WO2016094986A1 - Sistema e método automatizado e autosustentável para produção de derivados da aquicultura - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the technical field of aquaculture byproduct production, more specifically to an automated and self-sustaining system and method for the production of aquaculture byproducts (preferably tilapia farming), which aims to produce of fish meat for human consumption, among other applications in the field of aquaculture.
- the invention has a closed-loop water filter and recirculation system which can be heated by solar and electric heat exchangers or cooled by nebulizer plates; It has an automated feed distribution system and monitoring and alert in case of equipment problems, temperatures, water level, among others.
- Tilapia is the common name given to various species of freshwater cichlid fish, these fish have a great reproductive capacity, adapt easily under favorable environmental conditions to their good feed conversion and weight gain, and feed basically of plankton and rations. Its meat has firm texture, without thorns and with good acceptance in the market, for this reason, the production of this species of fish is the most practiced.
- Nurseries are usually made in open-air ponds or wells, and feed should be in a balanced and adequate diet according to the fish's development phase. In this system, if the management is done carefully, the production may reach 10,000 kg of fish per hectare of flooded area; and
- US 3116712 A describes a closed-loop fish farming system involving a water recirculation system and the removal of most of the toxic elements dispersed in water through external filters.
- PI 0606211-3 describes a system for fish farming and hydroponic water recirculating cultivation, where it reuses treated, nutrient-rich water for hydroponic vegetable cultivation and fish farming in the same space.
- This invention utilizes a biofilter system for ammonia degradation, which is transformed into nitrate by bacterial action in direct contact with atmospheric air. Cultivation of hydroponics may affect the quality and taste of fish meat, which for many will have to undergo a purification period before going to the slaughterhouse.
- a derivation of water recirculating systems using mechanical filters or conventional biological filters is the raising of fish with biofloc systems, which advocates nutrient cycling, resulting in lower water consumption than recirculation systems.
- Traditional Bioflocks are particles suspended in water or adhered to the walls of production tanks. These particles are composed of particulate organic material, on which microalgae, various microscopic organisms such as protozoa, rotifers, copepods, fungi, among other microorganisms, in particular a large diversity of heterotrophic bacteria, develop.
- the organic waste generated by the production (from feces, fish mucus and feed leftovers) is disintegrated and kept in suspension within the tanks themselves, serving as a substrate for the development of heterotrophic bacteria.
- These bacteria are responsible for the control of water quality, using potentially toxic nitrogen compounds to fish (such as ammonia and nitrite) for protein synthesis and microbial bimasa, which favor the growth of these bioflocks.
- the present invention is characterized by uniting the positive characteristics of recirculation systems, the qualities of the biofloc system, and the development of a new technique for the creation of an integrated tilapia preferential production system, or any another crop found in aquaculture.
- the recirculation system is a form of production. sustainable and low environmental impact aquaculture, the main advantages being:
- the purification of fish may be carried out at the production unit itself, thus avoiding off-flavor in the meat;
- aquatic organisms which may be crustaceans, molluscs and fish;
- the present invention is an automated and self-sustaining system and method for producing aquaculture derivatives, preferably for tilapia farming, the system comprising a hollow rectangular tank lined with concrete or tarpaulin which is stowed. inside a greenhouse for the isolation of the weather, the tank being divided into a production area, where an oxygenation system is provided by disc-type air diffusers or micro-porous hoses and a settling area with physical filters, biofilters and a siphoning system that aspirates the densest material packed in the bottom;
- the system also contains a sterilization chamber for the elimination of microorganisms; a water recirculation system with a self-priming pump and heat exchanger; a water heating system that works through two sources of energy (solar and electric); a water cooling system for very hot days through a nebulizer plate; a computerized automation system; a monitoring and alarm system that is done by reading sensors; a mechanical harvesting system; an effluent pond and an electric generator.
- it is a production method comprising the stability of water quality for the creation of bioflocks, which is done by a pH control step between 7 to 8.5 , Ale. 90 to 150mg / l and hardness of 60 to 150mg / l, by applying limestone, hydrated lime, agricultural plaster; a step of controlling the temperature of the water between 25 to 30 ° C, through the system of solar collectors, boiler with electric resistance and recirculation pump; a step of controlling dissolved oxygen from 3 to 6 mg / l through the radial compressor air diffuser oxygenation system; a step of controlling the C / N ratio between 15 to 25: 1 of biofloc production, which is done by controlled application of molasses and feed; and a step of controlling total dissolved solids, which can range from 5 to 150 mg / l and electrical conductivity from 1 to 3 ⁇ 8, which is done by controlling the recirculation pump and decanting siphoning.
- Rectangular greenhouse in support structure for weatherproofing preferably constructed of concrete posts, galvanized iron or wooden beam posts; side walls of masonry or wood; BR2015 / 000190
- movable or removable side closures made of clear plastic film, canvas or sun shade; covering bow or scissors coated with plastic wrap or other transparent material; and two entrances to access people, equipment and inputs.
- Oxygenation system consisting of a radial air compressor (2 to 7hp horsepower), with galvanized or PVC pipe tubing, circular or fine bubble rod air diffusers, porous stone, micro perforated or porous hoses .
- the diffusers are installed in galvanized or PVC pipe frames, with 4 to 8 diffusers per frame, which are connected to the main air supply line through flexible hoses with air control registers, to the air compressor. , which is arranged on the outside of the greenhouse to capture fresh air, and the diffusers are arranged inside the production area of the tank, aiming at water oxygenation through the aeration process.
