CÓMO ELEGIR EL SISTEMA DE DESINFECCIÓN UV ADECUADO PARA SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN DE ACUICULTURA (RAS)
La acuicultura es el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento en el mundo según el informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). El informe de la FAO afirma que para 2030, el mundo consumirá un 20 por ciento más de pescado que en 2016. Para entonces, se proyecta que la producción acuícola alcance los 109 millones de toneladas, lo que representa una tasa de crecimiento del 37 por ciento en comparación con 2016.
Esto conducirá a una creciente acuicultura basada en tierra, incluida la agricultura en sistemas de recirculación de acuicultura (RAS). RAS jugará un papel aún más importante en el futuro de la acuicultura, ya que es capaz de:
· Minimizar las amenazas de escape de peces cultivados
· Mejorar el control de enfermedades y parásitos
· Crear una mejor gestión de la calidad del agua (temperatura, tasa de oxígeno, nutrientes y contenido de sólidos suspendidos)
· Mejorar el control de las liberaciones de nutrientes en el medio ambiente
Los peces que crecen en ambientes controlados en tanques, a menudo a altas densidades, establecen altos requisitos para la calidad del agua y el rendimiento del equipo.
En los sistemas de recirculación de acuicultura (RAS), la seguridad microbiológica del agua de entrada es crucial para garantizar que no se introduzcan enfermedades en el entorno controlado, ya que representa una gran amenaza para la producción de alto valor que puede provocar importantes pérdidas económicas. Un método de desinfección comúnmente utilizado para proteger el suministro de agua de entrada es la desinfección ultravioleta (UV), debido a su gran número de ventajas.
Aquí hay cinco factores clave para ayudarlo a elegir el sistema de desinfección UV adecuado.
1.Asegurar una prefiltración suficiente antes del tratamiento UV
La desinfección UV es un método extremadamente eficaz contra los microorganismos patógenos. Sin embargo, en muchos casos, los rayos UV requieren una filtración previa suficiente antes del tratamiento con rayos UV, para filtrar partículas más grandes y sólidos que podrían crear un efecto de sombra (protección) para los microorganismos potencialmente dañinos, evitando que reciban la exposición necesaria a la luz UVC.
El método correcto de prefiltración y el tamaño de la malla / poro dependen de muchos factores, como el caudal, la cantidad de sólidos en suspensión, el tipo de agua de entrada y la transmitancia UV. La transmitancia UV (UVT) describe la efectividad de la desinfección UV, midiendo el porcentaje de luz que pasa a través de una muestra de agua (a menudo 10 mm) a la longitud de onda de 254 nm.
La UVT puede variar significativamente entre agua de mar, agua salobre, agua dulce y la ubicación de la toma. Por ejemplo, el agua superficial está coloreada por sustancias húmicas en muchos lugares de Escocia y Noruega. Un valor de UVT por debajo del 60% no es inusual para el agua de entrada, lo que significa que el UVT en el RAS será aún menor.
Las bacterias y los virus también varían en tamaño, lo que debe tenerse en cuenta al diseñar la prefiltración. Especialmente en el cultivo de salmón, ha habido una creciente demanda de sistemas de ultrafiltración (UF), ya que son capaces de eliminar bacterias y virus del agua hasta 4log (eliminación de virus). El tratamiento UV y la ultrafiltración combinados son capaces de crear la llamada 'doble barrera' contra las enfermedades, ya que se complementan entre sí.
Las directrices del Instituto Veterinario de Noruega recomiendan como mínimo que< se="" debe="" aplicar="" una="" filtración="" cribado="" de="" 300="" µm="" antes="" del="" tratamiento="" uv.="" sin="" embargo,="" la="" regla="" general="" sigue="" siendo="" tener="" una="" prefiltración="" de="" hasta="" 40="" micrones="" y="" 3="" ntu="" de="">
2. Dimensionamiento correcto del sistema de entrada de rayos UV
El tamaño correcto del sistema UV es el factor más importante para proporcionar un "cortafuegos" protector contra los microorganismos en el sistema de tratamiento del agua de entrada. El tamaño correcto involucra varios factores, incluida una dosis de UV aplicada correctamente, tecnología de lámparas, eficiencia hidráulica del sistema UV y sus aprobaciones para ser empleadas en la ingesta de acuicultura.
