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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS GRADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA TRABAJO FIN DE GRADO Tutor/a: Pilar Barreiro Elorza ENERO 2022 Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. Autor/a: David Sánchez Carro DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGROFORESTAL 3 AGRADECIMIENTOS 1ch L13b3 D1ch Elvis. 4 ÍNDICE GENERAL DOCUMENTO 1: MEMORIA Y ANEXOS • MEMORIA • ANEXO 1: Análisis de la situación de partida • ANEXO 2: Análisis de soluciones • ANEXO 3: Cálculos • ANEXO 4: Especificaciones técnicas DOCUMENTO 2: PLANOS DOCUMENTO 3: PLIEGO DE CONDICIONES DOCUMENTO 4: MEDICIONES Y PRESUPUESTO 5 INTRODUCCIÓN El pescado es uno de los pilares de la alimentación, debido a su riqueza en ácidos grasos omega 6 y 3; es además una fuente barata de proteína animal, a un precio competitivo. Actualmente, existe en el mundo un consumo creciente cuya estimación per cápita es de 20,5 kg en 2018 (representando el 17% de la proteína animal)[1]; no quedándose España atrás, siendo esta la 2ª mayor consumidora per cápita del mundo con 23,1 kg en 2018[2]. Si bien es cierto que, al referirnos a la producción animal, nos centramos en los aspectos económicos-productivos, no se debe olvidar que manejamos animales (seres vivos), y por tanto debemos garantizar un cierto grado de bienestar. Las razones no son solo éticas, sino que está demostrado que los peces criados en condiciones favorables muestran menor mortalidad, mayor tasa de crecimiento (incremento de peso por unidad de tiempo), y menor índice de conversión (mayor eficiencia en la conversión de carne a partir de pienso). Todo lo cual, se traduce en un mayor rendimiento industrial. El presente proyecto tiene como finalidad diseñar un sistema automatizado de climatización de los estanques de la piscifactoría que se encuentra en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural. Previamente, se analiza la situación de la piscifactoría, la calidad del agua que emplea, las dimensiones de sus estanques, las especies que cultiva, etc., a fin de dilucidar cual es la solución más apropiada. Con este proyecto se busca mejorar las condiciones de vida de las especies que habitan en la piscifactoría, mejorando la calidad del agua y por tanto, reduciendo sus niveles de estrés, no prestando tanta importancia al aspecto económico. También es importante que el proyecto sea de fácil automatización, puesto que los operarios de la piscifactoría cambian las especies cultivadas con frecuencia. La piscifactoría dispone de varios tipos de estanque y especies de peces, por tanto, la solución diseñada se dimensiona para el estanque con las mayores exigencias y para implementarlo en los demás estanques bastará solo con seguir los pasos realizados en este proyecto. El alcance del proyecto abarca desde el diseño de la solución hasta las directrices para la implementación de esta, realizando los dimensionamiento y cálculos eléctricos necesarios para montar el sistema. 6 7 Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA Y ANEXOS 8 9 Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. MEMORIA 10 ÍNDICE DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 5 1. Objeto .................................................................................................................... 12 2. Alcance .................................................................................................................. 12 3. Antecedentes ........................................................................................................ 12 4. Normas y referencias .......................................................................................... 14 4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas ................................................. 14 4.1.1 Normativa de redacción ....................................................................... 14 4.1.2 Otras normativas ................................................................................... 14 4.1.3 Normativa de planos ............................................................................. 14 4.1.4 Normativa de salud y bienestar animal ............................................. 14 4.1.5 Normativa del uso de agua .................................................................. 14 4.1.6 Normativa de instalaciones eléctricas ................................................ 14 4.2 Programas informáticos ............................................................................... 14 4.3 Bibliografía ..................................................................................................... 15 5. Abreviaturas ......................................................................................................... 19 6. Requisitos de diseño ............................................................................................ 20 6.1 Requisitos generales del proyecto .............................................................. 20 6.2 Descripción de la piscifactoría .................................................................... 20 6.3 Características del agua de los estanques .................................................. 21 6.4 Aspectos del proyecto: ................................................................................. 22 6.5 Incidencias ...................................................................................................... 22 6.6 Especies cultivadas en la piscifactoría ....................................................... 22 6.7 Características de los estanques .................................................................. 23 6.8 Condiciones climáticas del emplazamiento .............................................. 24 6.9 Aspectos ambientales más importantes..................................................... 24 7. Análisis de soluciones ......................................................................................... 25 8. Solución final ........................................................................................................ 26 8.1 Planteamiento hidráulico ............................................................................. 27 8.2 Planteamiento eléctrico ................................................................................ 27 11 9. Situación actual y futura de la explotación ...................................................... 27 10. Planificación ...................................................................................................... 28 11. Orden de prioridad entre los documentos básicos ...................................... 28 12. Estudio de costes ............................................................................................... 28 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Producción y consumo de pescado en el mundo. Fuente: FAO[1] ....... 13 Tabla 2: Necesidades ambientales de los peces. Fuente propia [7]. .....................23 Tabla 3: Resumen de temperaturas y precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET [8] ...................................................................................................... 24 Tabla 4: características de la aireación del agua mediante toberas. Fuente: elaboración propia. ...................................................................................................... 26 Tabla 5: PEC del proyecto. Fuente propia ................................................................ 28 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Piscifactoría (vista lateral). ......................................................................... 21 Figura 3: Estanque en vista general .......................................................................... 23 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1: Figura 5: Diagrama de valores totales de KPIs. Elaboración propia .. 25 12 1. Objeto El objeto del presente proyecto es el diseño de un sistema automatizado de climatización del agua de los estanques, para su posterior implementación y puesta en marcha en la piscifactoría de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes, Forestal y del Medio Natural de la Universidad Politécnica de Madrid, con el fin de mejorar el bienestar de los peces que son allí criados y dotar a la piscifactoría de las condiciones ambientales necesarias para mantener la producción de las distintas especies durante todo el año. Los estanques donde se ha de poner en funcionamiento este sistema se encuentran ya construidos y en uso, por lo que se busca que el sistema aproveche al máximo las instalaciones ya existentes. 2. Alcance El alcance del proyecto incluye el estudio previo de los aspectos más relevantes de la piscifactoría que atañen al bienestar de los peces. Además, se realizará la elección y el diseño de todo el sistema de climatización del agua, desarrollando las directrices necesarias para su implementación en los estanques y puesta en marcha, aunque, sin desarrollar el código de programación del sistema. Por último, se diseñarán planos de la instalación eléctrica a partir de un nuevo cuadro eléctrico, en los que se detalle las características de la instalación y las conexiones entre los elementos de esta. 3. Antecedentes La acuicultura es el cultivo de organismos acuáticos tanto en zonas costeras como del interior. Esta actividad implica intervenciones en el proceso de cría para aumentar la producción, tanto en el número de peces como en su peso. Es probablemente el sector de producción de alimentos con mayor crecimiento y representa ahora el 50% del pescado destinado a la alimentación a nivel mundial[3], y se espera que termine superando a la pesca, el aumento creciente en su producción puede verse en la Tabla 1. 