- Filtration system consisting of a physical sand filter or filters with expanded pebble, gravel, activated carbon, zeolite and gravel dust, with centrifugal or self-brushing pump, used to remove suspended particulate matter; and a biofilter formed by floating aquatic macrophytes of the species Eischhormia crassipes, pistia sp . And lemna sp. Arranged over the water of the decantation in order to remove nitrogenous components generated by the production system (fish and heterotrophic bacteria).
- Aspiration siphoning system of the denser particulate matter which is seated at the bottom of the tank, which is equipped with a pantographic arm with conventional pool aspirators, coupled to it with a corrugated hose, which is moved by a wheeled support arranged on the tank, where it is sucked by a motor pump or centrifugal pump;
- Sterilization system consisting of a water chamber made of stainless steel or water resistant material, the sterilizing agent being ultraviolet rays.
- Cultivation water heating system which consists of a solar heat source and an electric energy source; where solar energy is generated by the use of vacuum glass tube solar collectors, and heated water is stored in a heat-resistant thermal reservoir installed inside it to maintain water temperature when solar energy is not efficient (rainy days). , cloudy or night).
- Conventional water reservoirs may be used or even direct water flow from the tank to the solar collectors.
- heat exchangers may be used.
- the system is controlled by temperature sensors, determining the equipment operating period automatically according to the determined water temperature setting.
- hot water boilers may be used, which are supplied with LPG gas, coal or firewood.
- Water cooling system consisting of a nebulizer plate, where from monitoring the water temperature with sensors, the water flow from the pump, recirculation passes through this plate causing the heat exchange with air, cooling the fluid to the desired temperature.
- This system is ideal for the warmer seasons of the year, where water needs to be cooled to keep it below 30 ° C.
- Automatic computerized feeding system which is controlled by an application that manages the operation of equipment and promotes commissioning according to edited software programming.
- this system consists of: a central processing unit programmed with equipment management and feeding software; a feed storage silo; a load cell for weighing the feed; feed dosers installed under the production tank; electric motor, PVC threads and pipes to transport the feed to the drops; piston for opening the drops and launching the fish feed; and an equipment control panel, which is also responsible for managing all system equipment, motors and sensors, passing through it all abiotic commands and data (temperature, dissolved oxygen, pH, ammonia and nitrite) of the system water yield and biotic data (numbers of housed fish, stocked biomes, average fish weight and zootechnical indices relevant to cultivation).
- abiotic commands and data temperature, dissolved oxygen, pH, ammonia and nitrite
- Monitoring and alarm system which through the central processing unit, analyzes and monitors the sensors and equipment in relation to the reception of electricity from the external network, qualitatively and quantitatively; the operating state of the radial compressor (equipment responsible for supplying oxygen in the production tank); the dissolved oxygen concentration level in the production tank; and the water level of the production tank.
- the radial compressor equipment responsible for supplying oxygen in the production tank
- the dissolved oxygen concentration level in the production tank and the water level of the production tank.
- Fishing system consisting of a load cell; a 1 tonne fish catch box immersed in the front of the production tank (bag type may be used); racks with mesh screen to seize and trawl fish to catch box; and an electric conveyor belt for transposing fish from the catch box to the transport boxes on the truck.
- this system is mechanical and allows the loading of a larger volume of fish (500 to 800 kg of live fish per catch), with less manpower (4 people), and causing less stress on the fish, improving the quality of the fish.
- the fish is already purified in the production tank, and there is no need to purify it in the slaughter plant.
- Effluent pond which is a reservoir intended for the production system wastewater from filter cleaning and siphoning of the tank bottom and settling. 'The pond should be lined with geomembrane. Thus, this water can be used in hydroponic crop and as organic fertilizer.
- Figure 01 is a perspective view of the production and settling tank of the automated and self-sustaining system and method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 02 is a side sectional view of the tank and other system components and automated and self-sustaining method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 03 is a perspective view of the system mounted greenhouse tank and automated, self-sustaining method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 04 is a perspective view of the greenhouse with the other system components and automated and self-sustaining method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 05 is a perspective view of the greenhouse interior of the system and automated and self-sustaining method for producing aquaculture by-products, demonstrating the production tank side.
- Figure 06 is a perspective view of the greenhouse interior of the system and automated, self-sustaining method for producing aquaculture by-products, demonstrating the settling tank side.
- Figure 07 is a block diagram of the automated and self-sustaining system and method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 08 is a block diagram of the development of fingerlings to the system fish slaughtering process and automated and self-sustaining method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 09 represents a perspective view of sand tanks and anaerobic filters.
- Figure 010 is a perspective view of expanded pebble filters for retention of dissolved solid material in cultivation water.
- Fig. 011 is a detail view of the system air diffuser and automated method; and self-sustainable for the production of aquaculture derivatives.
- Figure 012 is a detail view of the sterilizer and changer.
- Figure 013 is a perspective view of the radial air compressor.
- Figure 014 is a front view of the system control panel and automated, self-sustaining method for producing aquaculture derivatives.
- the system also has a harvesting system through a load cell; a fish catch box that can be replaced by a bag type net; wire mesh railings for seine and trawl fish to catch box and an electric conveyor belt for transposition of fish from catch box to the truck's shipping box.
- the system also has an effluent pond (16) as a reservoir for wastewater from the production system from the filter cleaning system and the siphoning of the bottom of the settling tank.
- Figures 01, 02, 03, 04, 05 and 06 show the greenhouse (2) with the arched roof (2A), with the rectangular production and decantation tank (1), where the production area is highlighted.
- fish (IA) with the oxygenation system consisting of disc-type air diffusers (3) or micro-porous hoses; the hoses (3B); the settling area (1B) divided into three tanks; biofilter (4) with floating aquatic macrophytes (B); the siphoning system (5) with conventional vacuum cleaners (5A), the densest bottom particulate material (C); the centrifugal or self-priming pump (6); the expanded pebble filter (7); the sand filter (8); the heat exchangers (9); the solar collectors (10); anaerobic filters (11); the stainless steel sterilization chamber (12); the return pipe (13); the control panel (14); the release drops (15); and the effluent pond (16).