Cómo aplicar la dosis UV correcta
La irradiación UV inactiva los microorganismos al dañar su ADN y ARN, lo que les impide reproducirse y causar infecciones. La capacidad de inactivación de los microorganismos por UV depende de la dosis de UV aplicada (también llamada fluencia), generalmente como mJ / cm2 o J / m2, que es el producto de la intensidad de la luz UV, el tiempo de residencia y la transmitancia de UV a través del agua. La absorbancia del ADN es alta entre un rango germicida de 200 a 300 nm, lo que dará como resultado una desinfección primaria eficiente a 254 nm.
Existen mecanismos en las células que reparan el daño al ADN / ARN. Cuanto menor sea la dosis de UV aplicada para un microorganismo, mayor será la posibilidad de fotorreactivación (reparación catalizada por luz) y mecanismos de reparación del espacio oscuro. Sin embargo, la investigación ha demostrado que casi no existe la posibilidad de fotorreactivación por encima de una dosis de UV de 15 mJ / cm2 mediante el uso de cualquier tecnología de lámpara UV común.
Es crucial comprender la dosis de UV objetivo para desinfectar de manera efectiva el agua que ingresa a la granja. En general, las bacterias son más sensibles a la luz ultravioleta que la mayoría de los otros virus. Como ejemplo, en la industria de los salmónidos, los microorganismos más comúnmente atacados con una reducción mínima de 3 log (99,9%) son:
· Virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV)
· Aeromonas salmonicida
· Vibrio anguillarum
· Virus de la anemia infecciosa del salmón (ISAV)
· Vibrio salmonicida
· Yersinia ruckeri
El IPNV es también uno de los virus más resistentes a los rayos UV reportados en la literatura científica, y requiere una dosis de UV de un mínimo de 246 mJ / cm2.
Cómo elegir la mejor tecnología de lámpara para el sistema UV de agua de admisión
Los sistemas UV basados en lámparas UV de amalgama de baja presión y alto rendimiento (LPHO) proporcionan irradiación UV monocromática a 253,7 nm, lo que los convierte en los sistemas de desinfección más comúnmente aplicados en la acuicultura. La irradiación ultravioleta basada en la tecnología de lámparas de baja presión también se puede aplicar para destruir los residuos de ozono. Los residuos de ozono se destruyen con luz ultravioleta entre las longitudes de onda de 250 a 260 nm.
También se encuentran disponibles sistemas UV basados en tecnología de lámpara de presión media que suministran luz ultravioleta en un espectro más amplio (200 - 400 nm), pero no se usan tan comúnmente para la desinfección en la acuicultura terrestre debido a su mayor costo operativo en operación continua.
En comparación con las lámparas de amalgama de baja presión y alto rendimiento (LPHO), las lámparas de presión media (MP) consumen más energía eléctrica por unidad de salida de luz germicida que las lámparas LPHO que requieren 2-3 veces más energía. Las lámparas MP generalmente solo convierten hasta el 15% de sus vatios de entrada en vatios UV-C utilizables, mientras que las lámparas de baja presión pueden tener hasta un 40% de eficiencia. Además, la temperatura de funcionamiento más alta de las lámparas MP (hasta 900 ° C) puede aumentar el ensuciamiento de los manguitos de cuarzo. Esto aumenta la necesidad de limpiar las mangas, lo que resulta en una mayor frecuencia de reemplazo de componentes sucios, como las mangas de las lámparas y las ventanas de los sensores.