13 Tabla 1: Producción y consumo de pescado en el mundo. Fuente: FAO[1] La producción industrial que emplea animales debe seguir una serie de normativas centradas en reducir en todo lo posible el sufrimiento a los animales y mantenerles libres de enfermedades. Ejemplo de ello es la Directiva 98/58/EC sobre protección de los animales en las explotaciones ganaderas, que incluye unas normas generales que se deben cumplir para todas las explotaciones, incluidas las piscifactorías. España es uno de los países dentro del Convenio para la Protección de los Animales en Explotaciones Ganaderas, que obliga a seguir todas las recomendaciones propuestas por el Consejo Europeo en materia de bienestar animal, como la entrada en vigor el 5 de junio de 2006 sobre peces de granja donde se exponen pautas para la protección de los peces durante su cría, garantizando adecuadas condiciones de vida y teniendo en cuenta las características biológicas de cada especie cultivada[4]. Paralelamente, instituciones como la Organización Internacional para la Salud Animal (OIE) ha desarrollado un Código de Sanitario para los Animales Acuáticos, donde expone las necesidades de tratar bien a los peces en todas sus fases productivas, desde la granja, durante el transporte y en el momento de su sacrificio[4]. 14 4. Normas y referencias 4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas 4.1.1 Normativa de redacción La redacción del presente proyecto sigue el modelo establecido por la norma UNE 157001:2014 “Criterios generales para la elaboración de proyectos”, exceptuando el orden de aparición de la bibliografía, que aparecerá al final del documento. 4.1.2 Otras normativas Norma UNE 53367-1: Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua de microrriego. Parte 1: Especificaciones para tubos de polietileno. 4.1.3 Normativa de planos Norma UNE 101-149-86 de simbología neumática e hidráulica. Norma ISO 15081:2005: Agricultural irrigation equipment — Graphical symbols for pressurized irrigation systems 4.1.4 Normativa de salud y bienestar animal REGULATION (EU) 2016/429 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 9 March 2016 on transmissible animal diseases and amending and repealing certain acts in the area of animal health (‘Animal Health Law’) 4.1.5 Normativa del uso de agua Directiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2000, por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas. 4.1.6 Normativa de instalaciones eléctricas Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento electrotécnico para baja tensión. 4.2 Programas informáticos • Microsoft Word 2016. • Microsoft Excel 2016. • AutoCAD 2021. 15 4.3 Bibliografía [1] FAO, The State of World Fisheries and Aquaculture 2020. Sustainability in action. 2020. [2] CMR GROUP, Alimentación en España 2020. 2020. [3] “Acuicultura | FAO | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.” https://www.fao.org/aquaculture/es/ (accessed Dec. 27, 2021). [4] “El bienestar de los peces: (sí que) existe legislación y se avanza hacia una normativa más específica por especie - En Portada - Noticias web y revista digital de acuicultura. Publicación.” http://www.ipacuicultura.com/noticias/en_portada/66496/el_bienestar_de _los_peces__si_que_existe_legislacion_y_se_avanza_hacia_una_normativ a_mas_especifica_por_especie.html (accessed Dec. 27, 2021). [5] Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación, “Registro de explotaciones de acuicultura.” 2018. [6] J. Molina and M. Sastre, “HACIA UNA GESTIÓN SOSTENIBLE DEL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID ( ATDCM ),” no. December, 2018. [7] A. De la Llave Propín and D. Sánchez Carro, “ANÁLISIS DE LOS INDICADORES EN BIENESTAR DE LOS PECES EN LA PISCIFACTORÍA DE LA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MONTES DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID (ESPAÑA): DEFINICIÓN DE KPIs,” 2021. [8] AEMET, “Base de datos meteorológica. Gráficos -Datos Extremos-Datos diarios de Temperatura.” https://datosclima.es/Aemethistorico/Tempestad.php. [9] “Tarifa One Luz 3 Periodos | Endesa.” https://www.endesa.com/es/luz-y- gas/luz/one/tarifa-one-luz-3periodos (accessed Jan. 03, 2022). [10] T. Ellis, I. Berrill, J. Lines, J. F. Turnbull, and T. G. Knowles, “Mortality and fish welfare,” Fish Physiol. Biochem., vol. 38, no. 1, pp. 189–199, Feb. 2012, doi: 10.1007/S10695-011-9547-3. [11] C. Delfosse, • Cécile Bienboire-Frosini, C. Chabaud, C. Lafont-Lecuelle, A. Cozzi, and • Patrick Pageat, “Using physiological and zootechnical profiles to evaluate welfare in farmed rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum) under stressful conditions,” Aquac. Int., vol. 24, pp. 1449–1457, 2016, doi: 10.1007/s10499-016-0004-2. [12] Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación, ANUARIO DE 16 ESTADISTICA (2019). 2020. [13] “Luis de Villanueva Echeverría. Obras y Proyectos – de Villanueva Arquitectos.” http://www.devillanuevaarquitectos.es/portfolio_page/obras-y-proyectos- lve/ (accessedDec. 25, 2021). [14] R. Chapela Pérez, “Marco legal y procedimientos administrativos de la acuicultura.” Accessed: Apr. 03, 2021. [Online]. Available: https://www.observatorio- acuicultura.es/sites/default/files/images/stories/miscelanea/presentaciones /marco_legal_procedimiento_rosa_chapela.pdf. [15] “Mapa Madrid por municipios grande.” https://www.mapasgrandes.com/mapas/mapa-madrid-por-municipios- grande/ (accessed Jul. 13, 2021). [16] Ministerio de Agricultura Alimentación y Medio Ambiente, “Situación de la masa de agua Madrid: Manzanares-Jarama.” [Online]. Available: http://www.chtajo.es/LaCuenca/CalidadAgua/AguasSubterraneas/Docu ments/fichas_masas/masa 030.010.pdf. [17] Ministerio de Agricultura Alimentación y Medio Ambiente, “Propuesta de proyecto de Plan hidrológico de cuenca de la parte española de la Demarcación Hidrográfica del Tajo,” 2015, [Online]. Available: http://www.chtajo.es/LaCuenca/Planes/PlanHidrologico/Planif_2015- 2021/Documents/PHT2-PlanBorAgo2015/PHT2-DB- Memoria.pdf#page=12&zoom=100,109,622. [18] Ministerio de Agricultura Alimentación y Medio Ambiente, “Localización Masas de Agua,” p. 2013, 2013, [Online]. Available: http://www.chtajo.es/LaCuenca/CalidadAgua/AguasSubterraneas/Docu ments/mapas/mapa_general_masas.pdf. [19] M. E. Hernández García and L. Fernández Ruiz, “Presencia de arsénico de origen natural en las aguas subterráneas del acuífero detrítico del Terciario de Madrid,” Bol. Geol. y Min., vol. 113, no. 2, pp. 119–130, 2002. [20] J. Sandonnini et al., “The emergent fouling population after severe eutrophication in the Mar Menor coastal lagoon,” Reg. Stud. Mar. Sci., vol. 44, p. 101720, May 2021, doi: 10.1016/J.RSMA.2021.101720. [21] V. Knickenberg, “Revestimiento de piscina termocrómico. : Patentados.com,” 2015. https://patentados.com/2015/revestimiento-de- piscina-termocromico (accessed Sep. 05, 2021). [22] A. Morata, “Radiación ultravioleta. Tema 7,” 2020. 17 [23] M. V. Robinson, F. T. Bravo, J. de la F. Vázquez, C. P. Marcos, and E. G. de Chávarri, “Enriquecimiento ambiental y bienestar en peces,” Derecho Anim. Forum Anim. Law Stud., vol. 10, no. 4, pp. 98–104, 2019, [Online]. Available: https://revistes.uab.cat/da/article/view/v10-n4- villarroel%0Ahttp://files/476/Robinson et al. - 2019 - Enriquecimiento ambiental y bienestar en peces.pdf%0Ahttp://files/477/v10-n4- villarroel.html. [24] D. jesus malpartida pasco, “Curso Piscicultura Y Aireacion,” 16 Oct., 2015, [Online]. Available: https://www.embrapa.br/documents/1354377/29102107/Jesus+Pasco+- +Curso+Aireación.pdf/b1de65f0-e92a-366b-de74- 12af1d7bf223?version=1.0. [25] Y. J. Mallya, “Los efectos del oxígeno disuelto en el crecimiento de los peces en la acuicultura.” https://aquafeed.co/entrada/los-efectos-del-ox-geno- disuelto-en-el-crecimiento-de-los-peces-en-la-acuicultura-20548/ (accessed Dec. 25, 2021). [26] L. Arregui Maraver, “El cultivo de la trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) F U N D A C I Ó N MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y MEDIO RURAL Y MARINO SECRETARÍA GENERAL DEL MAR,” 2013, Accessed: Dec. 25, 2021. [Online]. Available: http://www.fundacionoesa.es/publicaciones. [27] C. E. Boyd, “Dinámica del oxígeno disuelto - Responsible Seafood Advocate,” 2018. https://www.globalseafood.org/advocate/dinamica-del- oxigeno-disuelto/ (accessed Dec. 25, 2021). [28] “2. MEJORA DE LA CALIDAD DE AGUA EN LOS ESTANQUES.” https://www.fao.org/fishery/docs/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/ General/x6709s/x6709s02.htm (accessed Dec. 25, 2021). [29] N. P. Thacker, S. L. Katkar, and A. Rudra, “EVALUATION OF MASS- TRANSFER COEFFICIENT OF FREE FALL-CASCADE-AERATOR,” 2002. [30] UPV, “Polietileno Series de diámetros,” Accessed: Oct. 03, 2021. [Online]. Available: http://www.euita.upv.es/dira/Imagenes/files/Hidra/PE.pdf. [31] E. C. Correa, “Tema 3: Flujo de fluidos.” . [32] “La potencia hidráulica.” https://hidraulicahidraoil.es/articulos/la- potencia-hidraulica/ (accessed Dec. 25, 2021). [33] “Banco de precios y pliegos construcción - ELECTROVÁLVULA, COLOCADA.” https://itec.es/banco-precios-bedec/elementos-unitarios- urbanizacion/electrovalvula-colocada-efjsb_01/ (accessed Dec. 26, 2021). 