- Figure 07 demonstrates the steps of the tank construction process and the water stability system for the development of bioflocks, the automated and self-sustaining system and method for producing aquaculture derivatives.
- Figure 08 demonstrates the stages from the development of fingerlings to the process of slaughtering system fish and automated and self-sustaining method for producing aquaculture by-products.
- Figures 09, 010, 01 1, 012, 013 and 014 demonstrate the anaerobic filter tanks (11); the expanded pebble filter (7); the air diffusers (3) for the production tank water oxygenation system; stainless steel sterilization chambers (12) and heat exchangers (9); the radial air compressor (3 A); and the control panel (10).
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Abstract
Sistema e método automatizado e autosustentável para produção "de derivados da aquicultura, refere-se a presente invenção ao campo técnico da produção de derivados da aquicultura, mais especificamente a um sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura (preferencialmente a criação de tilápias), que tem por objetivo, a produção de carne de peixes para alimentação humana, entre outras aplicações no, campo da aquicultura. Sendo o sistema constituído de uma estufa (2), onde em seu interior contém um tanque retangular (1) dividido em repartições com uma área de produção dos peixes (IA), onde em seu interior é disposto o sistema de oxigenação formado por difusores de ar tipo disco (3) ou por mangueiras micro porosas que recebem o ar do compressor radial (3A), e uma área de decantação (1B) dividida em três tanques, que são dotados de um sistema de biofiltro (4) através das macrofitas aquáticas flutuantes (B) para a remoção dos compostos nitrogenados da água. O invento possui um sistema de filtros e de recirculação de água em circuito fechado, que pode ser aquecida através de trocadores de calor solar e elétrico, ou resfriada através de placas nebulizadoras; possui um sistema automatizado de distribuição de ração e de monitoramento e alerta em caso de algum problema nos equipamentos, temperaturas, nível de água, entre outros.
Description
"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA".
[0001] Apresentação
[0002] Refere-se a presente invenção ao campo técnico da produção de derivados da aquicultura, mais especificamente a um sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura (preferencialmente a criação de tilápias), que tem por objetivo, a produção de carne de peixes para alimentação humana, entre outras aplicações no campo da aquicultura. O invento possui um sistema de filtros e de recirculação de água em circuito fechado, que pode ser aquecida através de trocadores de calor solar e elétrico, ou resfriada através de placas nebulizadoras; possui um sistema automatizado de distribuição de ração e de monitoramento e alerta em caso de problemas nos equipamentos, nas temperaturas, no nível de água, entre outros.
[0003] Histórico
[0004] A tilápia é o nome comum dado a várias espécies de peixes ciclídeos de água doce, esses peixes possuem uma grande capacidade de reprodução, se adaptam facilmente em condições ambientais favoráveis a sua boa conversão alimentar e ganho de peso, e se alimentam basicamente de plâncton e rações. Sua carne tem textura firme, sem espinhos e com boa aceitação no mercado, por essa razão, a produção desta espécie de peixes é a mais praticada.
[0005] Como é do conhecimento dos técnicos no assunto, atualmente existem diversos sistemas e processos para a criação de peixes. Entre esses podemos citar:
- os sistemas extensivos, que consiste em colocar os peixes juvenis em lagos e represas, onde permaneceram até o momento de serem capturados. Neste sistema, não há fornecimento de ração e nem a adoção de um manejo adequado. Porém apresenta baixa produtividade, não se pode prever a quantidade de pescados e apresenta dificuldade na despesca;
- os sistemas semi-intensivos, que consistem em colocar os peixes em lagos ou represas até o momento de serem capturados. Neste sistema existe o fornecimento de alimente para os peixes, através de rações ou partes dos restos de
alimento ou dejetos dos animais. Geralmente o objetivo deste sistema é fornecer quantidades suficientes para pesque-pague ou o comércio de peixes abatidos em menor escala;
- os sistemas intensivos, que possuem a finalidade de se obter alta produtividade, e por isso são feitos em viveiros. Este sistema é recomendado para o monocultivo, ou seja, o cultivo de uma só espécie, que têm como principal objetivo atender aos mercados consumidores de carne de peixes. Os viveiros geralmente são feitos em tanques ou poços ao ar livre dispostos em fazendas, e a alimentação deverá ser feita com ração balanceada e adequada de acordo com a fase de desenvolvimento do peixe. Neste sistema se o manejo for feito de maneira criteriosa, a produção poderá atingir 10.000kg de peixes por hectare de área alagada; e
- os sistemas superintensivos, que possuem características semelhantes ao intensivo, porém resultam em uma maior produção por área de confinamento. Nestes sistema podemos encontrar as criações em tanques de redes; tanques circulares; canais de concretos; entre outros. Estes sistemas apresentam um maior custo de instalação, porém resultam em uma capacidade produtiva muito maior, se comparados aos sistemas anteriores.
[0005] Estado da técnica e problemas apresentados
[0006] Os sistemas superintensivos são os que mais se assemelham ao invento proposto. Entre esses podemos encontrar os "sistemas de recirculação" ou "sistema de reciclagem" que é utilizado para aquele tipo de unidade de cultivo na qual o efluente (saída da água) dos tanques de produção é parcialmente ou completamente recirculado. Estes sistemas podem ser considerados como ecossistemas artificiais com esquemas de produção alternativos comparados a sistemas convencionais, provendo ótimas condições ambientais para os organismos confinados.
