Um dos principais questionamentos de quem está iniciando no aquarismo é sobre o dimensionamento da filtragem do seu aquário. Qual o tamanho do filtro? Qual a vazão que tenho que usar? Qual a quantidade de mídia necessária? Leia todo esse texto e tenha as respostas para todas essas perguntas.
Dimensionar um filtro biológico tem precisão e funciona
O dimensionamento de um filtro biológico para peixes, sejam eles habitantes de aquários, lagos, baterias ou tanques é o mesmo, só muda a magnitude das variáveis. Você vai ter um maior ou menor volume, menor ou maior quantidade de peixes ou diferença no tipo de alimentação ofertada, mas o processo do cálculo é o mesmo.
Na engenharia de aquicultura existem décadas de estudos sérios, aplicações práticas e sucessos comerciais que atestam a eficiência desse tipo de dimensionamento, mas já ouvi de muitos formadores de opiniões que isso não funciona o aquarismo rsrs
Acreditamos que as informações técnicas e científicas da engenharia de pesca e do tratamento de esgoto não são moralmente aceitas no aquarismo porque teriam que ser revistos muitos mitos, dogmas e produtos usados normalmente.
No aquarismo sempre foi aceito que o melhor é o mais caro, seja uma mídia filtrante, um filtro ou outra coisa similar, então algo barato e de fácil acesso que funcione não é bem visto por lojistas e anunciantes.
Vantagens em dimensionar corretamente o seu filtro biológico:
Economiza recursos evitando excesso de materiais caros como bombas e mídias
Evita problemas de filtragem depois que os peixes crescem
Permite saber se há espaço disponível para o aquário que se deseja
Permite saber o limite do sistema de filtragem que você tem
O método usado para cálculo da filtragem nesse artigo
Não fomos nós da Aquários Sobrinho que criamos esses cálculos, na verdade eles são baseados na literatura cientifica. Devido aos vários métodos disponíveis, nós optamos por usar somente o disponível no livro Recirculating Aquaculture, do Timmons & Ebeling.
Esse método de dimensionamento é usado em universidade e empresas por todo o mundo para dimensionamento de filtros biológicos. Ele é mundialmente conhecido pela sua eficácia e segurança.
No livro, também. Existem vários exemplos de casos aplicados que quem adquirir o livro pode ler para se inteirar mais do assunto. É uma excelente leitura.
Informações EXTREMAMENTE IMPORTANTES sobre esse artigo
Esse artigo tem como único objetivo mostrar que existem cálculos sérios e realistas que podem ser usados para dimensionar um filtro biológico. Ele de maneira nenhum deve ser aplicado sem correta adaptação para o sistema desejado. Nós não nos responsabilizamos por interpretações equivocadas e tentativas que não deram certo. O objetivo desse texto é puramente INFORMATIVO e para servir apenas como ponto de partida no planejamento de sistemas de filtragem.
Cada sistema de filtragem tem suas peculiaridades que podem alterar significativamente as variáveis do processo.
Passos para dimensionamento do seu filtro biológico
Para ficar mais fácil a compreensão de como calcular o tamanho de um filtro biológico do tipo dry wet, nós dividimos o processo em um passo a passo de fácil compreensão. Essa é a mesma metodologia utilizada no livro da referência.
Cada modelo de filtro possui peculiaridades que modificam algumas variáveis dos cálculos. Os cálculos aqui apresentados são para um filtro do tipo Dry Wet, também conhecido por trickling filter.
Nós já falamos bastante sobre filtro Dry Wet para aquários no nosso artigo presente no link abaixo:
Muito do que vai ser utilizado aqui já foi apresentado em vários textos, sendo o principal o nosso artigo dando muitos detalhes sobre a filtragem biológica que pode ser lido no link abaixo:
Passo 1: Determinação do tamanho do aquário, lago, bateria ou tanque de peixes
Esse é o pontapé inicial e o mais simples. É só saber o volume real de água que precisa ser filtrada pelo filtro.