18 [34] “Banco de precios y pliegos construcción - DIFUSOR AÉREO, COLOCADO.” https://itec.es/banco-precios-bedec/elementos-unitarios- urbanizacion/difusor-aereo-colocado-efjs4_03/ (accessed Dec. 26, 2021). [35] “Banco de precios y pliegos construcción - PROGRAMADOR DE RIEGO CON ALIMENTACIÓN A 9 V INSTALADO.” https://itec.es/banco- precios-bedec/elementos-unitarios-urbanizacion/programador-riego- alimentacion-9-v-instalado-efjsa_03/ (accessed Dec. 26, 2021). [36] “Banco de precios y pliegos construcción - TUBO DE POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD, COLOCADO.” https://itec.es/banco-precios- bedec/elementos-unitarios-urbanizacion/tubo-polietileno-baja-densidad- colocado-effb2_01/ (accessed Dec. 26, 2021). [37] “Banco de precios y pliegos construcción - CAJA GENERAL DE PROTECCIÓN, COLOCADA.” https://itec.es/banco-precios- bedec/elementos-unitarios-urbanizacion/caja-general-proteccion- colocada-efg11_01/ (accessed Dec. 26, 2021). [38] “Banco de precios y pliegos construcción - CABLE DE COBRE DE 0,6/1 KV, COLOCADO.” https://itec.es/banco-precios-bedec/elementos-unitarios- urbanizacion/cables-cobre-06/cable-cobre-06/1-kv-colocado-efg31_01/ (accessed Dec. 26, 2021). [39] “Banco de precios y pliegos construcción - BOMBA CENTRÍFUGA MONTADA SOBRE BANCADA, NORMALIZADA, COLOCADA.” https://itec.es/banco-precios-bedec/elementos-unitarios- urbanizacion/bomba-centrifuga-montada-sobre-bancada-normalizada- colocada-efnh5_01/ (accessed Dec. 26, 2021). [40] “ET-AT601 Relés de regulación automática de tensión. | Likinormas.” http://likinormas.micodensa.com/Especificacion/otros/etat601_reles_regul acion_automatica_tension#heading_6 (accessed Dec. 26, 2021). 19 5. Abreviaturas FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations; Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. ADTCM: Acuífero terciario detrítico de Madrid UNE: Una Norma Española. ISO: Internacional Standads Organization; Organización Internacional de Estandarización. KPI: Key performance indicator; Indicador clave de desempeño. E.T.S.I : Escuela técnica superior de ingenieros. UV: Ultravioleta V: Voltios A: Amperios W: Vatios TOD: Oxígeno disuelto total (mg/l). Q: Caudal de agua (m3 /h) SOTR: Capacidad de transferencia estándar de oxígeno (kg/h). OTRt: Capacidad real de transferencia de oxígeno (kg/h) a la temperatura t 20 6. Requisitos de diseño En este proyecto se busca diseñar un sistema de climatización de estanques para una piscifactoría de la ciudad de Madrid, cuyos estanques ya se encuentran en uso. Para ello, se han de definir las condiciones de la instalación que se va a proyectar y las características y dimensiones de los estanques. Después, hay que definir los aspectos ambientales más relevantes en la viabilidad y bienestar de las especies de peces que habitan en los estanques. 6.1 Requisitos generales del proyecto El sistema de climatización a diseñar debe ser adecuado para los estanques ya construidos y garantizar una reducción de los niveles de estrés de las especies criadas. Además, debe ser fácilmente automatizable, permitiendo ajustar su funcionamiento en función de las condiciones ambientales que necesiten las especies cultivadas. La solución de climatización debe ser energéticamente eficiente. Además, no debe suponer un alto coste de implantación ni de mantenimiento, y debe garantizar unos bajos índices de mortalidad y estrés, para así compensar la inversión necesaria. A su vez, la instalación cumplirá con todas las normas y leyes vigentes. 6.2 Descripción de la piscifactoría La piscifactoría, ubicada en la calle José Antonio Novais 10 (28040, Madrid), lleva en funcionamiento desde la primera mitad de la década de los 60 del siglo XX,su orientación queda descrita en el Anexo nº1. El recinto está compuesto por un pequeño edificio, donde se realizan labores de laboratorio, visitas didácticas y la cría de alevines, y un patio exterior compuesto por estanques, donde se realiza la cría de peces adultos, como se aprecia en la Figura 1. Además, el recinto también dispone de un pozo para la extracción de agua, una depuradora y 3 cuadros eléctricos (2 en el exterior (en casetas particulares) y 1 en el interior del edificio); todos ellos mostrados en el Anexo nº1. 21 Figura 1: Piscifactoría (vista lateral) . La actividad de la piscifactoría es bastante dinámica, con frecuencia rotan a las especies de estanque e incluso cambian las especies de los estanques, incorporando nuevas. De acuerdo con el registro de explotaciones de acuicultura español[5], la piscifactoría no tiene especies en régimen de cría que sean sensibles o portadoras de: • Septicemia hemorrágica vírica. • Necrosis hematopoyética infecciosa. • Virus herpes koi. • Anemia infecciosa del salmón. Actualmente, la piscifactoría dispone de todos los permisos para su funcionamiento: permiso de actividad y concesión de dominio hidráulico. 6.3 Características del agua de los estanques La piscifactoría extrae el agua que utiliza del acuífero terciario detrítico de Madrid (ADTCM), específicamente, de la masa de agua subterránea Manzanares-Jarama (código: ES030MSBT030.010), gestionada por la confederación hidrográfica del Tajo. Las características de esta masa de agua son las siguientes[6]: • Capacidad de recarga: 59 hm3/año • Recursos disponibles: 42 hm3/año • Estado cuantitativo: bueno • Estado químico: bueno o Tª: 17ºC o pH: 7,51 o Conductividad eléctrica: 250 µS/cm o Salinidad: 0,5 ‰ o O2 disuelto: 6 mg/L 22 6.4 Aspectos del proyecto: El proyecto cuenta con la autorización del director de la escuela de Montes (Germán Glaria Galcerán) y del profesor titulado al cargo de la piscifactoría (Fernando Torrent Bravo). El objeto del proyecto es llevar a cabo una reforma de los estanques, a modo de rehabilitación, con algún impacto sobre la instalación eléctrica, pero sin vistas a una ampliación de las instalaciones, manteniéndose el propósito de la piscifactoría inalterado. El interés del promotor por la climatización de los estanques se basa en la mejora del bienestar de las especies criadas y el incremento de su tasa de supervivencia. 6.5 Incidencias El profesor titular al cargo de la piscifactoría ha indicado que resulta inviable el mantenimiento de algunas especies durante el verano, debido a las altas temperaturas del ambiente, y por ende del agua. Por otra parte, también ha notificado que los peces tienden a acumularse en puntos específicos de los estanques, es decir, puede existir falta de homogeneidad en las condiciones del estanque, como puntos muertos con poca oxigenación. 6.6 Especies cultivadas en la piscifactoría La piscifactoría está compuesta por 10 estanques (comúnmente conocidos como raceways), cada uno de ellos con una especie distinta (excepto 2 que no se encuentran operativos en este momento). La distribución de estanques, con su respectiva especie es la siguiente: • Estanque 1: Boga de río (Chondrostoma polypelis) • Estanque 2: Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) • Estanque 3: Barbo común (Barbus bocagei) • Estanque 4: Pez rojo (Carassius auratus) • Estanque 5: Carpa común (Cyprinus carpio) • Estanque 6: Esturión (Acipenser naccarii) • Estanque 7: Tenca (Tinca tinca) • Estanque 8: Carpa koi (Cyprinus carpio var. koi) La disposición de estos estanques queda descrita en el Documento Planos. Cada especie requiere las siguientes condiciones ambientales específicas, para desarrollarse en condiciones óptimas de bienestar: 23 Tabla 2: Necesidades ambientales de los peces. Fuente propia [7]. Trucha arcoíris Tenca Pez rojo Esturión Carpa koi Carpa común Boga de río Barbo común Densidad animal óptima (kg/m2) 30 15 25 1,5-3 100 100 25 25 pH óptimo 7 7-8 6-8 6-7 7,5 7,5 6-9 6,4-7 Temperatura óptima (ºC) 15 10-20 12-15 23-30 14-22 14-22 10-22 20-28 O2 óptimo (mg/l) 8,5 8,5 5 9,2 5-7 5-7 6 2,5 6.7 Características de los estanques En la piscifactoría existen 3 tipos de estanque, en lo que a dimensiones y forma se refiere. La solución diseñada utilizará como referencia los estanques centrales, y a estos se referirá el proyecto cuando se hable de estanques. Estos estanques, como se aprecian en la Figura 2, están construidos principalmente por ladrillo. A lo largo de su plano longitudinal, se encuentran carriles de acero inoxidable, separados entre sí 1 metro, que sirven de soporte para mallas de rejilla, usadas para segmentar estanques en bancos de peces. Las dimensiones de los estanques son las siguientes: • Largo: 680 cm • Ancho: 110 cm • Alto: 90 cm, aunque solo se llenan hasta 70 cm. Figura 2: Estanque en vista general En los estanques centrales, las especies cultivadas son: • Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) • Barbo común (Barbus bocagei) • Pez rojo (Carassius auratus) • Carpa común (Cyprinus carpio) • Esturión (Acipenser naccarii) 24 • Tenca (Tinca tinca) 6.8 Condiciones climáticas del emplazamiento Se ha realizado un análisis climático de la zona donde se encuentra la piscifactoría con el fin de comprobar si existen parámetros de gran impacto en la habitabilidad y supervivencia de los peces. Para ello se ha empleado la base de datos de la AEMET, usando de referencia la estación meteorológica de Ciudad Universitaria (la más cercana), cuyas características se encuentran en el Anexo 1. Las condiciones climáticas que son de importancia son aquellas que tienen impacto directo sobre los peces o sobre el medio que habitan. Considerando esto, los factores más a tener en cuenta son: temperatura y precipitación. De acuerdo con esta estación, los datos de mayor relevancia de los últimos 5 años se pueden resumir en la Tabla 3. Tabla 3: Resumen de temperaturas y precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET [8] CARACTERISTICA / VALOR Valor FECHA Temperatura Máxima más alta Registrada: 42.2 ºC 03/08/2018 Temperatura Mínima más baja Registrada: -11.0 ºC 13/01/2021 Mayor diferencia de temperaturas en un mismo día (Tmax-Tmin): 26.7 ºC 13/05/2019 Máxima precipitación diaria registrada: 43.8 l/m2 30/08/2019 De la tabla se extrae que las temperaturas de la zona varían bastante, con inviernos que alcanzan temperaturas por debajo de cero y veranos que alcanzan temperaturas demasiado altas, que podrían traer consigo una alta mortalidad. 