Los filtros de acuario son componentes fundamentales tanto de los acuarios de agua dulce como de los marinos. [1] [2] [3] Los filtros de acuario eliminan los desechos químicos solubles y físicos de los acuarios, lo que simplifica el mantenimiento. Además, los filtros de acuario son necesarios para sustentar la vida, ya que los acuarios son volúmenes de agua relativamente pequeños y cerrados en comparación con el entorno natural de la mayoría de los peces. [4]
Los animales, generalmente los peces, que se mantienen en acuarios producen desechos a partir de sus excrementos y su respiración. Otra fuente de desechos son los restos de comida o las plantas y los peces que han muerto. Estos desechos se acumulan en los acuarios y contaminan el agua. A medida que aumenta el grado de contaminación, aumenta el riesgo para la salud de los acuarios y la eliminación de la contaminación se vuelve crítica. La filtración es un método común que se utiliza para mantener acuarios saludables.
La gestión adecuada del ciclo del nitrógeno es un elemento vital para el éxito de un acuario. Los excrementos y otras materias orgánicas en descomposición producen amoníaco , que es muy tóxico para los peces. Los procesos bacterianos oxidan este amoníaco en nitritos , ligeramente menos tóxicos , y estos a su vez se oxidan para formar nitratos, mucho menos tóxicos . En el entorno natural, estos nitratos son absorbidos posteriormente por las plantas como fertilizantes y esto, de hecho, sucede hasta cierto punto en un acuario con plantas reales.
Sin embargo, un acuario es un microcosmos imperfecto del mundo natural. Los acuarios suelen estar mucho más densamente poblados de peces que el entorno natural. Esto aumenta la cantidad de amoníaco producido en el volumen relativamente pequeño del acuario. Las bacterias responsables de descomponer el amoníaco convirtiéndolo en nitrito, Nitrosomonas , colonizan la superficie de cualquier objeto dentro del acuario. Las bacterias que luego convierten el nitrito en nitrato son Nitrospira y Nitrobacter . [5] En la mayoría de los casos, un filtro biológico no es más que una esponja porosa químicamente inerte, que proporciona una superficie muy ampliada en la que pueden desarrollarse estas bacterias. Estas colonias bacterianas tardan varias semanas en formarse, tiempo durante el cual el acuario es vulnerable a una condición comúnmente conocida como "síndrome del tanque nuevo" si se llena con peces demasiado rápido. Algunos sistemas incorporan bacterias capaces de convertir nitratos en gas nitrógeno. [6]
La acumulación de amoniaco tóxico procedente de la descomposición de desechos es la principal causa de mortalidad de peces en acuarios nuevos, mal mantenidos o sobrecargados. [7] En el entorno artificial del acuario, el ciclo del nitrógeno termina de hecho con la producción de nitratos. Para que el nivel de nitratos no se acumule hasta un nivel perjudicial, se requieren cambios parciales de agua periódicos para eliminar los nitratos e introducir agua nueva no contaminada. [8]
El proceso de filtración mecánica elimina el material particulado de la columna de agua. Este material particulado puede incluir restos de comida, heces o restos de plantas o algas. La filtración mecánica se logra típicamente haciendo pasar el agua a través de materiales que actúan como un tamiz, atrapando físicamente el material particulado. [1] La eliminación de desechos sólidos puede ser tan simple como la captura manual de desechos con una red, o involucrar un equipo altamente complejo. Toda eliminación de desechos sólidos implica filtrar el agua a través de algún tipo de malla en un proceso conocido como filtración mecánica . Los desechos sólidos primero se recolectan y luego deben eliminarse físicamente del sistema del acuario. La filtración mecánica es finalmente ineficaz si los desechos sólidos no se eliminan del filtro y se dejan descomponer y disolver en el agua.
Los desechos disueltos son más difíciles de eliminar del agua. Para eliminar los desechos disueltos se utilizan varias técnicas, conocidas colectivamente como filtración química , siendo las más populares el uso de carbón activado y fraccionamiento con espuma . Hasta cierto punto, las plantas sanas extraen los desechos químicos disueltos del agua cuando crecen, por lo que las plantas pueden cumplir una función en la contención de los desechos disueltos.