A maneira mais segura é usar o volume bruto do sistema, assim, você trabalha com uma pequena margem de segurança. Se é um aquário com dimensões totais de 100x50x50 cm, trate como 250 litros de água total, mesmo que não vá encher todo o aquário de água.
Na dúvida sempre arredonde para cima o volume de água do seu sistema.
Passo 2: Determinação da massa de peixes total
A filtragem está diretamente relacionada com a massa dos peixes porque isso está relacionado com a quantidade de ração que o peixe come, com a quantidade de oxigênio consumido da água e com a quantidade de gás carbônico produzido.
É muito difícil determinar o peso de peixes, principalmente dos peixes pequenos. O processo de pesagem de peixes vivos é trabalhoso e estressante para os animais e não deve ser realizado por quem não tem experiência.
Para ter uma ideia do quanto o peixe pesa em função do tamanho, pode-se usar tabelas encontradas em textos de piscicultura com várias espécies de peixes. Abaixo algumas tabelas com os pesos dos peixes em função do tamanho de tilápias.
e carpas. Basta maximizar a imagem para ver a tabela inteira.
Você também pode pesquisar na internet o peso das espécies que tem. Algumas das espécies comuns de peixes ornamentais são muito estudadas e tem seus dados publicados em artigos científicos.
Você deve usar o peso do peixe adulto, mesmo que o seu peixe seja juvenil ainda. Em pouco tempo o peixe vai crescer e o filtro vai ter que dar conta do recado.
Resumindo, estime a quantidade de peixes que vai ter no máximo no seu sistema, determine o peso de cada um quando adulto e some o peso total.
Passo 3: Determinação da quantidade de alimento utilizado e a proporção de proteínas
A quantidade de amônia produzida pelos jeitos está relacionada com a quantidade de proteína contida na alimentação. Quanto maior a quantidade de proteínas, maior a quantidade de amônia a ser removida pelo filtro e maior o filtro vai ter que ser.
É comum o uso de 3% da massa do peixe em ração por dia na engorda de peixes de corte e é o valor que assumiremos para os cálculos já que peixes adultos tendem a comer menos. Quando se usa alimento vivo, é preciso usar a proporção de proteínas que tem nela. Para facilitar as contas, assuma que o peixe come os mesmos 3% do seu peso em alimento vivo também.
Assim, uma caixa d´água de 2000 litros com 1000 espadinhas adultas (Xiphophorus helleri) de 8 gramas cada, terá 8 kg de peixe e será usada diariamente 240 gramas de ração ou 240 gramas de dáfnias.
Passo 4: Determinação da vazão necessária para o sistema
A vazão é o primeiro ponto que se determina quando dimensiona o filtro. É a vazão que vai levar a sujeira, a amônia e os outros contaminantes para serem removidos no filtro e também vai ser responsável pela oxigenação da água e remoção do CO2.
É preciso lembrar que quando estamos falando de vazão, não estamos falando do que está escrito no rótulo da bomba, mas sim da quantidade de água que sai de dentro do filtro.
A vazão real do sistema sempre vai ser bem menor que a vazão nominal da bomba.
Nós já falamos um pouco sobre detalhes envolvendo escolhas de bomba de aquário no texto sobre elas que pode ser lido no link abaixo:
A vazão está relacionada com 5 fatores diferentes quando associada a um filtro do tipo Dry Wet: Oxigenação, remoção de amônia, remoção de gás carbônico, Remoção de sólidos em suspensão e taxa de renovação de água.
Vazão necessária para a oxigenação
O maior medo de quando acontece uma queda de energia é a bomba parar de funcionar e o aquário perder oxigenação e os peixes morrerem. É inerente a todo aquarista a importância da circulação para a oxigenação da água do aquário.
Nós já falamos bastante sobre a oxigenação de aquários no texto que pode ser lido no link abaixo:
Além dos peixes, o oxigênio é fundamental para a nitrificação. Sem oxigênio a nitrificação não ocorre.
Para calcular a vazão para a oxigenação do aquário ou lago, é preciso estimar a concentração do oxigênio que está no sistema entra no filtro e a sua concentração ao sair do filtro. Isso é um método que exige equipamentos caros e é inviável e desnecessário para a maioria dos aquaristas.