Los sistemas UV basados en la tecnología de lámparas MP tienen sus ventajas cuando la aplicación requiere una alta intensidad UV en un espacio reducido. El mejor ejemplo es la instalación de un barco de pozo, así como otras aplicaciones en las que el espacio de instalación es muy limitado y no se requiere un funcionamiento continuo.
La decisión de utilizar un sistema UV basado en una tecnología de lámpara UV específica debe basarse en las ventajas operativas y de diseño, teniendo en cuenta las características de la lámpara UV y especialmente las condiciones específicas del lugar.
Asegurar una eficiencia hidráulica óptima del sistema UV
La eficiencia hidráulica significa una exposición UV óptima e igual de todos los posibles patógenos que pasan a través de la cámara con una caída de presión mínima.
Los problemas para lograr una mezcla uniforme del agua son a menudo el resultado de velocidades de flujo no optimizadas en todo el reactor UV causadas por una configuración incorrecta del reactor y una configuración de lámpara UV que no coincide con las características del agua. Como ejemplo, una lámpara UV dispuesta cruzada con el flujo de entrada dará como resultado un tiempo de retención muy corto en ambos lados de la lámpara UV y cerca de los lados de la pared del reactor.
Las lámparas UV dispuestas en paralelo al flujo de entrada proporcionan un tiempo de retención prolongado, lo que da como resultado una distribución más uniforme del flujo, lo que conduce a una distribución uniforme de la dosis que da como resultado un rendimiento cercano al ideal.
La mezcla uniforme para aumentar aún más la dosis de UV a menudo se refuerza mediante el uso de deflectores internos de guías. El comportamiento hidráulico final del agua dentro del reactor UV se analiza utilizando Dinámica de fluidos computacional (análisis CFD), como se ve en la imagen de arriba.
En resumen, la dosis de UV total suministrada por las diferentes configuraciones del reactor y las relaciones de rendimiento fluctuarán debido a las diferentes transmisiones y velocidades de flujo de los rayos UV del agua, así como a las diferentes intensidades de las lámparas UV.
Adquirir la aprobación del sistema UV específico para la acuicultura
Como existen numerosos fabricantes de sistemas UV en el mundo, los certificados proporcionados por empresas de confianza se vuelven de actualidad para garantizar la validez de los productos de los fabricantes.
El AGUA TOPONE ha sido aprobado oficialmente por el Instituto Veterinario Noruego (NVI). El NVI es un instituto de investigación biomédica y un centro líder nacional de experiencia en bioseguridad de peces y animales terrestres.
Además, la tecnología ha sido verificada para el tratamiento de agua, a través del programa EU Environmental Technology Verification (ETV). La ETV es una validación que verifica tecnologías a través de terceros calificados, utilizando los resultados de las pruebas para garantizar que el desempeño de la tecnología ambiental esté científicamente verificado.
3. Optimización operativa del sistema de desinfección UV
Estudiar la optimización operativa del sistema de desinfección UV es beneficioso para varios factores, como la rentabilidad, el ahorro de tiempo y una mayor seguridad.
Un aspecto económico importante es investigar cómo hacer funcionar el sistema UV de una manera energéticamente eficiente mientras se mantiene el nivel de dosis de UV requerido. El sistema UV debe estar funcionando según el flujo de agua entrante y la dosis de UV objetivo. Por ejemplo, si la tasa de flujo no está en su punto máximo, el sistema UV debería poder atenuar las lámparas para ahorrar energía mientras se mantiene la dosis de UV objetivo, una característica también conocida como "ritmo de dosis". Además, debería poder dar una señal para que el relé de flujo detenga el flujo en casos de falla.
De acuerdo con la aprobación NVI, es obligatorio conectar el relé de flujo a una válvula o dispositivo similar que controle el flujo de agua a través de la unidad UV.