6.9 Aspectos ambientales más importantes Se realizó en la piscifactoría un análisis de KPIs relacionados con las instalaciones, el manejo y los peces mismos, usando de referencia las 5 libertades del bienestar animal, para comprobar cuales parámetros o procesos tienen mayor impacto en el bienestar de los peces. Los resultados se muestran en el Gráfico 1[7]. 25 Gráfico 1: Diagrama de valores totales de KPIs. Elaboración propia Para la solución de este proyecto solo se tiene en consideración aquellos aspectos que corresponden a condiciones ambientales (que, para peces, corresponden a las condiciones del agua), puesto que son parámetros fácilmente medibles con los que se puede establecer una solución de mejora eficiente y estable. En base a esta consideración, se observa que los parámetros relativos a las condiciones ambientales del hábitat de los peces, con mayor impacto sobre el bienestar de los peces de la piscifactoría son: temperatura, O2 disuelto, pH y luz (fotoperiodo), además, debido a que el plan veterinario y la incidencia de enfermedades tienen también un alto impacto en su bienestar, se decide considerar también el parámetro relativo a la higiene del agua. Tras una somera reflexión, expuesta en el Anexo nº2,se llega a la conclusión de que los parámetros que más conviene seguir de cerca en una piscifactoría semi- intensiva en exterior son la temperatura y el oxígeno disuelto del agua, y en parte, la higiene del agua. En base a esto último, las medidas planteadas tienen como objetivo mejorar estos aspectos. 7. Análisis de soluciones Las condiciones de vida de los peces de la piscifactoría dependen principalmente de las condiciones del agua en donde se cultivan. Para climatizar las condiciones del agua conforme a las necesidades de los peces se han planteado 3 soluciones: • Termorregulación del agua mediante cristal termocrómico • Sanitización del agua mediante luz UV • Aireación del agua mediante toberas 26 En el Anexo 2 se detallan las 3 soluciones, estimando sus respectivos precios, ventajas y desventajas. En base a ello, se decide optar por la aireación del agua mediante toberas por las razones que muestra la Tabla 4. Tabla 4: características de la aireación del agua mediante toberas. Fuente: elaboración propia. ASPECTO CARACTERÍSTICAS KPI sobre el que actúa O2 disuelto, turbidez Mejora del bienestar y reducción de enfermedades por falta de oxígeno Funcionamiento La acción de las bombas es inmediata, tanto sobre el O2 disuelto como sobre la turbidez. Cambio directamente producido sobre el estanque (mayor impacto) Consumo energético Bajo (funcionamiento intermitente) Grado de automatización Alto (posición y duración del chorro) Costes (aplicación + mantenimiento) Bajo (30-50€/estanque) a medio (100-500€/estanque) en función de la especie cultivada. Mantenimiento Bajo (limpieza de bomba y toberas) La solución seleccionada plantea un sistema de recirculación del agua de los estanques. Primero, el agua es elevada mediante una bomba horizontal para luego expulsarla a cierta altura y presión, a través de toberas de riego. Con ello obtiene una aireación doble, primero, por la expulsión difuminada a través de la tobera, y segundo por el efecto de ruptura que provoca en el agua del estanque al caer. 8. Solución final El sistema de aireación se describe desde 2 ángulos, el hidráulico y el eléctrico. Las dimensiones del sistema están calculadas para el estanque con mayor demanda de oxígeno (estanque de carpa común). Para el resto de estanques, se puede optar por emplear el mismo diseño o uno de menores dimensiones, y por tanto, menor precio. Se recomienda que el sistema esté operativo de noche, pues es cuando el plancton del estanque cesa su actividad fotosintética y reanuda su respiración, provocando una demanda de oxígeno mucho mayor. 27 Las especificaciones de los elementos empleados se encuentran en el Anexo 3. 8.1 Planteamiento hidráulico El sistema consta de una serie de etapas: 1. Un sistema de captación de agua en el que una bomba horizontal hace ascender el agua a través de una tubería. 2. La tubería pasa por un codo de 90º que convierte el tramo en horizontal. 3. El tramo horizontal recorre las paredes del estanque hasta formar un anillo de tubería, en otras palabras, recorre las paredes hasta que se muerde la cola. La tubería formando el anillo se encuentra anclada al bordillo del estanque, a una altura de 0,3 m por encima del agua. 4. A lo largo del tramo horizontal se encuentran 8 electroválvulas, separadas entre sí 1,25 m. Las electroválvulas tienen 3 vías, 1 de entrada de agua, otra que permite el paso del agua a la siguiente electroválvula y una última válvula para la expulsión del agua al estanque. La orden de apertura o cierre de las vías es dada por un Arduino. 8.2 Planteamiento eléctrico La instalación se compone de 2 líneas monofásica, una contiene a la bomba y la otra contiene a las electroválvulas y relés. Las electroválvulas y la bomba están abiertas/encendidas o cerradas/apagadas en base a lo que el Arduino les comunique. Para que Arduino establezca comunicación con las electroválvulas y la bomba, estas deben de trabajar a la misma tensión que Arduino (5 V), como no los hay que trabajen a tan baja tensión debe emplearse relés que regulen la tensión de entrada. Por tanto, hay 9 relés en total, 1 para cada electroválvula y uno para la bomba. Es importante aclarar que con este planteamiento todas las comunicaciones Arduino-electroválvulas son independientes entre sí, lo que da mucho juego a la hora de programar el código. La alimentación de Arduino y de la bomba es directamente a través de la red eléctrica. Respecto a las electroválvulas y los relés, cada uno requiere su propia fuente de alimentación, que suministre la misma tensión que la que emplean. Es recomendable ver el esquema multifilar del Documento Planos. 9. Situación actual y futura de la explotación La instalación se mantiene operativa todos los días del año. Cuenta con 10 estanques, a los que se introduce un flujo de 360 litros/hora de agua, renovando 28 completamente el agua del estanque cada 14,54 horas. Actualmente las condiciones son normales y la producción entra dentro de lo esperado. Con la implementación del sistema de aireación de agua se espera obtener una mejora en los niveles de O2 disuelto, mejorando la calidad de vida de las especies que habitan y reduciendo su tasa de mortalidad, además, una mejor aireación permitirá reducir el caudal de agua introducido, lo cual se traducirá en un menor coste de mantenimiento y en un menor impacto medioambiental. 10. Planificación El proyecto es de pequeña dimensión y requiere poca mano de obra. Además, la instalación de cada estanque es independiente entre sí, por lo que para completar la obra se estima que es suficiente con de 1 a 3 días. A la ejecución de la obra se le debe añadir el desarrollo del código de Arduino, que puede realizarse paralelamente y que se estima que también es suficiente con de 1 a 3 días. 11. Orden de prioridad entre los documentos básicos En caso de discrepancias entre los documentos del presente proyecto, el orden de prioridad es el siguiente: 1. Memoria y Anexos 2. Planos 3. Pliego de condiciones 4. Presupuesto 12. Estudio de costes Del Documento Mediciones y Presupuestos se conoce que el coste total del proyecto (PEC) es 6478,08€, como muestra la Tabla 5. Tabla 5: PEC del proyecto. Fuente propia PEM total del proyecto (€) 4498,98 Gastos generales (13%) (€) 584,8674 29 Beneficio industrial (6%) (€) 269,9388 PEM+GG+BI (€) 5353,786 IVA (21%) (€) 1124,295 PEC (€) 6478,081 Teniendo en cuenta que se recomienda emplear el sistema por la noche debido a que la demanda de oxígeno es mayor, el coste de funcionamiento (considerando que el precio del kWh en tarifa nocturna es 0,176 €[9]) es el mostrado en la Tabla 6. El cálculo de la potencia de cada dispositivo se encuentra en el Anexo de Cálculos. Tabla 6: Coste de funcionamiento nocturno. Fuente propia P (W) Electroválvula 16 Bomba 150 Arduino 0,23 Módulo de relé 2,8 Relé de la bomba 0,8 Total (W) 169,83 Precio kWh (€) 0,176 Coste 1 noche (12 h) (€) 0,359 Año (€) 130,92 Año los 6 estanques centrales (€) 785,51 PEC + energía 7263,59 Por tanto, el coste del proyecto más el primer año de electricidad asciende a 7263,59 €. En vista de que la finalidad del proyecto es diseñar un sistema enfocado al bienestar animal, en una piscifactoría que no busca obtener un rendimiento 30 económico de los peces, resulta incoherente calcular posibles retornos de la inversión, por ello se omitirá tal parte. 31 Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. ANEXOS 32 33Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. ANEXO Nº1 ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN DE PARTIDA 34 ÍNDICE DE CONTENIDO 1. Introducción ......................................................................................................... 