O que vamos fazer aqui é apenas estipular a quantidade de oxigênio por chute. Vamos considerar um sistema mantido com um mínimo de 5 ppm que é um limite baixo para a boa saúde de uma boa quantidade de peixes e vamos considerar que o filtro tenha uma capacidade de fazer a água saturar de oxigênio numa temperatura de 30°C, ou seja, consiga deixar a água com cerca de 7,5 ppm de oxigênio.
Para assumirmos que a água da caixa das espadinhas tenha 5ppm de oxigênio, consideramos que tem na caixa uma bomba de circulação fazendo oxigenação constante.
Usamos a temperatura alta porque é um dos piores cenários possíveis. Se o filtro dá conta de oxigenar quando está quente, vai fazer muito melhor quando estiver frio.
Outro ponto é o consumo de oxigênio pelos peixes. Esse cálculo se dar por base pela quantidade de alimentação usada. Considera-se o consumo diário de 250 gramas de oxigênio para cada 1000 gramas de alimento, ou seja, 25% da alimentação.
Assim, considerado a caixa de espadinhas com 240 gramas de ração por dia, teremos 60 gramas de oxigênio consumido pelos peixes todos os dias. Isso equivale a 60.000 mg (ou ppm) de oxigênio por dia.
Como o filtro dry wet tem capacidade de oxigenação direta das mídias, o consumo de oxigênio pelas bactérias é desconsiderado. Em filtros como canister ou sump, é preciso considerar o consumo de oxigênio pelas bactérias nitrificantes.
Fazendo as contas da vazão:
Esse resultado de uma vazão de 1000 litros por hora é completamente condizente com quem já teve aquários, lagos ou baterias de peixes. Essa inda não é a vazão do sistema, ainda falta a vazão dos outros pontos.
Um ponto interessante a se notar é que em aquários plantados é preciso considerar o consumo de oxigênio pelas plantas! Quando as plantas não estão fazendo fotossíntese, elas consomem oxigênio também!
Vazão necessária para remoção de amônia
Para remover a amônia que está na água do sistema é preciso passar a água no filtro na quantidade certa. Esse é um ponto que muitos criadores tem peixes tem problema em entender.
O filtro de aquário precisa ter uma remoção de amônia numa taxa maior que a sua produção.
Para calcular a vazão necessária para remoção de amônia é preciso saber a concentração de amônia que entra no filtro, a concentração de amônia que sai do filtro, a quantidade de alimentação utilizada por dia e a porcentagem de proteína contida na alimentação.
Vamos considerar um tanque pode ter no máximo 0,1 ppm de amônia, uma concentração tolerável para praticamente todas as espécies de peixes. Também vamos considerar que o filtro tenha uma eficiência de remoção de amônia de 20% (uma taxa bem baixa já que a média fica em torno de 35% conforme o livro). Vamos considerar a mesma caixa com espadinhas que usa 240 gramas de alimentação por dia e que esteja usando uma alimentação com 45% de proteína.
Primeiro nós calculamos a quantidade de amônia produzida pelos peixes
Depois nós calculamos a concentração de amônia em função do volume de água do sistema. Quanto maior o volume de água, menor a concentração de amônia da água o que aumenta a segurança dos peixes.
5mg/l ( 5ppm) de amônia é uma coisa muito séria e pode levar à intoxicação e morte dos peixes. Na realidade a amônia não é liberada de uma vez, ela é liberada regularmente num intervalo de tempo.
Os picos de produção de amônia nos peixes se dão numa média entre 1 e 4 horas após a alimentação e é onde o filtro tem que trabalhar mais. Depois desse pico de eliminação, a produção de amônia pelos peixes é bem baixa.
Isso também nos traz uma informação muito importante: quanto mais vezes você dividir a alimentação em vezes por dia, menor será a intensidade da taxa de produção de amônia e menor será a concentração de amônia no aquário.
