UNIVERSIDAD pOPULAR aUTÓNOMA DEL ESTADO DE

PUEBLACanal abastecedor de agua para estanque de trucha arcoíris

Cálculo Vectorial

Dra. Patricia García Godínez

Luis Manuel Escobar Noriega

Miguel Ramírez Rodríguez

Salvador Medina Espidio

Fernando Morales Jiménez

20 de mayo de 2015

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Calculo Vectorial

Canal abastecedor de agua para estanque de trucha arcoíris

Escobar Noriega, Luis Manuel.

Ramírez Rodríguez, Miguel.

Medina Espidio, Salvador.

Morales Jiménez, Fernando.

Introducción:

El ser humano es conocido por su capacidad de adaptarse, desde una

etapa muy temprana en su evolución fue implementando técnicas que le

permitieron asentarse en un lugar, crecer en forma de grandes

poblaciones y desarrollarse. Ejemplo de esto fue la agricultura, la

ganadería e incluso, de lo que se hablará en el presente proyecto, la

acuicultura o crianza de peces para alimentarse.

Actualmente hay muchas innovaciones que se han utilizado en la

acuicultura, incluso se habla de los tipos intensivos que producen

pescados listos para su consumo en muy poco tiempo y en grandes

cantidades, el presente proyecto es un punto medio adecuado entre una

buena producción para venta y consumo de la población y el respeto por

el entorno y la naturaleza, el aprovechamiento de los recursos naturales

con que se cuenta.

Debido a la alta demanda de alimentos que existe en la

actualidad, es necesario maximizar y economizar en cada elemento con

que se cuenta como hoy se ha realizado con uno solo, el canal que

abastece al criadero.

Objetivo:

Se tiene como fin último el diseño, desarrollo y gestión de un elemento

físico que sea capaz de transportar el agua suficiente para la crianza de

aproximadamente 8100 truchas arcoíris, cumpliendo también con los

requisitos de oxigenación y temperatura para el desarrollo óptimo de

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Calculo Vectorial

esta especie. Basándonos en disminuir el impacto económico y

ambiental que este proyecto pueda generar, tanto para los

inversionistas como para el medio ambiente.

Desarrollo:

Especie

La trucha “arco iris” (Oncorhynchus

mykiss), es una especie íctica

perteneciente a la familia

Salmonidae, originaria de las costas

del Pacífico de América del Norte, que

debido a su fácil adaptación al cautiverio, su crianza ha sido

ampliamente difundida casi en todo el mundo.

Hace cuatro décadas las piscigranjas o centros de cultivo de peces

comenzaron a difundirse en mayor cantidad, los cuales fueron

construidos siguiendo sistemas tradicionales de crianza, utilizando

estanques de concreto; actualmente con los avances en la técnica y

nuevas tecnologías de cultivo, la truchicultura se viene constituyendo en

una alternativa para la producción masiva de pescado fresco, así como

para la generación de puestos de trabajo de manera directa e indirecta.

La especie se caracteriza por tener el cuerpo cubierto con finas

escamas y de forma fusiforme (forma de huso), su coloración varía de

acuerdo al ambiente en que vive, edad, estado de maduración sexual y

otros factores, como por ejemplo la influencia del ambiente en

riachuelos sombreados presentan color plomo oscuro mientras que en

un estanque bien expuesto a los rayos del sol ofrece una tonalidad

mucho más clara, verde oliva en su parte superior luego una franja rojiza

para finalizar con el abdomen blanco; además posee gran número de

máculas negras en la piel, a manera de lunares, por lo que en otros

lugares se le llama también trucha pecosa. La denominación de trucha

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Calculo Vectorial

arco iris se debe a la presencia de una franja de colores de diferentes

tonalidades, con predominio de una franja rojiza sobre la línea lateral en

ambos lados del cuerpo.

La trucha promedio propuesta para el proyecto es de 700 gramos,

en el caso del estanque grande, ya que ésta ya se considera madura y la

adecuada para consumir en relación precio, peso, tamaño y tiempo de

crecimiento.

Necesidades específicas de la trucha arcoíris:

El hábitat natural de la trucha son los ríos, lagos y lagunas de aguas

frías, limpias y cristalinas; típico de los ríos de alta montaña. La “trucha

arcoíris” prefiere las corrientes moderadas y ocupa generalmente los

tramos medios de fondos pedregosos y de moderada vegetación. Son

peces de agua frías, aunque el grado de tolerancia a la temperatura es

amplio, pudiendo subsistir a temperaturas de 25°C durante varios días y

a límites inferiores cercanos a la congelación. La cantidad recomendada

para mantener las truchas es de aproximadamente hasta 1.5 kg de

trucha por cada litro de agua disponible en el estanque, considerando un

promedio de 700 gramos, se tendrían 2 truchas por cada litro.

La trucha es un pez de hábito carnívoro y se alimenta en la

naturaleza de presas vivas, como insectos en estado larvario, moluscos,

crustáceos, gusanos, renacuajos y peces pequeños.