[0007] No Brasil, o interesse de investidores pelo cultivo de peixes em sistemas fechados é ainda muito recente. O uso destes sistemas em escala comercial ainda é restrito a alguns empreendimentos com peixes ornamentais, aos laboratórios de reprodução de tilápia e na larviculturas de camarão. Sistemas pioneiros visando a
recria e engorda de tilápias foram implementadas no final da década de 90. Grande parte destes empreendimentos enfrentou problemas operacionais ou de viabilidade económica que inviabilizaram a produção.
[0008] A US 3116712 A, descreve um sistema de ciclo fechado para a criação de peixes, que envolve um sistema de recirculação da água, e a remoção da maior parte dos elementos tóxicos dispersos na água, através de filtros externos.
[0009] A PI 0606211-3 descreve um sistema para a criação de peixes e cultivo hidropônico com recirculação de água, onde reaproveita a água tratada e rica em nutrientes para o cultivo hidropônico de hortaliças e para a criação de peixes em um mesmo espaço. Este invento utiliza um sistema de biofiltro para a degradação da amónia, que é transformada em nitrato por ação bacteriana, em contato direto com o ar atmosférico. O cultivo de hidropônicos poderá afetar a qualidade e o gosto da carne do peixe, que em muitos deverá passar por um período de purificação antes de ir para o abatedouro.
[0010] Os problemas apresentados na grande maioria dos sistemas encontrados:
- alto custo de implantação;
- alto custo dos equipamentos e da energia elétrica aplicada na sua utilização;
- dificuldades de manutenção, a qual dependerá de um técnico especializado;
- custos com a limpeza e substituição dos filtros;
- falta de mão de obra capacitada para compreender e atuar sobre as interações físicas, químicas e biológicas que determinam a eficiência e desempenho dos componentes do sistema;
- não possuem controle de temperatura, o que poderá acarretar na mortalidade prematura dos peixes; e
- em muitos destes sistemas eles apresentam um alto índice de poluição.
[0011] Uma derivação dos sistemas com recirculação de água, que utilizam filtros mecânicos ou filtros biológicos convencionais é a criação de peixes com sistemas de bioflocos, o qual preconiza a ciclagem de nutrientes, resultando num consumo de de água inferior que os sistemas de recirculação tradicionais. Os bioflocos são partículas em suspensão na água ou aderidas às paredes dos tanques de produção.
Estas partículas são compostas por material orgânico particulado, sobre o qual se desenvolvem microalgas, organismos microscópicos diversos, como protozoários, rotíferos, copépodos, fungos, dentre outros microorganismos, em especial uma grande diversidade de bactérias heterotró ficas.
[0011] Uma derivação dos sistemas com recirculação de água, que utilizam filtros mecânicos ou filtros biológicos
[0012] Os resíduos orgânicos gerados pela produção (das fezes, o muco dos peixes e as sobras de ração) são desintegrados e mantidos em suspenção dentro dos próprios tanques, servindo como substrato ao desenvolvimento de bactérias heterotrófícas. Estas bactérias se encarregam do controle da qualidade da água, utilizando compostos nitrogenados potencialmente tóxicos aos peixes (como amónia e o nitrito) para a síntese de proteína e bimassa microbiana, que favorecem o crescimento desses bioflocos.
[0013] Para que isso ocorra de forma eficiente é necessário manter adequados níveis de oxigénio, pH e alcalinidade nos tanques de cultivo, além de manter uma relação Carbono / Nitrogénio C/N próxima a 20: 1 nos resíduos orgânicos presentes na água, o que é feito através da adiçãode uma fonte adicional de carbono e da alimentação dos peixes com ração contendo níveis mais baixos de proteína.
[0014] Melhorias ou diferenciais apresentados sobre o atual estado da técnica
[0015] O invento em apreço caracteriza-se por unir as características positivas dos sistemas de recirculação, as qualidades do sistema de bioflocos, e o desenvolvimento de uma nova técnica para a criação de um sistema integrado de produção preferencial de tilápia, ou de qualquer outra cultura encontrada na aquicultura.
[0016] Além de contribuir para a conservação e manutenção dos estoques pesqueiros marinhos, e principalmente os estoques pesqueiros de águas interiores brasileiras, os quais se encontram em estado deficitário, devido a pesca predatória e desordenada, o sistema de recirculação é uma forma de produção aquícola sustentável e de baixo impacto ambiental, sendo as principais vantagens:
- a redução no consumo de água na produção dos peixes;
- a produção durante o ano todo;
- alta produtividade por metro cúbico, a qual poderá atingir uma produção entre 50 a 70kg por M2;
- maior eficiência na conversão alimentar;
- redução na reprodução indesejada;
- maior controle sobre o sistema produtivo (fatores abióticos e bióticos da água), que é feito através do monitoramento de sensores, e pela programação de uma central de controle que monitora os sensores e comanda todos os dispositivos do sistema;
- as intempéries climáticas não incidem no ciclo produtivo;
- oferece maior controle no manejo sanitário e das águas residuais;
- a depuração do pescado poderá ser realizado na própria unidade de produção, evitando assim o "off-flavor" na carne; e
- diminui a mortalidade e as perdas com peixes lesionados durante o processo de despesca e transporte do mesmo até a planta do abate.
[0018] O sistema integrado de recirculação e bioflocos poderá ser aplicado em diversas finalidades, entre elas podemos citar:
- na larvicultura de organismos aquáticos, podendo ser crustáceos, moluscos e peixes;
- na produção de formas jovens de organismos aquáticos;
- na estocagem de reprodutores e matrizes;
- na fase de terminação (engorda) de organismos aquáticos; e
- na aquariofilia.