Assim, no exemplo acima, o pico estimado é de apenas 5ppm de amônia e a tendência é que a eliminação de amônia pelos peixes seja virtualmente zero após o pico. Para diminuir isso os criadores dividem a alimentação em vários momentos por dia chegando a dar pouco alimento ao longo de todo o dia para manter baixo os picos de amônia.
Se no exemplo a cima a gente dividir a alimentação em duas vezes por dia, o pico terá apenas 2,5ppm. Se dividirmos em 3 vezes por dia, teremos cerca de 1,7ppm de amônia no pico. Se dermos 4 vezes por dia, o pico vai para apenas 1,25ppm.
Pode ser muito trabalhoso alimentar várias vezes ao dia os seus peixes, então dividiremos a alimentação em duas vezes, de manhã e de noite.
É preciso frisar que estamos assumindo que a amônia será liberada toda de uma vez, na realidade a amônia vai sendo liberada de pouco em pouco nesse período de 1 a 4 horas depois da alimentação dos peixes e o filtro já vai removendo e não deixa acumular. Assumir que é liberada toda de uma vez, é o cenário mais conservador e dá um superdimensionamento para o filtro dimensionado.
Voltando aos cálculos, agora é preciso determinar a taxa de remoção de amônia do filtro. Isso é feito na prática analisando a quantidade de amônia que entra dentro do filtro em relação a quantidade de amônia que sai. Na média o livro apresenta 35% de taxa de remoção de amônia em um dry wet. Nós seremos mais conservadores aqui e assumiremos apenas 20% de remoção de amônia.
Assim, se a água que entra no filtro tem 2,5ppm de amônia, a água que sai do filtro vai ter 2ppm de amônia.
Já temos todas as informações necessárias para calcular a vazão para remoção de amônia e o cálculo segue abaixo:
Essa é uma vazão relativamente baixa, mas parcialmente suficiente para remoção dessa quantidade de amônia. Se analisar a vazão para oxigenação e para remoção de amônia, a vazão para remoção de amônia é insuficiente para a oxigenação do sistema!
Uma ponderação muito importante sobre esse cálculo é que é somente uma estimativa. Partindo de um tanque em funcionamento, ele nunca vai chegar no pico máximo para começar a funcionar, ele vai removendo a amônia na medida que ela for sendo produzida e assim ela é mantida em níveis seguros.
Nós da Aquários Sobrinho fizemos uma Equação Diferencial a partir dos dados contidos no livro base desse artigo. A gente assume que toda a amônia é produzida de uma vez para emular o pior cenário possível. Será considerado a mesma caixa d’água de espadinhas de 2000 litros de água, alimentação com 45% de proteína, 240 gramas de alimento por dia, 20% de remoção de amônia dois períodos de alimentação diários.
O primeiro ponto de comparação é quanto à vazão. Na imagem abaixo fica claramente visível que quanto maior a vazão do filtro biológico, mais rápido a amônia vai ser removida. Em azul temos a vazão calculada a partir do livro de 414 l/h. Em vermelho temos uma vazão com o dobro da vazão calculada conforme o livro (828 l/h) e em verde o triplo da vazão calculada (1242 l/h). Em amarelo nós temos uma vazão do dobro do volume do tanque por hora (4000l/h) que é o mínimo indicado pelo livro para usar de vazão total do filtro biológico. Em preto nos temos uma vazão de 5 vezes o volume do sistema por hora (10.000 l/h).
A imagem fala por si só, quanto maior a vazão, menor o tempo para a amônia ser removida completamente. Mesmo assim, as seguintes observações são importantes.
Observação 1: Como queremos que a nossa quantidade de amônia na água seja de no máximo 0,1 ppm, precisamos ver se a vazão vai atender o nosso limite. A vazão calculada pela fórmula (414 l/h) não atende requisito. Em 24 horas de funcionamento, o filtro com 414 l/h somente conseguiu deixar a amônia em 0,2 ppm.