38 2. Situación del sector acuícola .............................................................................. 38 3. Condicionantes del proyecto ............................................................................. 40 3.1 Situación geográfica ...................................................................................... 40 3.2 Estructura de la piscifactoría ....................................................................... 41 3.2.1 Estructura general.................................................................................. 41 3.2.2 Características y dimensiones de los estanques ................................ 45 3.3 Necesidades ambientales de las especies de peces .................................. 47 3.3.1 Boga de río (Chondrostoma polypelis) .............................................. 47 3.3.2 Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) ............................................ 47 3.3.3 Barbo común (Barbus bocagei) ............................................................ 48 3.3.4 Pez rojo (Carassius auratus) ................................................................. 49 3.3.5 Carpa común (Cyprinus carpio) .......................................................... 49 3.3.6 Esturión (Acipenser naccarii) ............................................................... 50 3.3.7 Tenca (Tinca tinca) ................................................................................. 50 3.3.8 Carpa koi (Cyprinus carpio var. koi) .................................................. 51 3.4 Situación sanitaria de los peces ................................................................... 51 3.5 Permisos de funcionamiento la piscifactoria ............................................ 52 3.6 Características del agua................................................................................ 53 3.6.1 Procedencia del agua ............................................................................ 53 3.6.2 Propiedades y calidad del agua ........................................................... 55 3.7 Condiciones climáticas del emplazamiento .............................................. 58 4. Situación de la piscifactoría ................................................................................ 61 35 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 7: Producción y consumo de pescado en el mundo. Fuente: FAO[1] ....... 39 Tabla 8: Producción de la acuicultura española (2018). Fuente: Anuario de estadística de España (2019).[11] ............................................................................... 40 Tabla 9: Producción de la pesca española (2018). Fuente: Anuario de estadística de España (2019). [11] .................................................................................................. 40 Tabla 10: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de boga de río. [7] ....................................................................................................................... 47 Tabla 11: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de trucha arcoíris. [7] ........................................................................................................ 47 Tabla 12: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de barbo común. [7] ..................................................................................................................... 48 Tabla 13: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de pez rojo.[7] ............................................................................................................................ 49 Tabla 14: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de carpa común. [7] ..................................................................................................................... 49 Tabla 15: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de esturión. [7] ................................................................................................................... 50 Tabla 16: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de tenca. [7] ................................................................................................................................... 50 Tabla 17: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de carpa koi. [7] ............................................................................................................................ 51 Tabla 18:Registro de explotaciones de acuicultura. Fuente:Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación [5] ...................................................................... 52 Tabla 19: Permisos de acuicultura. Fuente: CETMAR. [13] ................................... 52 Tabla 20: Masas de agua subterráneas madrileñas del ADTCM. Fuente: Universidad de Salamanca[6] .................................................................................... 54 Tabla 21: Indicadores para la evaluación del estado de las masas de agua subterráneas. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[16] ............................................................................................................... 55 Tabla 22: Resultados analíticos de las aguas subterráneas del acuífero Terciario detrítico de Madrid. Fuente: Boletín Geológico y Minero [18]. ............................ 57 Tabla 23: Información de la estación meteorológica. Fuente: AEMET ................ 58 Tabla 24: resumen de temperaturas entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. ........................................................................................................................................ 59 Tabla 25: resumen de precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8] ........................................................................................................................................ 60 Tabla 26: resumen de viento entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8] ........ 61 36 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 7: Ubicación de la piscifactoría (vista de satélite). Fuente: Google Maps. ........................................................................................................................................ 41 Figura 8: Plano en planta de la piscifactoría. Fuente: De Villanueva Arquitectos[12]. ............................................................................................................ 42 Figura 9: Cuarto de extracción de agua. Fuente propia. ........................................ 42 Figura 10: Cuarto de depuración del agua. Fuente propia. ................................... 43 Figura 11: Cuadro 1 (patio exterior). Fuente propia. .............................................. 43 Figura 12: Cuadro 2 (exterior de la piscifactoría). Fuente propia. ........................ 44 Figura 13: Cuadro 3 (interior del edificio). Fuente propia. .................................... 44 Figura 14: Piscifactoría (vista lateral). Fuente propia. ............................................ 44 Figura 15: Distribución de estanques. Fuente propia. ............................................ 44 Figura 16: Estanque central ........................................................................................ 45 Figura 17: Estanque superior ..................................................................................... 46 Figura 18: Estanque inferior .......................................................................................46 Figura 19: Estanque de boga de río de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. .............................................................................................................. 47 Figura 20: Estanque de trucha arcoíris de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. .............................................................................................................. 48 Figura 21: Estanque de barbo común de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. .............................................................................................................. 48 Figura 22: Estanque de pez rojo de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. ........................................................................................................................... 49 Figura 23: Estanque de carpa común de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. .............................................................................................................. 49 Figura 24: Estanque de esturión de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. ........................................................................................................................... 50 Figura 25: Estanque de tenca de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. ........................................................................................................................... 50 Figura 26: Estanque de carpa koi de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. ........................................................................................................................... 51 Figura 27: Mapa municipal de Madrid. Fuente: mapasgrandes.com.[14] ........... 53 Figura 28: Mapa de masas de agua subterráneas de Madrid. Fuente: Universidad de Salamanca.