[0017] O presente invento trata-se de um sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura, preferencialmente para a criação de tilápias, sendo o sistema compreendido por conter um tanque retangular escavado revestido em concreto ou lona, que é acondicionado no interior de uma estufa para o isolamento dos intempéries climáticos, sendo o tanque dividido em uma área de produção, onde é disposto um sistema de oxigenação por difusores de ar tipo disco ou por mangueiras micro porosas e uma área de decantação, dotada de
filtros físicos, biofiltros e um sistema de sifonagem, que aspira o material mais denso acondicionado no fundo; o sistema contém ainda, uma câmara de esterilização para a eliminação de microrganismos; um sistema de recirculação da água, dotado de uma bomba autoescorvante e de um trocador de calor; um sistema de aquecimento das águas que funciona através de duas fontes de energia (solar e elétrica); um sistema de resfriamento da água para os dias muito quente, através de uma placa nebulizadora; um sistema de automação computadorizada; um sistema de monitoramento e alarme que é feito através da leitura de sensores; um sistema mecânico de despesca; uma lagoa de efluentes e um gerador elétrico.
[0018] Em um outro aspecto da invenção, trata-se de um método de produção, que compreende a estabilidade da qualidade da água para a criação dos bioflocos, que é feito através de uma etapa do controle do pH entre 7 a 8,5, Ale. 90 a 150mg/l e dureza de 60 a 150mg/l, através da aplicação de calcário, Cal hidratada, gesso agrícola; uma etapa de controle da temperatura da água entre 25 a 30°C, através do sistema de climatização por coletores solar, boiler com resistência elétrica e bomba de recirculação; uma etapa de controle de oxigénio dissolvido de 3 a 6 mg/l, através do sistema de oxigenação por difusor de ar compressor radial; uma etapa de controle da relação C/N entre 15 a 25:1 da produção biofloco, que é feito pela aplicação controlada de melaço e ração; e uma etapa do controle do total de sólidos dissolvido, que pode variar entre 5 a 150 mg/l e condutividade elétrica entre 1 a 3 μ8, que é feito através do controle da bomba de recirculação e sifonagem de decantação.
[0019] Em um outro aspecto da invenção, trata-se de disposições aplicadas nos equipamentos que compõe o sistema, que compreende uma estufa; um tanque de produção e decantação; um sistema de oxigenação; um sistema de sifonagem; um sistema de esterilização; um sistema de aquecimento da água de cultivo; um sistema de resfriamento de água; um sistema de alimentação automático e computadorizado; um sistema de monitoramento e alarme; e um gerador elétrico.
[0020] Estufa retangular em estrutura de suporte para isolamento dos intempéries climáticos, construída preferencialmente com postes de concreto, ferro galvanizado ou postes em vigas de madeira; muretas laterais de alvenaria ou madeira;
BR2015/000190
7
fechamentos laterais móveis ou removíveis confeccionadas em filme plástico transparente, lona ou sombrite; a cobertura em arco ou tesouras revestidas em filme plástico ou de outro material transparente; e duas entradas para o acesso das pessoas, equipamentos e insumos.
[0021] Tanque de produção e decantação escavado, revestido de concreto, lona, geomembrana ou outro material; confeccionado preferencialmente em formato retangular ou apresentar outros formatos; sendo o tanque dividido entre uma área de produção dos peixes e uma de decantação para a filtragem da água, onde as medidas preferenciais da área de produção (largura entre 3 a 5 metros, comprimento entre 10 a 70 metros e profundidade entre 0,8 a 1,5 metros), já a área de decantação (largura entre 3 a 5 metros, comprimento entre 3 a 15 metros e profundidade entre 0,8 a 1,5 metros); esta área se situa no final do tanque e é dividida em três repartições com passagem de água em posições diferentes na coluna d 'água, que direcionam o fluxo de água em direções alternadas (por cima e por baixo das paredes divisórias), com o intuito de otimizar a precipitação do material sólido suspenso produzido pelo pescado.
[0022] Sistema de oxigenação, composto por um compressor de ar radial (potência de 2 a 7 CV), com tubulações de tubo galvanizado ou PVC, difusores de ar circular ou tipo bastão de bolha fina, pedra porosa, mangueiras micro perfuradas ou porosas. Os difusores são instalados em quadros de tubos galvanizados ou em PVC, sendo de 4 a 8 difusores por quadro, os quais são ligados a linha principal de suprimento de ar por meio de mangueiras flexíveis com registros para o controle de ar, ao compressor de ar, que fica disposto na parte externa da estufa para a captação do ar mais fresco, sendo os difusores dispostos no interior da área de produção do tanque, objetivando a oxigenação da água através do processo de aeração.
[0023] Sistema de filtragem composto de um filtro físico de areia ou filtros com seixo expandido, pedra brita, carvão ativado, zeólita e pó de brita, com bomba centrífuga ou auto-escovante, utilizado na remoção de material particulado suspensos; e um biofiltro formado por macrofitas aquáticas flutuantes da espécie Eischhormia crassipes, pistia sp. E lemna sp. Dispostas sobre a água da área de
decantação, com o objetivo de remover componentes nitrogenados gerados pelo sistema de produção (peixes e bactérias heterotróficas).
[0024] Sistema de sifonagem por aspiração do material particulado mais denso, que fica assentado no fundo do tanque, o qual é dotado de um braço pantográfico com aspiradores convencionais de piscina, acoplados ao mesmo com uma mangueira corrugada, a qual é movimentada por um suporte com rodas disposto sobre o tanque, onde a sua sucção é feita por uma motobomba ou bomba centrífuga;
[0025] Sistema de esterilização formado por uma câmara de água, fabricada em aço inox ou material resistente a ação da água, sendo o agente esterilizante, os raios ultravioleta.