Observação 2: Como dividimos a alimentação em 2 momentos no dia, em algum intervalo entre essas 24 horas, haverá outro pico de 2,5 ppm de amônia que irá se somar com a amônia residual do primeiro pico. Assim, se a gente deu comida às 7 da manhã, o primeiro pico foi às 11 horas (zero hora no gráfico) e, se a gente der comida novamente às 17 horas (6 horas no gráfico), o segundo pico será às 21 horas (10 horas no gráfico). Isso faz com que a curva vermelha ( 828 l/h) e verde (1242 l/h) não atendam a exigência de 0,1 ppm máximos de amônia.
Observação 3: A taxa de remoção de amônia independe da quantidade de mídia nesse primeiro instante. Se você tiver toneladas de mídia e uma baixa vazão não adianta de nada! Falaremos da mídia nos passos mais a frente.
Agora, nós vamos testar a diferença da eficiência da remoção de amônia. Essa eficiência é dada pelo conjunto da montagem do filtro e por isso depende principalmente dos seguintes pontos:
Das mídias filtrantes (efeito hidrodinâmico, efeitos funcionais, efeito nas colônias de bactérias)
Do design e tipo do filtro
Da “saúde” das colônias de bactérias
Da quantidade de matéria orgânica que prejudica a nitrificação
Da luminosidade
Da temperatura
Do pH
Da quantidade de bicarbonatos
Da salinidade
O gráfico da variação da eficiência da remoção de amônia segue abaixo. Em azul temos 20% de eficiência, em vermelho 40% de eficiência, verde 60% de eficiência, amarelo 80% de eficiência e preto 100% de eficiência.
Aos leitores mais atentos irão logo perceber que as curvas azuis, vermelhas e amarelas são iguais às curvas de mesma cor no gráfico da variação da vazão. Isso se dá porque, proporcionalmente, a vazão e a taxa de remoção estão diretamente e proporcionalmente relacionadas.
Agora, uma pergunta interessante. O que acontece se a gente aumentar o volume do sistema sem alterar nenhuma das outras variáveis? O gráfico abaixo nos mostra isso. Mantivemos os mesmos valores padrão da caixa de espadinhas, mas o volume da caixa é 2000l no azul, 3000 litros no vermelho, 4000 litros no verde, 5000 litros no amarelo e 6000 litros no preto. A vazão de cada curva é a vazão calculada pela fórmula do livro e fica um pouco diferente pra cada curva.
O que podemos tirar de aprendizado desse gráfico? É simples: quanto maior o volume de água do sistema, mais demorada é a remoção de amônia. Uma vantagem que sempre dizemos do volume é que os contaminantes se diluem melhor e fica mais seguro, porém é muito mais difícil de remover porque a amônia porque ela está diluída em um grande volume.
Em nenhum dos casos acima a amônia foi zerada ou mesmo chegou no limite de 0,1 ppm que estipulamos.
Relembrando: se a amônia não é removida totalmente até a próxima alimentação, os níveis irão aumentando pouco a pouco ao longo do tempo. Basta apenas algum fator reduzir a nitrificação que um pico de amônia vai acontecer.
Vazão necessária para a remoção de sólidos suspensos
Uma das poucas coisas que precisam ser melhores no aquarismo do que na indústria de aquicultura é na remoção dos sólidos suspensos. O sólido suspenso é um dos principais fatores que deixam a água turva e que incomodam os aquaristas.
Os sólidos suspensos são oriundos também da alimentação e o cálculo é muito semelhante ao da amônia. O texto considera de 20% a 40% de sólidos suspensos produzidos em relação à quantidade de alimentação.
Essa proporção de sólidos suspensos está diretamente relacionada com a qualidade da ração. Quanto maior a qualidade da ração, menor a quantidade de sólidos suspensos produzidos.
Invista sempre em ração de boa qualidade que você vai ter muitos poucos problemas relacionados com a filtragem do seu aquário!
Agora, algum leitor pode estar se perguntando porque remover sólidos suspensos está o dimensionamento do filtro biológico? A resposta é simples: sólido suspenso é matéria orgânica.
A matéria orgânica consome oxigênio, pode servir para proliferação de doenças e até mesmo podem estressar os peixes.