[6] .......................................................................................................... 53 Figura 29: Localización de la masa 030.010. Fuente: Red de Control de Calidad Aguas. [15] .................................................................................................................... 54 Figura 30: Masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Red de Control de Calidad de Aguas Subterráneas.[17] ..................................................... 55 Figura 31: Estado cuantitativo de las masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[16] 56 37 Figura 32: Estado químico de las masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[16] 56 Figura 33: Diagrama de composición química de las estaciones de control de la masa de agua 030.010. Fuente: Red de Control de Calidad de Aguas Subterráneas. [15] ................................................................................................................................. 57 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 2: Consumo per cápita de pescado en España 2015-2019. Fuente: MERCASA.[2] .............................................................................................................. 39 Gráfico 3: resumen de temperaturas entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. ........................................................................................................................................ 59 Gráfico 4: resumen de precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. .................................................................................................................... 60 Gráfico 5: resumen de viento entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[10] ..... 60 Gráfico 6: Valores totales de los KPIs ....................................................................... 66 38 1. Introducción El presente proyecto nace con el objetivo de modernizar la piscifactoría de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural, una instalación construida en la primera mitad de la década de los 60 del siglo XX, que ha sufrido pocos cambios desde entonces. La solución diseñada se plantea desde una serie de enfoques propios de un proyecto (económico, fiscal, facultativo, …), pero el principal de todos es el del bienestar animal. Una solución basada en el bienestar animal no debe por qué ser poco rentable, numerosos estudios al respecto han demostrado que una mejora de las condiciones de vida de los animales se traduce en una menor tasa de mortalidad[10], menor índice de conversión y una mejora del desarrollo animal[11]. tanto a nivel de aptitudes física como a nivel organoléptico. Todo ello acaba traduciéndose en un aumento del rendimiento del proceso de producción. Por otro lado, otro de los enfoques en los que tratará de basarse la solución planteada es el de la automatización. Las tecnologías de comunicación actuales permiten el desarrollo de sistemas de producción automatizados e inteligentes que permiten regular su actuación en función de las condiciones del medio, reduciendo costes a nivel energético y a nivel de mano de obra. 2. Situación del sector acuícola La pesca y la acuicultura han mantenido una producción de pescado creciente a lo largo de los últimos años, aunque la producción de la acuicultura sigue una rampa más pronunciada, como puede apreciarse en la Tabla 7. Tan es así, que se espera que para 2022 la producción mundial de la acuicultura supere a la de la pesca. 39 Tabla 7: Producción y consumo de pescado en el mundo. Fuente: FAO[1] Por otro lado, España es la 2ª mayor consumidora per cápita de pescado del mundo, con 22,5 kg de pescado consumidos al año en 2019 y un gasto de 195,1€. Gráfico 2: Consumo per cápita de pescado en España 2015-2019. Fuente: MERCASA.[2] En España, las producciones de pescado por parte de la acuicultura y la pesca no están tan parejas. En la Tabla 8 se puede ver que la producción de pescado en acuicultura, de acuerdo con el Anuario de estadística de España 2019, fue de 318.947.813,7 kg (engorde a talla comercial), mientras que la producción por parte de la pesca fue de 917.012 toneladas (peso vivo), como muestra la Tabla 9. 40 Tabla 8: Producción de la acuicultura española (2018). Fuente: Anuario de estadística de España (2019).[12] Tabla 9: Producción de la pesca española (2018). Fuente: Anuario de estadística de España (2019). [12] 3. Condicionantes del proyecto 3.1 Situación geográfica La piscifactoría se encuentra en las coordenadas geográficas 40.4508507521961, - 3.7213933523500384, en un recinto delimitado por la calle de José Antonio Novais al oeste, calle de Leonardo Prieto Castro al norte, calle Ramiro de Maeztu al sur y calle del Arquitecto Sánchez Arcas al este. La Figura 3 muestra el recinto donde se encuentra la piscifactoría. En el documento “Planos” se muestra en mayor detalle la situación geográfica. 41 Figura 3: Ubicación de la piscifactoría (vista de satélite). Fuente: Google Maps. 3.2 Estructura de la piscifactoría 3.2.1 Estructura general El recinto consta de un edificio donde se realiza la cría de alevines en estanques de pequeño tamaño (0,6 m2) y un patio exterior con estanques de tamaño grande (7,48 m2) donde viven los peces en su etapa adulta, tal y como se aprecia en la Figura 4. Además, el recinto también dispone de un pozo para la extracción del agua, una depuradora y 3 cuadros eléctricos (2 en el exterior (en casetas particulares) y 1 en el interior del edificio); todos ellos mostrados en las figuras Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8 y Figura 9 respectivamente. 42 Figura 4: Plano en planta de la piscifactoría. Fuente: De Villanueva Arquitectos[13]. Figura 5: Cuarto de extracción de agua. Fuente propia.43 Figura 6: Cuarto de depuración del agua. Fuente propia. Figura 7: Cuadro 1 (patio exterior). Fuente propia. 44 Figura 8: Cuadro 2 (exterior de la piscifactoría). Fuente propia. Figura 9: Cuadro 3 (interior del edificio). Fuente propia. Respecto al patio exterior de la piscifactoría, el espacio se dispone sobre un pequeño desnivel que permite su organización en bancales o terrazas, sobre las que se sitúan los estanques destinados a la cría en cautividad de los peces (véase las figuras Figura 10 y Figura 11. Además, la disposición en terrazas permite un flujo descendente del agua, que es distribuida entre los diversos estanques mediante acequias. Figura 10: Piscifactoría (vista lateral) . Fuente propia. Figura 11: Distribución de estanques. Fuente propia. 45 La piscifactoría está compuesta por 10 estanques (comúnmente conocidos como raceways), 2 de ellos no operativos y los otros 8 cada uno con una especie distinta. La distribución de estanques, con su respectiva especie es la siguiente: • Estanque 1: Boga de río (Chondrostoma polypelis) • Estanque 2: Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) • Estanque 3: Barbo común (Barbus bocagei) • Estanque 4: Pez rojo (Carassius auratus) • Estanque 5: Carpa común (Cyprinus carpio) • Estanque 6: Esturión (Acipenser naccarii) • Estanque 7: Tenca (Tinca tinca) • Estanque 8: Carpa koi (Cyprinus carpio var. koi) La disposición de estos estanques queda descrita en el documento Planos. 3.2.2 Características y dimensiones de los estanques Los estanques, como se aprecian en la Figura 12, están construidos principalmente por ladrillo. La parte superior, que vendría a constituir el bordillo, está compuesta por solo ladrillo, mientras que las paredes están hechas de ladrillo y yeso. Respecto a los 6 estanques del centro, a lo largo de su plano longitudinal, se encuentran carriles de acero inoxidable, separados entre sí 1 metro, que sirven de soporte para mallas de rejilla, usadas para segmentar estanques en bancos de peces. En el extremo derecho del estanque, una rejilla separa un pequeño área no habitado por peces, reservado a mantenimiento del estanque. Las dimensiones de los estanques centrales son las siguientes: • Largo: 680 cm • Ancho: 110 cm • Alto: 90 cm, aunque solo se llena hasta 70 cm. Figura 12: Estanque central 46 Respecto a los 2 estanques de la parte superior, mostrados en la Figura 13, estos no poseen rejillas y sus dimensiones son las siguientes • Largo: 370 cm • Ancho: 210 cm • Alto: 60 cm, aunque solo se llena hasta 30 cm. Figura 13: Estanque superior Respecto a los 2 estanques circulares de la parte inferior, mostrados en la Figura 14, tampoco poseen rejillas, pero sí una pasarela metálica para labores de mantenimiento. Sus dimensiones son las siguientes • Diámetro: 530 cm • Circunferencia: 168.7 cm • Alto: 30 cm, aunque solo se llena hasta 10 cm. Figura 14: Estanque inferior 47 3.3 Necesidades ambientales de las especies de peces A continuación, se resumen en una serie de tablas las condiciones óptimas de habitabilidad de las especies de peces de la piscifactoría, desde el punto de vista de su bienestar. 3.3.1 Boga de río (Chondrostoma polypelis) Tabla 10: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de boga de río. [7] Figura 15: Estanque de boga de río de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. 3.3.2 Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) Tabla 11: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de trucha arcoíris. [7] Densidad animal óptima: 25 kg/m2 pH óptimo: 6-9 Temperatura óptima: 10-22 ºC O2 óptimo: 6 mg/l Densidad animal óptima: 30 kg/m2 pH óptimo: 7 Temperatura óptima: 15 ºC O2 óptimo: 8,5 mg/l 48 Figura 16: Estanque de trucha arcoíris de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. 