[0026] Sistema de aquecimento da água de cultivo, que é composto por uma fonte de calor por energia solar e uma fonte por energia elétrica; onde a energia solar é gerada pelo uso de coletores solar de tubo de vidro à vácuo, sendo a água aquecida armazenada num reservatório térmico com resistência elétricas instaladas no seu interior para manter a temperatura da água quando a energia solar não é eficiente (dias de chuva, nublado ou noite). Podem ser utilizados reservatórios de água convencionais ou ainda utilizar passagem direta da água do tanque nos coletores solar. Com relação a energia elétrica, podem ser utilizados trocadores de calor de passagem. Para otimizar o aquecimento, o sistema é controlado por sensores de temperatura, determinando o período de funcionamento dos equipamentos automaticamente, de acordo com o ajuste de temperatura da água determinado.
[0027] Além destas formas de energia para o aquecimento da água, pode ser utilizada caldeiras geradoras de água quente, sendo sua alimentação a gás GLP, carvão ou lenha.
[0028] Sistema de resfriamento de água, composto por uma placa nebulizador, onde a partir do monitoramento da temperatura da água com sensores, o fluxo de água proveniente da bomba , de recirculação passa por essa placa provocando a troca calorífica com o ar, resfriando o fluído até a temperatura desejada. Sendo este sistema ideal para as estações mais quentes do ano, onde é necessário resfriar a água para mantê-la abaixo de 30° C.
[0029] Sistema de alimentação automático e computadorizado, que é controlado por um aplicativo que gerência o funcionamento dos equipamentos e promove o arraçoamento de acordo com a programação editada do software. Basicamente, esse sistema é composto por: uma unidade central de processamento programada com um software de gerenciamento dos equipamentos e arraçoamento; um silo de armazenamento da ração; uma célula de carga para a pesagem da ração; dosadores de ração instalados sob o tanque de produção; motor elétrico, roscas e canos de PVC para transporte da ração até o drops; pistão para a abertura dos drops e lançamento da ração para os peixes; e um painel de controle dos equipamentos, que também é responsável pelo gerenciamento de todos os equipamentos, motores e sensores do sistema, passando por ele todos os comandos e dados abióticos (temperatura, oxigénio dissolvido, pH, amónia e nitrito) da água do sistema de produção e dados bióticos (números de peixes alojados, biomas estocada, peso médio dos peixes e índices zootécnicos pertinentes ao cultivo).
[0030] Sistema de monitoramento e alarme, que através da unidade central de processamento, analisa e monitora os sensores e os equipamentos em relação ao recebimento de energia elétrica da rede externa quali e quantitativamente; o estado de operação do compressor radial (equipamento responsável pelo suprimento de oxigénio no tanque de produção); o nível de concentração de oxigénio dissolvido no tanque de produção; e o nível de água do tanque de produção. Neste sistema, quando ocorre alguma adversidade dentro do raio de atuação, o mesmo dispara um alerta sonoro, e através de uma central de discagem telefónica, ele se comunica com o aparelho telefónico cadastrado no sistema sobre o imprevisto ou falha existente naquele momento.
[0031] Sistema de despesca composto por uma célula de carga; uma caixa de captura de pescado com capacidade de 1 tonelada, ficando imersa na parte frontal do tanque de produção (pode ser utilizado rede do tipo bag); grades com tela de armae para o cerco e arrasto do pescado até a caixa de captura; e uma esteira elétrica para a transposição do pescado da caixa de captura até as caixas de transporte no caminhão. Diferentemente dos métodos convencionais de despesca, esse sistema é
mecânico e permite ò carregamento de um volume de pescado maior (500 a 800 kg de peixe vivo por captura), com menos mão de obra (4 pessoas), além de causar menos estress nos peixes, melhorando a qualidade do pescado. Além disso, o pescado já está depurado no tanque de produção, não havendo necessidade de depuração do mesmo na planta de abate.
[0032] Lagoa de efluentes, que é um reservatório destinado para as águas residuais do sistema de produção, oriundas da limpeza dos filtros e sifonagem do fundo do tanque e decantação. ' A lagoa deve ser revestida com geomembrana. Assim, essa água pode ser utilizada na cultura hidropônica e como fertilizante orgânico.
[0033] Gerador elétrico no caso de falta de fornecimento de energia elétrica, que é acionado para manter em funcionamento, todo o sistema de produção.
[0034] Breve descrição das figuras
[0035] Os objetivos, vantagens e demais características importantes da invenção em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com os desenhos em anexos, nos quais:
[0036] A figura 01 representa uma vista em perspectiva do tanque de produção e decantação do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0037] A figura 02 representa uma vista em corte lateral do tanque e demais componentes do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0038] A figura 03 representa uma vista em perspectiva do tanque com a estufa montada do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0039] A figura 04 representa uma vista em perspectiva da estufa com os demais componentes do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0040] A figura 05 representa em perspectiva da parte interna da estufa do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura, demonstrando o lado do tanque de produção.
[0041] A figura 06 representa em perspectiva da parte interna da estufa do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura, demonstrando o lado do tanque de decantação.
[0042] A figura 07 representa um diagrama em bloco do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0043] A figura 08 representa um diagrama em bloco do desenvolvimento dos alevinos até o processo de abate dos peixes do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0044] A figura 09 representa uma vista em perspectiva dos tanques de areia e dos filtros anaeróbicos.
[0045] A figura 010 representa uma vista em perspectiva dos filtros de seixo expandido, para retenção de material sólido dissolvido na água de cultivo.