Vamos considerar aqui para os cálculos uma proporção de produção de sólidos suspensos de 30% em relação à quantidade de alimentação. Também vamos considerar uma eficiência de remoção de 90% de sólidos suspensos (por exemplo, um filtro dry wet com várias camadas de mídia filtrante física). A concentração inicial será de 3 ppm de sólidos suspensos, o equivalente a 1 ntu.
Nós já falamos muito sobre filtragem física ou filtragem mecânica no nosso texto que pode ser lido no link abaixo:
O cálculo para a vazão para remoção de sólidos suspensos da caixa de espadinhas fica assim:
A conta não está errada. Para manter 8kg de peixes espadinhas, alimentando com 240 gramas de ração de qualidade questionável por dia, com uma taxa de remoção de sólidos suspensos de 90%, serão necessários incríveis 10000l/h de vazão para manter a água com 3ppm de sólidos suspensos.
É por esse motivo que em aquários superpovoados e em criação de peixes não se consegue uma água cristalina com facilidade. Até dá pra conseguir, mas o custo fica muito alto. Em aquários, a lotação é menor justamente para contribuir com a boa qualidade da água.
Isso também se dá quando utiliza rações de piscicultura. Embora a boa ração de piscicultura tenha boa digestibilidade e proporcione saúde e crescimento aos peixes, nunca vimos uma dessas rações que deixem a água cristalina.
Então a gente volta a reforçar: use ração de alta qualidade e tenha uma baixa lotação para ter uma água cristalina.
Vazão necessária para a remoção de gás carbônico
Todo mundo sabe que gás carbônico em excesso é tóxico, mas você já viu algum filtro dimensionado para sua remoção da água dos aquários? Nós também não. Não é um fator muito relevante no aquarismo já que é mais fácil eliminar o CO2 do que oxigenar a água.
A produção de CO2 está diretamente relacionada com o consumo de oxigênio pelos peixes, plantas e bactérias dos aquários. É o produto básico da respiração.
Uma vantagem muito grande do filtro Dry Wet é que ele tem uma excelente taxa de renovação de gases, o que facilita o dimensionamento.
Iremos considerar uma taxa de remoção de CO2 de 70%, troca gasosa com o ar atmosférico e limite máximo do tanque de peixes em 200ppm de CO2.
Os cálculos da vazão para remoção de gás carbônico são:
Se fosse um filtro fechado ou um filtro completamente afogado, a vazão necessária seria o dobro dos 246 l/h. Mesmo assim, é uma vazão muito baixa e é bem menor que a vazão necessária para oxigenação do sistema.
Vazão necessária para troca de água total do tanque
A troca de água total do tanque é muito conhecida pelos aquaristas e é o principal indicativo de filtragem. Todo mundo já ouviu que um filtro deve ter X vezes o volume do aquário em horas por litro.
Essa troca de água total é um parâmetro para meio abstrato e está relacionado, quando se isolam as variáveis abordadas acima, está relacionada com uma boa qualidade de água e variáveis hidráulicas dentro do tanque como homogeneização da sujeira e nutrientes.
O livro recomenda de 2 a 3 trocas de água por hora, ou seja, é bom para o tanque ter de 2 a 3 vezes o seu volume em vazão por horas.
De acordo com o sistema podem ser necessárias maiores ou menores vazões. É importante deixar isso bem claro. Dependendo das variáveis, vazões menores podem dar bons resultados ou, dependendo dos custos, não é viável ter uma vazão tão alta.
Vazão escolhida para o filtro
Depois de calculada as vazões para cada ponto importante, basta usar a maior vazão mínima. Usando a maior vazão mínima, todos os outros pontos estarão superdimensionados.
Assim, para efeitos desse exemplo do artigo, vamos adotar uma vazão real de 3000l/h que é 1,5 vezes o volume do tanque por hora. Isso quer dizer que a cada 2 horas, a água do tanque será trocada 3 vezes.