3.3.3 Barbo común (Barbus bocagei) Tabla 12: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de barbo común. [7] Figura 17: Estanque de barbo común de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. Densidad animal óptima: 25 kg/m2 pH óptimo: 6,4-7 Temperatura óptima: 20-28 ºC O2 óptimo: 2,5 mg/l 49 3.3.4 Pez rojo (Carassius auratus) Tabla 13: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de pez rojo.[7] Figura 18: Estanque de pez rojo de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. 3.3.5 Carpa común (Cyprinus carpio) Tabla 14: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de carpa común. [7] Figura 19: Estanque de carpa común de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. Densidad animal óptima: 25 kg/m2 pH óptimo: 6-8 Temperatura óptima: 12-15 ºC O2 óptimo: 5 mg/l Densidad animal óptima: 100 kg/m2 pH óptimo: 7,5 Temperatura óptima: 14-22 ºC O2 óptimo: 5-7 mg/l 50 3.3.6 Esturión (Acipenser naccarii) Tabla 15: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de esturión. [7] Figura 20: Estanque de esturión de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. 3.3.7 Tenca (Tinca tinca) Tabla 16: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de tenca. [7] Figura 21: Estanque de tenca de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. Densidad animal óptima: 1´5-3 kg/m2 pH óptimo: 6-7 Temperatura óptima: 23-30 ºC O2 óptimo: 9´2 mg/l Densidad animal óptima: 15 kg/m2 pH óptimo: 7-8 Temperatura óptima: 10-20 ºC O2 óptimo: 8,5 mg/l 51 3.3.8 Carpa koi (Cyprinus carpio var. koi) Tabla 17: Principales características de la calidad del agua para el cultivo de carpa koi. [7] Figura 22: Estanque de carpa koi de la piscifactoría de la UPM de Montes. Fuente propia. 3.4 Situación sanitaria de los peces Dentro del registro de explotaciones de acuicultura español, en la fila 611 de la hoja “peces” del documento Excel del registro se encuentra la piscifactoría de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes, junto con la siguiente información acerca de enfermedades epidémicas de peces, que muestra la Tabla 18. Densidad animal óptima: 100 kg/m2 pH óptimo: 7,5 Temperatura óptima: 14-22 ºC O2 óptimo: 5-7 mg/l 52 Tabla 18:Registro de explotaciones de acuicultura. Fuente: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación [5] 3.5 Permisos de funcionamiento la piscifactoria La piscifactoría cuenta con todos los permisos necesarios para el funcionamiento de esta. En la Tabla 19 se exponen los permisos necesarios para el poner en funcionamiento una piscifactoría. Para este proyecto es solo de interés la columna relativa a acuicultura continental y por ende, los permisos: permiso de actividad y concesión de dominio hidráulico. Tabla 19: Permisos de acuicultura. Fuente: CETMAR. [14] 53 3.6 Características del agua 3.6.1 Procedencia del agua La piscifactoría se encuentra al noroeste de la ciudad de Madrid, limitando con Pozuelo de Alarcón. La Figura 23 muestra la ubicación aproximada (con un círculo blanco) en el mapa municipal de Madrid. Por otra parte, la Figura 24 muestra el mapa de masas de agua subterráneas de Madrid, y en él se aprecia que la ubicación de la piscifactoría se encuentra bajo la masa de agua subterránea “Madrid: Manzanares-Jarama”, de código 030.010, que es de donde extrae el agua utilizada en los estanques. Figura 23: Mapa municipal de Madrid. Fuente: mapasgrandes.com.[15] Figura 24: Mapa de masas de agua subterráneas de Madrid. Fuente: Universidad de Salamanca.[6] 54 La masa de agua subterránea “Madrid: Manzanares-Jarama” se sitúa en la provincia de Madrid, entre losríos Manzanares, al Oeste y Jarama, al Este. El límite Norte se sitúa próximo a las poblaciones de Colmenar Viejo, El Molar y San Agustín de Guadalix. El límite Sur pasa por Madrid, Coslada y San Fernando de Henares. Además, dispone de 16 estaciones de control, para toma de muestras, siendo las estaciones 10-06 y 10-09 las de mayor relevancia para este proyecto por su mayor proximidad a la piscifactoría. Figura 25: Localización de la masa 030.010. Fuente: Red de Control de Calidad Aguas. [16] La Tabla 20 muestra la capacidad extractiva, expresada como capacidad de recarga y capacidad de recursos disponibles, de 3 masas de agua subterráneas de especial importancia por estar destinadas preferentemente a la captación de agua de consumo humano, entre las que está la masa de agua utilizada por la piscifactoría. Tabla 20: Masas de agua subterráneas madrileñas del ADTCM. Fuente: Universidad de Salamanca[6] 55 3.6.2 Propiedades y calidad del agua En un estudio del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente se evaluó el estado de las masas de agua subterráneas, citadas anteriormente, en base a sus estados cuantitativo y químico. La Tabla 21 muestra los indicadores utilizados para la evaluación. Tabla 21: Indicadores para la evaluación del estado de las masas de agua subterráneas. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[17] La Figura 26 es un mapa de las masas de agua subterráneas de la cuenca hidrográfica del Tajo. La masa de agua de interés para este proyecto es la masa “Madrid: Manzanares-Jarama”, de color verde claro y código 030.010. En los mapas de las figurasFigura 27 yFigura 28 se ve que la masa de agua de este proyecto es evaluada como buena a nivel cuantitativo y químico. Figura 26: Masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Red de Control de Calidad de Aguas Subterráneas.[18] 56 Figura 27: Estado cuantitativo de las masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[17] Figura 28: Estado químico de las masas de agua subterráneas de la cuenca del Tajo. Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.[17] El estudio de estado químico también muestra que las estaciones de control de la masa de agua “Madrid: Manzanares-Jarama” presentan aguas mayoritariamente bicarbonatadas cálcicas, a excepción de las muestras 10-02, 10-04, 10-08 y 10-09 que son bicarbonatadas sódicas. 57 Figura 29: Diagrama de composición química de las estaciones de control de la masa de agua 030.010. Fuente: Red de Control de Calidad de Aguas Subterráneas. [16] La Tabla 22 recoge las propiedades de las aguas subterráneas del acuífero terciario detrítico de Madrid, siendo la marcada en azul la utilizada en la piscifactoría. Tabla 22: Resultados analíticos de las aguas subterráneas del acuífero Terciario detrítico de Madrid. Fuente: Boletín Geológico y Minero [19]. 58 De la anterior tabla, las características más importantes que se pueden extraer son: • Tª: 17 ºC • pH: 7,51 • Conductividad eléctrica: 498 µS/cm • O2 disuelto: 6 mg/L Los valores de composición química a primera vista no resultan tan importantes puesto que los informes reflejan que es un agua de buena calidad química. 3.7 Condiciones climáticas del emplazamiento Las condiciones climáticas de la zona son de especial importancia puesto que la piscifactoría realiza el cultivo de los peces en exterior. Utilizando la base de datos de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) se ha realizado un somero estudio de las condiciones climáticas de la zona donde se encuentra la piscifactoría. La estación más cercana a la piscifactoría es la situada en Ciudad Universitaria, cuyos datos aparecen en la Tabla 23. De ella se ha extraído el registro meteorológico de los últimos 5 años a fin de comprobar si existe algún parámetro que comprometa la habitabilidad de los peces. Los parámetros estudiados han sido la temperatura, la precipitación y el viento, que se muestran en el Gráfico 3 y Tabla 24, Gráfico 4 y Tabla 25, y Gráfico 5 y Tabla 26 respectivamente. Tabla 23: Información de la estación meteorológica. Fuente: AEMET Identificador Nombre Provincia Altitud Latitud Longitud Inicio Datos Fin Datos 3194U MADRID, CIUDAD UNIVERSITARIA MADRID 664 m. 402706N 034327W 01/01/1972 02/06/2021 59 Gráfico 3: resumen de temperaturas entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. Tabla 24: resumen de temperaturas entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. CARACTERISTICA / VALOR (Temperatura ºC) FECHA Temperatura Máxima más alta Registrada: 42.2 03/08/2018 Temperatura Máxima más baja Registrada: 0.9 09/01/2021 Temperatura Mínima más alta Registrada: 25.2 20/07/2016 Temperatura Mínima más baja Registrada: -11.0 13/01/2021 Mayor diferencia de temperaturas en un mismo día (Tmax-Tmin): 26.7 13/05/2019 Mayor ascenso de temperaturas Máximas en 24 h: 8.8 entre 19-04-2019 y 20-04-2019 Mayor ascenso de temperaturas Mínimas en 24 h: 18.7 entre 13-01-2021 y 24-01-2021 Mayor descenso de Temperaturas máximas en 24h: 10.4 entre 11-10-2016 y 12-10-2016 Mayor descenso de Temperaturas mínimas en 24 h: 11.2 entre 04-03-2020 y 08-03-2020 De acuerdo con la Tabla 24, las temperaturas de la zona varían bastante, con inviernos que alcanzan temperaturas por debajo de cero y veranos que alcanzan temperaturas demasiado altas que traen consigo una alta mortalidad. 