[0046] A figura 011 representa uma vista em detalhe do difusor de ar do sistema e método automatizado; e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0047] A figura 012 representa uma vista em detalhe do esterilizador e do trocador
t
de calor.
[0048] A figura 013 representa uma vista em perspectiva do compressor de ar radial.
[0049] A figura 014 representa uma vista frontal do painel de controle do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0050] Como se infere nas figuras em anexos que ilustram e integram o presente relatório descritivo do pedido de invenção de "Sistema e Método Automatizado e Autossustentável para Produção de Derivados da Aquicultura", trata-se de um sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura, preferencialmente para a criação de tilápias (A), sendo o sistema constituído de um tanque retangular (1) escavado e revestido em concreto, lona ou com geomembrana, disposto no interior de uma estufa retangular (2) com teto em arco ou tesoura (2A) para o isolamento dos intempéries climáticos; sendo o tanque (1) dividido em repartições com uma área de produção dos peixes (IA), onde em seu interior é disposto o sistema de oxigenação formado por difusores de ar tipo disco (3) ou por mangueiras micro porosas que recebem o ar do compressor de ar
radial (3 A), através das mangueiras (3B), e uma área de decantação (1B) dividida em três tanques, que são dotados de um sistema de biofíltro (4) através das macrofitas aquáticas flutuantes (B) que removem os compostos nitrogenados da água; na parte inferior dos dois primeiros tanques da decantação contém um sistema de sifonagem (5) com aspiradores convencionais (5A) para a limpeza do material particulado mais denso (C) que se acumulou no fundo; e no final dos tanque de decantação possui um sistema de filtragem, climatização, filtragem biológica, esterilização e recirculação da água, composto por uma bomba centrífuga ou autoescorvante (6), que suga a água e os resíduos sobre nadantes, e os transporta para um filtro de seixo expandido (7) (que filtra as partículas maiores), na sequência possui um filtro de areia (8) ou zeólita ou de carvão ativado (que filtra as partículas mais finas); passa por um processo de climatização através do aquecimento por trocadores de calor (9), que poderá ser aquecido por resistência elétrica ou solar através dos coletores solar (10), ou resfriamento por placas nebulizadoras; um processo de filtragem biológica através de filtros anaeróbicos (11); esterilização através de uma câmara de água em aço inox (12) e a ação esterilizante por raios ultravioletas, para a eliminação de microrganismos (fungos, bactérias e algas); e, o retorno ao tanque de produção (IA) pela tubulação (13); um sistema de alimentação automático e computadorizado composto por uma unidade central de processamento, contendo um painel de controle (14), um silo de armazenagem de ração, uma célula de, carga para a pesagem da ração, dosadores de ração com os drops de lançamento (15); um sistema de monitoramento e alarme que monitora o recebimento da energia elétrica, o estado do compressor de ar radial (3 A), o nível de concentração de oxigénio e o nível de água do tanque de produção (IA); os filtros anaeróbicos (1 1); e um sistema de geração de energia de emergência por um gerador elétrico.
[0051] O sistema conta também com um sistema de despesca, através de uma célula de carga; uma caixa de captura do pescado que poderá ser substituída por uma rede do tipo bag; grades com tela de arame para o cerco e arrasto do pescado até a caixa de captura e uma esteira elétrica para a transposição do pescado da caixa de captura
até a caixa de transporte do caminhão.
[0051] O sistema conta também com uma lagoa de efluentes (16), como reservatório das águas residuais do sistema de produção, oriundos do sistema da limpeza dos filtros e da sifonagem do fundo do tanque de decantação.
[0052] As figuras 01, 02, 03, 04, 05 e 06 demonstram a estufa (2) com a cobertura em arco (2A), com o tanque retangular de produção e decantação (1), onde são evidenciadas a área de produção dos peixes (IA), com o sistema de oxigenação formado por difusores de ar tipo disco (3) ou por mangueiras micro porosas; as mangueiras (3B); a área de decantação (1B) dividida em três tanques; o biofíltro (4) com as macrofítas aquáticas flutuantes (B); o sistema de sifonagem (5) com aspiradores convencionais (5A), o material particulado mais denso no fundo (C); a bomba centrífuga ou autoescorvante (6); o filtro de seixo expandido (7); o filtro de areia (8); os trocadores de calor (9); os coletores solar (10); os filtros anaeróbicos (11); a câmara de esterilização em aço inox (12); a tubulação de retorno (13); o painel de controle (14); os drops de lançamento (15); e a lagoa de efluentes (16).
[0053] A figura 07 demonstra as etapas do processo de construção do tanque e do sistema de estabilidade da água para o desenvolvimento dos bioflocos, do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0054] A figura 08 demonstra as etapas do desenvolvimento dos alevinos até o processo de abate dos peixes do sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura.
[0055] As figuras 09, 010, 01 1, 012, 013 e 014 demonstram os tanques de filtros anaeróbicos (11); o filtro de seixo expandido (7); os difusores de ar (3), para o sistema de oxigenação da água do tanque de produção; as câmaras de esterilização em aço inox (12) e os trocadores de calor (9); o compressor de ar radial (3 A); e o painel de comando (10).
[0056] O invento aqui descrito, não se limita a estas disposições e configurações, podendo ser modificado para atender outros tipos de localização ou culturas, desde que se mantenham as mesmas características preponderantes.