O gráfico abaixo nos mostra em quanto tempo a amônia demorará para ser removida depois de um pico. Perceba que quando aparecer o segundo pico às 10 horas, praticamente não haverá amônia e ela será removida totalmente até a hora da primeira alimentação no dia seguinte.
Notas importantes sobre o cálculo da vazão de um filtro biológico
É preciso ficar evidente que esse é um caso demonstrativo que qualquer pessoal com um pouco de experiência na criação de peixes vai identificar pontos de convergência com a realidade.
No caso, a vazão mínima para todo o sistema é de 1000l/h, que foi a maior vazão dos 4 pontos calculados (oxigênio, amônia, gás carbônico e sólidos suspensos). Isso é metade do volume do tanque por horas. Então, quando se considera que as bombas submersas vão entregar muito menos do que o indicado devido às várias perdas de carga, a bomba usada tem uma vazão nominal bem maior que a real.
Assim, se analisar um dry wet instalado nessa caixa, provavelmente a bomba usada vai ser de 3000l/h de vazão nominal, o que vai de encontro com a regra comum de usar uma bomba de ao menos o volume do tanque.
Se usar a vazão real de 3000l/h, será necessária uma bomba da faixa de 6000l/h dependendo da altura necessária para a elevação da água até o filtro.
Também, cada modelo de filtro dry wet, vai ter variáveis diferentes. Uns vão ter uma maior eficiência na remoção de amônia devido a usar mídia adequada e outros uma menor eficiência na oxigenação. Isso tudo varia de caso para caso. O dono do sistema aquático em questão pode inclusive dividir as atribuições do filtro com outros equipamentos, como, por exemplo, oxigenar através de bombas de circulação ou do nosso gerador de oxigênio.
Passo 5: Cálculo da superfície e quantidade de mídia necessária
Depois que já estimamos a vazão necessária e a quantidade de amônia produzida, vamos estipular a quantidade de superfície necessária para a colonização de bactérias.
O método é muito simples, a média da taxa de remoção de amônia das bactérias nitrificantes, conforme esse livro, é de 0,45g/m²/dia. Em temperaturas frias, essa taxa diminui para menos da metade, mas como estamos trabalhando com espadinhas, peixes de água quente, vamos usar o 0,45.
O cálculo da quantidade de superfície de mídia é:
Então, para essa caixa de 2000 litros com 1000 paulistinhas se alimentando com uma alimentação rica em proteína (45%) serão necessários APENAS 22m² de superfície de mídia para colonização de bactérias.
Sempre quando chega nesse assunto de superfície eu começo a rir porque é uma das nossas polêmicas favoritas rsrs
Para já adiantar o leitor desse assunto, é fundamental a leitura do nosso texto sobre o mito da superfície específica que pode ser acessado no link abaixo.
A tabela abaixo mostra a superfície específica de uma série de mídias usadas na criação de peixes no Brasil e no mundo afora e a quantidade de mídia necessária para esse nosso filtro.
Essa tabela traz alguns valores extremamente bizarros como apenas 31 ml da mídia Matrix, ou 81ml da mídia Siporax ou somente 15 ml da mídia Micromec. Se juntar as três mídias cabe num copo americano. Você já viu um aquário de mais de 30 litros com menos de 200ml de mídias? Nós nunca vimos.
Essa questão de porosidade é a maior enrolação do aquarismo!
Em compensação, nós já vimos, fizemos e até mantemos filtros para baterias e lagos com grande lotação de peixes com essa faixa de argila expandida e bioballs. O nosso lago mesmo é um exemplo. Quem tem aquário povoado assim tem a mesma quantidade de mídias porosas do que indicado para mídias não porosas. Só olhar os sumps dos aquários.
Uma mídia biológica para funcionar adequadamente só precisa deixar a água correr com facilidade envolta dela. Não precisa de porosidade, não precisa ser cara. Nós da Aquários Sobrinho consideramos que o mais importante para uma mídia biológica funcionar adequadamente é não entupir o filtro e não precisar ser trocada.