En cuanto a su entorno en el criadero, el cuerpo de agua a utilizar,

debe poseer características adecuadas en cuanto a su cantidad (caudal)

y calidad (factores físico – químicos y biológicos). Las propiedades

físicas, como temperatura, pH, oxígeno, transparencia, turbidez, etc,

pueden estar sometidas a variaciones bruscas por la influencia de

factores externos, fundamentalmente a cambios atmosféricos y

climáticos, mientras que las químicas suelen mantenerse constantes y

bastar con el flujo constante de agua para ser adecuadas.

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A=(b+my ) y

P=b+2 y √1+m2

R=(b+my ) y

b+2 y √1+m2

T=b+2my

D=(b+my ) yb+2my

Calculo Vectorial

Características de la crianza:

El tipo de crianza propuesta es semi intensiva, ya que se plantea la

utilización de una fuente natural de agua, implementando el caudal

necesario al cultivo con una construcción se puede utilizar alimentación

suplementaria además de la alimentación natural, se puede mantener

adecuadamente el medio con un mantenimiento constante.

Características generales del estanque:

Se considera un estanque de derivación mixto, que puede tener la

corriente de agua dividida de forma paralela o en serie, se propone de

forma que se aproveche las características topográficas del terreno, de

tal manera que el agua que los abastece es derivada del río, riachuelo o

manantial hacia los estanques mediante un canal.

Características de los materiales:

Este tipo de criaderos piscícolas usualmente se elabora de concreto,

proponiendo en este caso el de alta resistencia, con un acabado tipo

arcilla para evitar fugas y rupturas, ya que es un material que no afecta

el ecosistema de la especie, que se adapta fácilmente a la tierra de la

que estaría rodeada. Además de ofrecer alta resistencia a la fuerza de la

corriente y al paso de tiempo.

Forma del estanque:

La forma del estanque considera aspectos como el máximo caudal

disponible con un perímetro mínimo, el usualmente utilizado es el de

forma trapezoidal con la base menor como base de la figura y sin tapa,

la forma se puede adecuar fácilmente al terreno, pero fue necesario

obtener la relación entre los lados y el ángulo adecuado, a partir de las

siguientes funciones:

T

b

y

m

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A=(b+my ) y

P=b+2 y √1+m2

R=(b+my ) y

b+2 y √1+m2

T=b+2my

D=(b+my ) yb+2my

θ=60 °=π3

m = 0.5773A = 3.2 (b+my ) y=3.2∂ A∂b

= y ∂ A∂ y

=b+2my

P=b+2 y √1+m2

∂P∂b

=1 ∂ P∂ y

=2√1+m2

Calculo Vectorial

Corriente de agua:

Para poder garantizar uno de los aspectos principales del criadero, (la

adecuada oxigenación del agua) se realizaron dos experimentos, los que

se analizaran a continuación:

1. Para poder analizar la oxigenación del agua se corrió un

experimento factorial de la familia 2^2 con dos replicas, los

factores que posiblemente alteren la variable de respuesta son: 1.

Ubicación de la toma de agua para alimentar el acueducto 2.hora

del dia.

y=γ

b+2my=γ 2√1+m2b+2mγ=γ 2√1+m2

γ= −b2m−2√1+m2

b+my=3.2(remplazandoγ )

( −b2

2m−2√1+m2+ −mb2

(2m−2√1+m2 )2 )=3.2

b2

1.155+.433b2=3.2

b2= 3.21.299

b=√2.46=1.57

Gasto=∬VdA

v= 703.2

=21.9 ms

mv2

2=mgh

v2=2gh

h= v2

2 g=24.45

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Calculo Vectorial

Los resultados son:

Y = ppm

Ubicación (A) Hora (B) Yates Yates

-1 -1 (1) 7 , 9.33

+1 -1 a 12 , 12.333

-1 +2 b 8.33 , 9.667

+1 +2 ab 10 , 9.66

El ANOVA arroja los siguientes resultados:

FV SC GL CM Fo F(.05,1,

4)

Decisión

Ubicación 5.01 1 5.01 5.37

5

7.71 No es significativo

Hora 1.13 1 1.13 1.21

2

7.71 No es significativo

A X B 11.67 1 11.6

7

12.5

2

7.71 Es significativo

Error 3.729

1

4 .932

Total 21.53

9

7

7

Calculo Vectorial

El análisis de la varianza nos arroja que cuando ambos efectos se juntan

tienen un efecto en la oxigenación del agua.

La mejor posición para colocar la toma de agua del acueducto es , según

el experimento en la ubicación segunda y en la mañana, aunque en la

tarde se garantiza que la oxigenación es la suficiente para mantener

vivos a los peces.

Costos:

Para la determinación de los costos del canal es necesario conocer el

precio del material y el volumen que ocupa cada pieza, el procedimiento

fue el siguiente:

Propiedades de masa de Real01

Configuración: Predeterminado

Sistema de coordenadas: -- predeterminado --

Densidad = 7800.00 kilogramos por metro cúbico

Masa = 56780.16 kilogramos

Volumen = 7.28 metros cúbicos

Área de superficie = 93.40 metros cuadrados

b---8.9 ab---9.8

a---12.2(1)---8.4

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Calculo Vectorial

Centro de masa: ( metros )

X = 4.24

Y = 0.35

Z = 0.00

Ejes principales de inercia y momentos principales de inercia:

( kilogramos * metros cuadrados )

Medido desde el centro de masa.

