 4,0
mg/l, teniendo un máximo de 7,1 mg/l y un mínimo de 6,4 mg//l. En la semana
siete se observó una disminución del oxígeno a 6,5 mg/l, debido a que en esa
semana los cielos estuvieron despejados y la temperatura del medio ambiente se
incrementó en un promedio de 37 °C. Entendiendo que en el postest se contó con
el sistema de oxigenación por el modelo Venturi en la piscigranja.
De las tomas de datos
se puede apreciar que la ganancia de peso y tamaño tuvieron un incremento
constante hasta la semana diecisiete, superior a lo esperado; donde el
verano se ha acentuado más, influenciando en la temperatura del agua. Por ende,
los peces buscan la profundidad de la piscigranja y las sombras, bajando su
consumo de alimento. Para disminuir el efecto del sol se procedió a colocar una
malla arpillera con un porcentaje de filtro de un 50 %, lo que trajo como
consecuencia un mejor confort de los peces.
A partir de la semana dieciocho, se comenzaron a ver los
efectos de la aplicación del sistema de oxigenación del agua y de la malla
arpillera, lo que se manifestó en la ganancia de peso en un promedio del 12 %
por semana y del tamaño en un 11 %.
A diferencia del pretest, a partir de la semana veintidós
el incremento de peso subió a casi un 12,5 % por semana, debido a lo cual, el peso
comercial se llegó a tener en la semana veintiséis, con 515,3 gr y un largo de
26,3 cm, teniendo un diferencial de cuatro semanas en llegar a los óptimos
esperados. Todo esto significa un ahorro en tiempo, alimento, guardianía y
mantenimiento de la piscigranja.
Luego
de haber concluido con la investigación y de los resultados obtenidos en el
postestbre la oxigenación del agua en la
crianza intensiva del “Paco” aplicando el Open Source, los resultados sobre
la hipótesis propuesta, los shield Arduino en el proceso de oxigenación
del agua para la crianza intensiva del “Paco” influyen significativamente, ya
que en tan solo en 26 semanas el “Paco” alcanzó el peso y tamaño comercial.
Además, el promedio del oxígeno disuelto en el agua fue
de 6,77 mg/l superando ampliamente los mínimos requeridos para la crianza de
esta variedad, siendo el mínimo de 4,0 mg/l, teniendo un máximo de 7,1 mg/l y
un mínimo de 6,4 mg/l, tal como se puede evidenciar en la Tabla 1.
Discusión
El estudio determinó que la aplicación de
Open Source mejora la oxigenación del agua en la crianza del “Paco”,
alcanzando una mejora superior a 2,2 mg/l, y un valor mínimo de 6,44 mg/l en su
aplicación, el mismo que se logró mediante un sistema de mejoramiento del
proceso de oxigenación del agua en la crianza intensiva de una especia de peces
como el “Paco”, ubicado dentro de las piscigranjas.
Estos resultados coinciden con los
obtenidos por Aliaga et al. (2016), quienes aplicaron un modelo de sistema
constructivo basado en las tecnologías de la información, lo que permitió la
crianza y el manejo del Arapaima gigas (Paiche) en cautiverio,
identificando parámetros como temperatura, oxígeno, pH y conductividad
eléctrica, cuyos resultados indicaron que fueron positivos y que, de esa manera,
contribuiría a la consolidación de la “Paichicultura” como actividad productiva
en su región. Así mismo, los estudios de Andrade (2007) consiguieron
desarrollar un sistema hidráulico de recirculación de agua para la fase de
incubación y cultivo larval del Halibut del Atlántico, lográndose la
recirculación para una reutilización del agua del 95 % como máximo; lo cual
mejoró la eficiencia en la crianza de larvas.
Por
consiguiente, encontramos que las modificaciones en la mejora de la calidad del
agua y la oxigenación son óptimas y positivas para la crianza y la obtención de
mejores productos.
Limitaciones
La
principal limitación que se encontró son los escasos antecedentes del estudio
desarrollado, al momento de trabajar con investigaciones similares.
Conclusión
Se
determinó la influencia de los shield Arduino en el proceso de
oxigenación del agua para la crianza intensiva del “Paco”, permitiendo el uso
de energía limpia, sistema fotovoltaico, el cual se ha podido abastecer sin
ninguna dificultad a través de todo el sistema computacional de oxigenación con
el modelo Venturi.
Así
mismo, se observaron resultados diferenciados en la producción de la crianza
intensiva del “Paco”, de acuerdo a la oxigenación del agua. En el caso de la
ganancia de peso del “Paco” se apreció que hasta la semana 9, los índices son
iguales tanto en el pre como en el postest, teniendo valores diferenciados a
partir de la semana 10. Al aplicar el sistema de oxigenación del agua se logró
el peso comercial en la semana 26, mientras que en el pretest el peso alcanzado
recién se dio en la semana 31. En el caso del tamaño de los peces, al finalizar
las 31 semanas en el pretest se pudo obtener una medida de 29 cm de largo,
mientras que en el postest en la semana 26 el tamaño alcanzado fue de 26,3 cm.
Para el mercado al cual se atiende se considera más el peso que el tamaño, no
siendo un valor determinante al momento de su comercialización.
En
conclusión, la aplicación de Open Source mejora la oxigenación del agua
en la crianza del “Paco”, alcanzando una mejora superior a 2,2 mg/l, y un valor
mínimo de 6,44 mg/l en su aplicación.
Referencias
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Contribución de los autores
Este artículo científico fue elaborado por un
único autor, quien desempeñó un papel integral en
todas las etapas del proceso de investigación, desde la
concepción y diseño del estudio hasta la
recopilación y análisis de datos. El autor también
se encargó de la redacción del manuscrito y la toma de
decisiones en cuanto a la publicación. La versión final
del artículo fue revisada y aprobada por el autor.
Fuentes de financiamiento
La investigación fue realizada con recursos propios.
Conflictos de interés
El autor declara no tener conflictos de interés.
Autor de correspondencia
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