No caso, para facilitar as contas e dar um exemplo com coisas que funcionem, vamos usar a mídia k1. Assim, nosso filtro dry wet vai ter que comportar 44 litros de K1, deixando o filtro com um tamanho bem aceitável para a quantidade de peixes.
Passo 6: Cálculo da sessão transversal do filtro
Esse é um dos passos mais importantes quando se fala em filtragem biológico e um dos mais ignorados e subestimados.
A sessão transversal do filtro é a área por onde a água vai passar. Quanto menor a sessão transversal, mais rápida vai ser a velocidade da água e melhor será a filtragem. Também, quanto menor a sessão transversal, mais fácil é entupir. É preciso um ponto de equilíbrio entra melhorar a filtragem e os problemas de entupimento.
No caso do Dry wet, um ponto extremamente importante é que a água deve molhar todas as mídias para a filtragem não fica prejudicada. Para isso, eles usam o conceito de Hydraulic loading rate (acredito que a tradução correta seja carga hidráulica aplicada). Eles assumem que a carga hidráulica aplicada mínima para reduzir entupimento seja de 255m³/m² dia.
Assim, considerando nossa vazão escolhida de 3000l/h(que é o mesmo que 3m³ por hora), a sessão transversal do filtro calculada é:
Um filtro com 0,28 metros quadrados pode ter vários formatos, mas vamos deixar como exemplo um filtro circular e um filtro quadrado.
No caso de fabricação desse dry wet com sessão transversal quadrado, ele terá arestas de 53 centímetros.
No caso de fabricação desse dry wet com sessão transversal circular, ele terá um diâmetro 60 centímetros. São filtros realmente grandes.
Nesse caso, é possível aumentar a vazão do sistema sem alterar a sessão transversal desde que o filtro funcione adequadamente. Se usarmos, por exemplo, 4000l/h nesse filtro, a tendêcia é que o filtro entupa bem menos.
Se usarmos uma vazão muito alta, por exemplo os 10000l/h necessárias para remover quase todos os sólidos suspensos, provavelmente será preciso aumentar a sessão transversal para que não haja respingos ou transbordos no filtro.
Passo 7: cálculo do comprimento do filtro
Esse é o último passo do dimensionamento do nosso filtro dry wet e um dos mais simples também. Já temos a quantidade de mídia que vamos usar, agora basta dividir pela área da sessão transversal que teremos a altura para caber as mídias.
Nós da Aquários Sobrinho não gostamos de filtros pequenos que sejam mais largos do que comprido. Isso dificulta muito a distribuição de água na filtragem. Nesse caso, nós reduziríamos a sessão transversal para aumentar o comprimento.
Resultado do dimensionamento do filtro biológico do filtro Dry Wet
Pronto, terminamos de dimensionar o nosso filtro dry wet para atender o nosso caso específico. A tabela abaixo resume como ficou os resultados dos principais cálculos:
Considerações Finais
Esse artigo resumiu bastante o processo de dimensionamento de um filtro biológico do tipo dry wet. Esse é um modelo de filtro muito eficiente porque ele tem uma alta taxa de oxigenação, uma alta taxa de eliminação de gás carbônico e uma boa vantagem hidrodinâmica.
Mais uma vez vamos lembrar que cada projeto tem as suas variáveis e considerações pertinentes. É preciso corrigir as variáveis para cada situação.
O que quisemos apresentar aqui foi que há formas precisas de se calcular a filtragem do aquário e que, mais importante que isso tudo, é que ela é simples.
Nós assumimos um monte de casos extremos nesse texto. Assumimos baixa eficiência na remoção de amônia, assumimos uma ração com alta quantidade de proteínas e assumimos valores de oxigenação que só podem ser conhecidos na prática.
Cada tipo de filtro possui peculiaridades diferentes. Calcular um filtro de areia fluidizada, por exemplo, leva outras coisas em consideração que não se leva aqui como a densidade da areia. Um filtro canister tem uma alta taxa de remoção de amônia, o que explica sua tamanho mais compacto.
Referências
EBELING, James M.; TIMMONS, Michael B. Recirculating aquaculture. Cayuga Aqua Ventures, 2010.