Una situación final y menos común que requiere filtración es la que se produce cuando se desea esterilizar los patógenos transmitidos por el agua. Esta esterilización se logra haciendo pasar el agua del acuario por dispositivos de filtración que exponen el agua a una luz ultravioleta de alta intensidad o a gas ozono disuelto.
Numerosos materiales son adecuados como medios de filtración para acuarios. Entre ellos se encuentran las lanas sintéticas, conocidas en la acuariofilia como lana de filtro, hechas de tereftalato de polietileno o nailon . También se utilizan como materiales de filtración mecánica esponjas o espumas sintéticas , diversos productos de cerámica y vidrio sinterizado y silicio, junto con gravas ígneas . Los materiales con una mayor superficie proporcionan una filtración tanto mecánica como biológica. Algunos materiales de filtración, como las "biobolas" de plástico, son los más adecuados para la filtración biológica.
Con la notable excepción de los filtros de diatomeas, los filtros de acuario rara vez tienen una acción puramente mecánica, ya que las bacterias colonizan la mayoría de los materiales filtrantes y producen cierto grado de filtración biológica. [1] También se añaden con frecuencia carbón activado y zeolitas a los filtros de acuario. Estos materiales altamente porosos actúan como adsorbentes que unen varios productos químicos a sus grandes superficies externas [2] y también como sitios de colonización bacteriana.
El tipo más simple de filtro de acuario consiste únicamente en lana filtrante y carbón activado. La lana filtrante atrapa los desechos y partículas grandes, y el carbón activado adsorbe las impurezas más pequeñas. Estos deben cambiarse regularmente a intervalos adecuados. [9] Esto es particularmente importante en el caso de los filtros de carbón activado, que pueden volver a liberar su contenido adsorbido en grandes dosis (y por lo tanto dañinas) si se les permite saturar. [10] El carbón activado adsorbe toxinas en la superficie porosa extendida del carbón. No se puede reactivar hirviéndolo en agua. La adsorción del carbón activado se puede restaurar mediante regeneración térmica a temperaturas de 500–900 °C (932–1,652 °F), [11] regeneración electroquímica , ultrasonido u otros procesos industriales. Para el acuarista, reemplazar el carbón activado con material nuevo es simple y económico.
Existen numerosos tipos de filtros de acuario disponibles comercialmente, [12] incluidos:
Los filtros de potencia o HOB (hang on back), que funcionan con un impulsor , extraen el agua del acuario, generalmente con un tubo sifón largo, que luego se empuja (o se tira) a través de una serie de medios filtrantes diferentes y se devuelve al acuario. Estos son el tipo de filtro de acuario más común. [1] Suelen ser más adecuados para tanques más grandes que otros tipos. Sin embargo, no son necesariamente los mejores para tanques más pequeños, ya que tienden a provocar un exceso de flujo de agua en tanques más pequeños. Otros tipos, como los filtros de esponja, son ideales en este entorno. [13] [14]
Las ventajas de este tipo de filtros son que permiten la selección de diferentes tipos de medios filtrantes según las necesidades del acuario, y que son fáciles de limpiar sin molestar a los habitantes del acuario porque se encuentran en el exterior de la pecera. Las desventajas de los filtros mecánicos incluyen su menor capacidad de medios filtrantes en comparación con los filtros de bote, su tendencia antes mencionada a crear caudales excesivos y que tienden a ser muy ruidosos, generalmente como resultado de las vibraciones. [15]
En comparación con los filtros que se cuelgan en la parte posterior del acuario, los filtros externos tipo bote ofrecen una mayor cantidad de materiales filtrantes para utilizar junto con un mayor grado de flexibilidad con respecto a la elección del material filtrante. [2] El agua ingresa al bote lleno con el material filtrante elegido a través de un tubo de entrada en la parte inferior del bote, pasa a través del material y se devuelve al acuario a través del tubo de retorno. El agua se fuerza a circular a través del filtro mediante una bomba que normalmente se instala en la parte superior del bote.