Claims
1.)" SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", trata-se de um sistema e método automatizado e autossustentável para produção de derivados da aquicultura, preferencialmente para a criação de tilápias (A), sendo o sistema caracterizado por compreender um tanque retangular (1) escavado e revestido em concreto, lona ou com geomembrana, disposto no interior de uma estufa retangular (2) com teto em arco ou tesoura (2A) para o isolamento dos intempéries climáticos; sendo o tanque (1) dividido em repartições com uma área de produção dos peixes (IA), onde em seu interior é disposto o sistema de oxigenação formado por difusores de ar tipo disco (3) ou por mangueiras micro porosas que recebem o ar do compressor de ar radial (3 A), através dás mangueiras (3B), e uma área de decantação (1B) dividida em três tanques, que são dotados de um sistema de biofiltro (4) através das macrofitas aquáticas flutuantes (B) que removem os compostos nitrogenados da água; na parte inferior dos dois primeiros tanques da decantação contém um sistema de sifonagem (5) com aspiradores convencionais (5A) para a limpeza do material particulado mais denso (C) que se acumulou no fundo; e no fmal dos tanque de decantação possui um sistema de filtragem, climatização, filtragem biológica, esterilização e recirculação da água, composto por uma bomba centrífuga ou autoescorvante (6), que suga a água e os resíduos sobre nadantes, e os transporta para um filtro de seixo expandido (7) (que filtra as partículas maiores), na sequência possui um filtro de areia (8) ou zeólita ou de carvão ativado (que filtra as partículas mais finas); passa por um processo de climatização através do aquecimento por trocadores de calor (9) que poderá ser aquecido por resistência elétrica ou solar através dos coletores solar (10), ou resfriamento por placas nebulizadoras; um processo de filtragem . biológica através de filtros anaeróbicos (1 1); esterilização através de uma câmara de água em aço inox (12) e a ação esterilizante por raios ultravioletas, para a eliminação de microrganismos (fungos, bactérias e algas); e, o
retomo ao tanque de produção (IA) pela tubulação (13); um sistema de alimentação automático e computadorizado composto por uma unidade central de processamento, contendo um painel de controle (14), um silo de armazenagem de ração, uma célula de carga para a pesagem da ração, dosadores de ração com os drops de lançamento (15); um sistema de monitoramento e alarme que monitora o recebimento da energia elétrica, o estado do compressor de ar radial (3 A), o nível de concentração de oxigénio e o nível de água do tanque de produção (IA); os filtros anaeróbicos (1 1); e um sistema de geração de energia de emergência por um gerador elétrico.
2. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 é caracterizado pelo filtro de areia do sistema de filtragem ser substituído por filtros de carvão ativado, zeólita ou pó de brita.
3. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 é caracterizado pelo sistema de sifonagem possuir um braço pantográfico com aspiradores convencionais de piscina, acoplados ao mesmo com uma mangueira corrugada, a qual é movimentada por um suporte com rodas disposto sobre o tanque, onde a sua sucção é feita por uma motobomba ou bomba centrífuga.
4. )'*SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 é caracterizado pelo sistema de aquecimento da água utilizar caldeiras geradoras de água quente, sendo sua alimentação a gás GLP, carvão ou lenha.
5. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 é caracterizado pelo sistema de alimentação controlar os equipamentos e arraçoamento; o silo de armazenamento da ração; a célula de carga para a pesagem da ração; os dosadores de ração instalados sob o tanque de
produção; o motor elétrico, as roscas e os canos de PVC para transporte da ração até o drops e o lançamento da ração para os peixes.
6. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 e 5 é caracterizado pelo sistema de alimentação ser responsável pelo gerenciamento de todos os equipamentos, motores e sensores do sistema, passando por ele todos os comandos e dados abióticos (temperatura, oxigénio dissolvido, pH, amónia e nitrito) da água do sistema de produção e dados bióticos (números de peixes alojados, biomas estocada, peso médio dos peixes e índices zootécnicos pertinentes ao cultivo).
7. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", de acordo com a reivindicação 1 é caracterizado pelo sistema possuir uma lagoa de efluentes, que é um reservatório revestido com geomembrana, destinado para as águas residuais do sistema de produção, oriundas da limpeza dos filtros e sifonagem do fundo do tanque e decantação, a qual poderá ser utilizada na cultura hidropônica e como fertilizante orgânico.
8. )"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", trata-se de um método de produção, para a estabilidade da qualidade da água para a criação dos bioflocos caracterizado por compreender uma etapa do controle do pH entre 7 a 8,5, Ale. 90 a 150mg/l e dureza de 60 a 150mg/l, através da aplicação de calcário, Cal hidratada, gesso agrícola; uma etapa de controle da temperatura da água entre 25 a 30°C, através do sistema de climatização por coletores solar, boiler com resistência elétrica e bomba de recirculação; uma etapa de controle de oxigénio dissolvido de 3 a 6 mg/l, através do sistema de oxigenação por difusor de ar compressor radial; uma etapa de controle da relação C/N entre 15 a 25:1 da produção biofloco, que é feito pela aplicação controlada de melaço e ração; e uma etapa do controle do total de sólidos dissolvido, que pode variar entre 5 a 150 mg/l e condutividade elétrica entre
1 a 3 μ8, que é feito através do controle da bomba de recirculação e sifonagem de decantação.
9.)"SISTEMA E MÉTODO AUTOMATIZADO E AUTOSUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE DERIVADOS DA AQUICULTURA", trata-se de disposições aplicadas nos equipamentos que compõe o sistema, que é composto de uma estufa (2), para a proteção contra intempéries, sendo caracterizado por compreender: um tanque de produção e decantação escavado, revestido de concreto, lona, geomembrana ou outro material; confeccionado preferencialmente em formato retangular; sendo o tanque dividido entre uma área de produção (IA) e uma de decantação (1B) com sistema de biofiltro (4); esta área se situa no final do tanque e é dividida em três repartições com passagem de água em posições diferentes na coluna d 'água, que direcionam o fluxo de água em direções alternadas (por cima e por baixo das paredes divisórias).
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