Cómo monitorear el rendimiento del sistema de desinfección UV
El sistema UV debe estar equipado con un sistema de monitoreo adecuado para monitorear el estado dentro del reactor. El PLC del sistema debe monitorear continuamente la intensidad de los rayos UV, el caudal, las horas de funcionamiento de la lámpara, la dosis de rayos UV, el rendimiento individual de las lámparas UV y la temperatura de la cámara. Además, los siguientes datos deben mantenerse en un registro como mínimo:
·Fecha y hora
·Temperatura
· Valor de irradiancia
· Dosis UV
· Flujo de corriente
· Caudal máximo permitido
· Punto de ajuste de dosis UV
El impacto en el rendimiento de un sistema de limpieza automático en un sistema de desinfección UV
Como se mencionó anteriormente, las características del agua entrante pueden variar significativamente. El sistema UV perderá su capacidad de desinfección óptima si hay depósitos en las fundas de cuarzo que protegen las lámparas UV.
Existen diferentes tipos de incrustaciones según la fuente del agua. Generalmente, un sistema de limpiaparabrisas automático robusto y avanzado es eficaz incluso contra las incrustaciones más tenaces sin la necesidad de una limpieza química CIP (limpieza en el lugar). Esto conduce a la eliminación del manejo de productos químicos peligrosos, gastos adicionales, tiempo de inactividad y costos de operación mientras se mantiene el sistema en funcionamiento.
Cómo elegir el material correcto para un reactor UV y un armario de control
Dependiendo de la fuente de entrada de agua, el ambiente puede ser muy corrosivo debido a la salinidad o la humedad del aire. Este puede ser un entorno desafiante para los materiales de uso común en reactores UV y gabinetes de control.
AGUA TOPONE ha desarrollado el polipropileno (PP) estabilizado a los rayos UV, que es un material resistente para aplicaciones de agua de mar cálida debido a su construcción no corrosiva. Para aplicaciones de agua de mar fría y agua dulce, los AGUA TOPONE están hechos de SS316L electropulido por dentro y por fuera. Esto asegura una mayor resistencia a la corrosión en el exterior y un mayor rendimiento de la luz ultravioleta debido a la reflexión interna en el interior.
Todos los gabinetes de control están construidos con plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) con enfriamiento pasivo o activo, lo que hace que el interior de los gabinetes esté protegido de cualquier factor externo.
4.Mantenimiento del sistema de desinfección UV
La desinfección UV eficaz requiere un mantenimiento programado del sistema UV. La frecuencia de mantenimiento varía mucho entre los diferentes fabricantes, dependiendo de la fuente de alimentación, robustez y confiabilidad del sistema.
Todos los sistemas AGUA TOPONEUV están diseñados para requerir un mantenimiento mínimo absoluto, utilizando componentes robustos y duraderos que brindan una comodidad operativa excepcional. Décadas de investigación, desarrollo e innovación han hecho posible brindar a nuestros clientes sistemas confiables que son económicos de instalar y operar, así como lo suficientemente libres de mantenimiento para que puedan ser utilizados por personas no especializadas.
5.Comunicación adecuada entre el fabricante y el cliente final.
Por último, pero no menos importante, no se puede subestimar la importancia de una comunicación adecuada entre el fabricante del sistema UV y el operador del sistema RAS.
Elegir un proveedor con soporte técnico completo es extremadamente crítico en caso de emergencias, donde se necesita un soporte operativo rápido. Esto enfatiza la necesidad de soporte las 24 horas con ingenieros técnicos listos para ayudar sin importar la zona horaria.
AGUA TOPONE es un fabricante de sistemas de desinfección UV que brinda a sus clientes un soporte integral durante todo el proceso, desde el establecimiento de los requisitos hasta el proceso operativo continuo. Nuestra responsabilidad no se detiene tan pronto como se envía el sistema.
No dude en ponerse en contacto con nosotros si desea obtener más información sobre cómo podemos ayudarlo.