Los filtros de bote son sistemas herméticos y completamente inundados, lo que significa que el acuario, la tubería de entrada, el interior del filtro y la tubería de retorno forman una masa de agua continua. En esta configuración, tanto la vía de entrada como la de retorno forman dos sifones que se compensan entre sí con precisión. En estas circunstancias, la bomba de filtrado no tiene que hacer ningún esfuerzo para elevar el agua de vuelta al acuario, independientemente de la altura a la que esté instalado este último por encima del bote. La bomba solo debe ser lo suficientemente potente como para empujar el agua a través del material filtrante y superar el arrastre en las tuberías de entrada y retorno. Esto hace que las bombas de filtro de bote sean prácticamente insensibles a la diferencia de altura entre el acuario y el filtro (aunque superar el límite de altura especificado por el fabricante puede provocar fugas).
Las ventajas de este tipo de filtro son que pueden proporcionar un gran volumen de material filtrante sin reducir el espacio interno del acuario, y que se pueden desconectar del tanque para su limpieza o mantenimiento y reemplazar sin perturbar el interior del acuario ni a los ocupantes. Además, como filtro con tuberías externas, admite la instalación en línea de otros equipos del acuario, como calentadores de agua y difusores de dióxido de carbono . Dichos equipos se pueden quitar del tanque e instalar en línea en la tubería de retorno del filtro. Las desventajas de los filtros de bote incluyen el aumento del costo y la complejidad en relación con los filtros internos y las dificultades para limpiar los tubos que transfieren agua hacia y desde el acuario. [3] También existe el riesgo de fugas, lo que naturalmente es un problema para cualquier filtro colocado fuera del acuario. También son víctimas del problema del exceso de flujo de agua.
Los filtros de cartucho se diseñaron inicialmente para filtrar agua potable a baja presión. Los filtros de cartucho para acuarios [16] utilizan una alta presión de agua, proveniente de una bomba con la potencia adecuada, para forzar el paso del agua a través del denso medio filtrante. Una bomba puede extraer agua de un filtro de grava y hacerla pasar a un cartucho para una doble filtración.
Los filtros de diatomeas se utilizan únicamente para la limpieza esporádica de los tanques, no se utilizan de forma continua en los acuarios. Estos filtros utilizan tierra de diatomeas para crear un filtro extremadamente fino de hasta 1 μm que elimina las partículas de la columna de agua. [1]
Los filtros de goteo, también conocidos como filtros húmedos/secos, son otro sistema de filtración de agua para acuarios marinos y de agua dulce. [14] Este filtro viene en dos configuraciones, una que se coloca en la parte superior del acuario (más raramente visto) y otra que se coloca debajo del acuario (más común).
Si el filtro húmedo/seco se coloca en la parte superior del acuario, se bombea agua a través de una serie de bandejas perforadas que contienen lana filtrante u otro material filtrante. El agua gotea a través de las bandejas, manteniendo la lana filtrante húmeda pero no completamente sumergida, lo que permite que las bacterias aeróbicas crezcan y ayuden a la filtración biológica. El agua regresa al acuario como lluvia. [14]
Como alternativa, el filtro húmedo/seco puede colocarse debajo del tanque. En este diseño, el agua se alimenta por gravedad al filtro debajo del acuario. El agua prefiltrada se entrega a una placa perforada (placa de goteo). La prefiltración puede tener lugar en el acuario a través de un bloque de espuma o una manga en el rebosadero, o sifón de vertedero , o puede ser prefiltrada por lana de filtro que descansa sobre la placa perforada. El agua cargada de desechos del acuario se extiende sobre la placa de goteo y cae a través de un medio. Este puede ser una rejilla de plástico/lana de filtro enrollada en forma circular (DLS o "espiral de doble capa") o cualquier cantidad de medios plásticos comúnmente conocidos como Bio Balls. A medida que el agua cae en cascada sobre el medio, se emite CO2 , se recoge oxígeno y las bacterias convierten los desechos del tanque en materiales menos dañinos. Desde aquí, el agua ingresa al sumidero. El sumidero puede contener una serie de compartimentos, cada uno con su propio material de filtración. A menudo, se colocan calentadores y termostatos en el sumidero. [14]
Se pueden cultivar algas de forma intencionada, lo que elimina del agua los productos químicos que deben eliminarse para tener peces, invertebrados y corales sanos. Se trata de un método de filtrado natural ("ecológico") que permite que un acuario funcione de la misma forma que lo hacen los océanos y los lagos. [17]
Las algas y los organismos que causan enfermedades también se pueden eliminar tratando el agua con radiación ultravioleta , pero la desventaja de la radiación ultravioleta es que también mata las bacterias beneficiosas. Por lo tanto, el tratamiento con radiación ultravioleta se suele utilizar solo cuando es necesario y no todo el tiempo.