Ix = ( 1.00, 0.00, 0.00) Px = 91107.60

Iy = ( 0.00, 0.00, -1.00) Py = 353195.31

Iz = ( 0.00, 1.00, 0.00) Pz = 419261.19

Momentos de inercia: ( kilogramos * metros cuadrados )

Obtenidos en el centro de masa y alineados con el sistema de

coordenadas de resultados.

Lxx = 91107.60 Lxy = 0.00 Lxz = 0.00

Lyx = 0.00 Lyy = 419261.19 Lyz = 0.00

Lzx = 0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 353195.31

Momentos de inercia: ( kilogramos * metros cuadrados)

Medido desde el sistema de coordenadas de salida.

Ixx = 98059.38 Ixy = 84290.49 Ixz = 0.00

Iyx = 84290.49 Iyy = 1441284.54 Iyz = 0.00

Izx = 0.00 Izy = 0.00 Izz = 1382170.44

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Calculo Vectorial

Precios

LISTA DE PRECIOS DE CONCRETO

PREMEZCLADO

 Elaborado según la Norma Mexicana, N.M.X. C-155, Clase

"A"

   

 RESISTENCI

A

MATERIAL

MIXTOMATERIAL TRITURADO

  f'c a 28 días 40mm. 20mm. 40mm. 20mm.

  kg/cm2 $/m3 $/m3 $/m3 $/m3

  70 1000 psi 930.00 970.00 980.00 1,025.00

  100   1,095.001,115.0

01,155.00 1,175.00

  140 2000 psi 1,140.001,155.0

01,200.00 1,215.00

  150   1,145.001,170.0

01,205.00 1,230.00

  175 2500 psi 1,190.001,210.0

01,255.00 1,275.00

  200   1,225.001,240.0

01,290.00 1,305.00

  210 3000 psi 1,255.001,270.0

01,320.00 1,335.00

  2503500+

psi1,350.00

1,380.0

01,425.00 1,450.00

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Calculo Vectorial

  280 4000 psi 1,435.001,460.0

01,510.00 1,540.00

  300   1,480.001,490.0

01,560.00 1,570.00

  315 4500 psi 1,540.001,565.0

01,625.00 1,650.00

  350 5000 psi 1,690.001,705.0

01,780.00 1,795.00

  REVENIMIENTO: 10+/-2.5cm.

Por lo tanto, usaríamos el que aguanta 300 psi de material mixto de

20mm que cuesta 1270 pesos el metro cúbico. Y cada pieza tiene 7.28

m3 por lo tanto, cada pieza costaría $9245.60 aproximadamente

Características geográficas

Características:

Temperatura del agua : 9 – 18 °C

Oxigeno : 256 E -7

Etapas:

1. Alevinaje

2. Levante

3. Engorde

Santa Clara Ocoyucan

Más de 2000 msnm

64 metros debajo de la fuente de agua

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Calculo Vectorial

Conclusión

Con una inversión inicial menor a $10 000 es posible concretar el tronco

de un proyecto tan ambicioso y necesario para la sociedad como lo es

un estanque de trucha arcoíris.

Utilizar el cálculo es algo indispensable en la vida, en la producción

de cualquier cosa que se desee y adecuado planteamiento a futuro de

cualquier proyecto, en este caso se pudo apreciar como a partir de algo

que en un enunciado de menos de cuatro líneas sonaba sencillo pudo

involucrar tantos elementos, todo a partir del cálculo de la forma del

elemento principal, pasando por el caudal que éste representaría y si

este sería el adecuado para la adecuada producción y crecimiento de la

trucha arcoíris que ha mostrado tener necesidades muy específicas.

El conocimiento que se obtuvo durante el proyecto es invaluable y

además de haber sido fructífero al final, se puede decir que es agradable

encontrarse con trabajos de este tipo que realmente permitan utilizar la

teoría vista en clase, ponerla en práctica y seguir consiguiendo que

aprendamos, tanto de lo que verdaderamente representa ser alumnos

de ingeniería, cualquiera que sea, como ser miembros responsables de

una sociedad que requiere del conocimiento y habilidades de todos sus

individuos, pero sobre todo de sus ideas, su ingenio.

Fuentes

CEDEP. (2009). MANUAL DE CRIANZA. 10 de mayo de 2015, de ANTAMINA. Sitio

web:

http://www.gbcbiotech.com/genomicaypesca/documentos/peces/trucha/Manu

al%20de%20crianza%20truchas.pdf

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Calculo Vectorial

Juárez, L. (2007). LA RUTA DE LA TRUCHA MEXICANA. 9 de mayo de 2015, de El

Souvenir Sitio web: https://www.elsouvenir.com/turismo-gastronomico/la-ruta-

de-la-trucha-mexicana

Hammond, K. (2010). Trucha arcoíris. 12 de mayo de 2015, de National

Geographic. Sitio web: http://nationalgeographic.es/animales/peces/trucha-

arcoiris

Anexos