60 Gráfico 4: resumen de precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8]. Tabla 25: resumen de precipitaciones entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8] Gráfico 5: resumen de viento entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[10] CARACTERÍSTICA VALOR FECHA Máxima precipitación diaria registrada: 43.8 l/m2 30/08/2019 Precipitación total acumulada en el periodo: 2062.4 l/m2 61 Tabla 26: resumen de viento entre los años 2016-2021. Fuente: AEMET[8] CARACTERÍSTICA / VALOR Velocidad (m/s) Velocidad (Km/h) FECHA HORA Racha de Viento más alta Registrada: 25.8 92.88 01/03/2018 16:40 Velocidad Media más alta Registrada: 7.2 25.92 04/01/2016 De los 3 parámetros estudiados, la temperatura es el más importante por el alto impacto que posee en la habitabilidad de los peces. Lo más importante a tener en cuenta es la temperatura máxima más alta y la temperatura mínima más baja. Los peces son animales poiquilotermos, esto significa que no son capaces de regular su temperatura interna a través del metabolismo, sino que deben conseguirlo a través del agua que habitan; por tanto, una temperatura moderadamente alta causará la muerte de las especies más sensibles que en la piscifactoría habitan. En cuanto a las temperaturas bajas, estas tienen impacto, aunque menor, ya que los peces las toleran en mayor grado, y al alcanzar valores de congelación solo se congela la zona más superficial del agua, siguiendo el interior en estado líquido, permitiendo la habitabilidad de los peces, aunque no en condiciones óptimas. Otro dato a tener en cuenta es el de mayor diferencia de temperaturas en un mismo día, puesto que la solución deberá ser capaz de paliar los estragos de una rampa de temperaturas pronunciada. En cuanto a la precipitación, es conveniente considerarla, porque el pH de la lluvia ronda los 5-5,5, lo cual podría tener impacto en un caso en el que se diera mucha precipitación y el caudal de renovación del agua fuese bajo. 4. Situación de la piscifactoría La piscifactoría actualmente se encuentra en funcionamiento, en ella se desarrollan actividades de diversa índole, como son visitas didácticas y trabajos de investigación, así como la crianza de peces para la repoblación del río Manzanares. Las instalacionesson antiguas, aunque funcionales, por lo que no se contempla una renovación de las instalaciones, sino más bien la implantación de algún sistema que mejore su rendimiento. 62 Las condiciones climáticas de verano podrían suponer un problema para la piscifactoría por las altas temperaturas. Además, se conoce que los peces tienden a acumularse en puntos específicos de los estanques, es decir, puede existir falta de homogeneidad en las condiciones del estanque, como puntos muertos con poca oxigenación Por otra parte, el consumo de agua de la instalación es alto, puesto que se renueva constantemente para mantener niveles de oxígeno disuelto aceptables. 63 Diseño, implementación y puesta en marcha de un sistema automatizado de agitación y renovación del agua de la piscifactoría de la UPM de Montes para mejorar el bienestar animal. ANEXO Nº2 ANÁLISIS DE SOLUCIONES 64 ÍNDICE DE CONTENIDO 1. Evaluación de los componentes del proceso productivo más importantes 65 1.1 Soluciones planteadas .................................................................................. 67 1.1.1 Termorregulación del agua mediante cristal termocrómico ........... 67 1.1.2 Sanitización del agua mediante luz UV ............................................. 68 1.1.3 Oxigenación del agua mediante toberas o difusores ........................ 69 1.2 Elección del sistema más adecuado ........................................................... 69 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 27: características de la termorregulación del agua mediante cristal termocrómico. Fuente: elaboración propia. ............................................................. 70 Tabla 28: características de la sanitización del agua mediante luz UV. Fuente: elaboración propia. ...................................................................................................... 70 Tabla 29: características de la oxigenación del agua mediante toberas. Fuente: elaboración propia. ...................................................................................................... 71 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 6: Valores totales de los KPIs ....................................................................... 66 65 Las soluciones que se plantean deben satisfacer una necesidad primordial: mejorar el bienestar de las especies de la piscifactoría de la E.T.S.I de Montes. Para ello, se planteará una serie de posibles soluciones, diferentes entre sí, cada una de ellas especializada en mejorar un aspecto distinto de las condiciones de los estanques, a modo de obtener una amplia visión sobre la solución a adoptar. Posteriormente, cada solución será sometida a un somero análisis con el que se espera, decidir cuál es la solución más adecuada. 1. Evaluación de los componentes del proceso productivo más importantes De acuerdo con un reciente estudio realizado este año en la piscifactoría, teniendo en cuenta las especies criadas actualmente, para identificar los componentes más importantes del proceso productivo de la piscifactoría relativos al bienestar de las especies, primero se debe analizar el proceso productivo de la cría desde un punto de vista global. Para ello, se elabora una lista de KPIs (Key Performance Indicators) relacionados con las instalaciones, el manejo y los peces mismos, usando de referencia las 5 libertades del bienestar animal, tal y como muestra la Figura 30. [7] Figura 30: KPIs de una piscifactoría agrupados por grado de libertad. Después, se procede a evaluar cada KPI en función de su duración y severidad (impacto sobre el bienestar de los peces). Se decide que los parámetros duración y severidad oscilen en los siguientes rangos: 66 • Duración: de 1 a 3, siendo: o 1: < 24 horas o 2: 24 horas < X < 7 días o 3: > 7 días • Severidad: de 0 a 5, siendo: o 0: severidad nula o 1: severidad baja o 2: severidad media o 3: severidad alta o 4: severidad muy alta o 5: severidad máxima En cuanto a los valores de los parámetros duración y severidad para KPI, se asignaron usando como referencia diversos parámetros comunes en la producción acuícola, utilizando de guía artículos e informes publicados en revistas científicas relacionadas con la zootecnia, la acuicultura y la veterinaria. Por último, se multiplica los valores de duración y severidad de cada KPI y se compara el valor total de los KPI en un gráfico de barras, como muestra el Gráfico 6. Gráfico 6: Valores totales de los KPIs A través de la gráfica, se observa que los componentes con mayor impacto sobre el bienestar de los peces son: la temperatura, el plan veterinario y la categorización de los peces. Sin embargo, es difícil establecer mejoras sobre los dos últimos componentes citados, puesto que dependen del factor humano. Por ende, este proyecto se centrará en las condiciones ambientales (que, para peces, corresponden a las condiciones del agua), puesto que son parámetros fácilmente medibles con los que se puede establecer una solución de mejora eficiente y estable. En base a ello, se concluye que los componentes relativos a las condiciones ambientales del hábitat de los peces con mayor impacto sobre el 67 bienestar de los peces de la piscifactoría son: temperatura, O2 disuelto, pH y luz (fotoperiodo), además, debido a que el plan veterinario y la incidencia de enfermedades tienen también un alto impacto en su bienestar, se decide considerar también el parámetro relativo a la higiene del agua. De todos ellos, la temperatura parece el parámetro más determinante, debido a que muchas de las especies de peces no son capaces de termorregularse. La importancia del O2 disuelto también es alta, ya que las piscifactorías semi-intensivas, como la de este proyecto, poseen una densidad de peces moderada-alta que conlleva un constante consumo elevado de O2, el cual, de no suplirse, deriva en síntomas, desde los propios de una hipoxia parcial (malestar general, desorientación, ineficiente índice de conversión) hasta casos extremos, derivados de una hipoxia completa, como las muertes masivas del Mar Menor[20]. En cuanto al pH, es un parámetro que depende plenamente del agua utilizada y no se puede alterar sin emplear compuestos químicos (algo poco recomendable), por lo que se descarta del alcance de este proyecto. La luz es un parámetro que depende en su mayoría de la climatología del emplazamiento de la piscifactoría, sin embargo, se puede modificar de forma moderada mediante la turbidez del agua, el fotoperiodo puede variar bastante entre especies y se puede alterar con relativa facilidad, no obstante, en cultivo en exterior esta práctica, por lo general, es innecesaria. Por último, se encuentra la higiene, definida por el estado sanitario del agua, es bastante importante mantener valores adecuados para evitar que enfermen por infecciones, por lo general, basta con eliminar los depósitos de materia orgánica que se formen en el estanque, así como los peces muertos, sin embargo, en casos de mala fortuna en los que se formen biopelículas en las paredes, será necesario emplear métodos más elaborados. Esta reflexión se debe tener en cuenta a la hora de diseñar la solución de climatización, considerando la importancia de cada parámetro y lo factible que resulta su control. 1.1 Soluciones planteadas Para la propuesta de soluciones se ha tenido en cuenta la reflexión del apartado anterior, de la que se deduce que los parámetros que más conviene seguir de cerca en una piscifactoría semi-intensiva en exterior son la temperatura y el oxígeno disuelto del agua, y en parte, el nivel sanitario del agua. A raíz de este análisis se proponen 3 soluciones. 1.1.1 Termorregulación del agua mediante cristal termocrómico Construir las paredes y suelo del estanque con paneles
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