Los filtros deflectores son similares a los filtros húmedos y secos, y a los filtros de goteo, en el sentido de que generalmente se ubican debajo del acuario. Este tipo de filtro consta de una serie de deflectores por los que debe pasar el agua para llegar a la bomba que la devuelve al acuario. Estos deflectores actúan como una serie de filtros de bote y se pueden llenar con diferentes medios filtrantes para diferentes propósitos. [18]
El filtro de lecho fluidizado (FBF) es únicamente un reactor biológico. El principio consiste en dirigir el agua a través de un lecho de arena (o un medio similar) desde abajo para que la arena se fluidifique, es decir, se comporte como un fluido. Este mecanismo se observa en la licuefacción , las arenas movedizas y los procesos industriales, incluido el tratamiento de aguas residuales municipales . La superficie combinada de todas las partículas de arena en el filtro es muy grande, por lo que hay una gran superficie para las bacterias desnitrificadoras aeróbicas . Por lo tanto, el tamaño del filtro puede ser modesto.
El filtro en sí puede ser interno o externo. En su versión interna más simple, un FBF es muy fácil de construir, con un recipiente, arena, bomba y algunas tuberías. Hay muchas variables: forma y tamaño del recipiente, cantidad de arena o equivalente, tamaños de partículas, potencia de la bomba y tuberías.
Los filtros internos son, por definición, filtros que se encuentran dentro de los confines del acuario. Entre ellos se encuentran el filtro de esponja, las variaciones del filtro de esquina (en la imagen superior derecha e izquierda), el filtro de cartucho de espuma y el filtro de grava. [1] Un filtro interno puede tener una bomba eléctrica y, por lo tanto, ser un filtro de potencia interno, que a menudo se fija al interior de los acuarios mediante ventosas.
Los filtros de esponja y los filtros de esquina (a veces llamados filtros de caja) funcionan básicamente con el mismo mecanismo que un filtro interno. Ambos funcionan generalmente por elevación de aire , utilizando burbujas de una bomba de aire que suben por un tubo para crear flujo. En un filtro de esponja, la entrada solo puede estar cubierta por un simple bloque de espuma de celda abierta. Un filtro de esquina es un poco más complejo. Estos filtros a menudo se colocan en la esquina del fondo del acuario. El agua ingresa por ranuras en la caja, pasa a través de una capa de medio y luego sale por el tubo de elevación de aire para regresar al acuario. Estos filtros tienden a ser adecuados solo para acuarios pequeños y poco poblados. El filtro de esponja es especialmente útil para la cría de alevines, donde la esponja evita que los peces pequeños ingresen al filtro. [14]
Uno de los tipos de filtros más antiguos, los filtros de grava consisten en una placa porosa que se coloca debajo de la grava en la base del acuario y uno o más tubos de elevación. Históricamente, los filtros de grava se han accionado mediante desplazamiento de aire. Se colocan piedras difusoras en la base de los tubos de elevación que expulsan el agua del tubo de elevación creando una presión negativa debajo de la placa del filtro de grava (también llamada cámara de distribución). [19] Luego, el agua se filtra a través de la grava, que es en sí misma el material de filtración. [1] Se puede lograr un mayor caudal de agua a través de la grava mediante el uso de una bomba de agua en lugar de desplazamiento de aire. [1]
Las bacterias beneficiosas colonizan el lecho de grava y proporcionan filtración biológica, utilizando el propio sustrato del acuario como filtro biológico. [9] [14]
Los filtros de grava pueden ser perjudiciales para la salud de las plantas acuáticas. [9] Los sustratos finos como la arena o la turba pueden obstruir un filtro de grava. [14] Los filtros de grava siguen siendo eficaces incluso si el sustrato es irregular. En un lecho de grava irregular, el agua seguirá fluyendo a través de ambas partes del lecho, dejando las áreas más cubiertas para cultivar bacterias anaeróbicas que pueden neutralizar la acumulación de nitrato.
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