Sistemas de Filtración

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Sistemas de Filtración

 El sistema de filtración del acuario es uno de los dispositivos más importantes en un acuario, debido a que el mismo es el responsable de filtrar el agua de partículas que la enturbian y de descomponer el amoníaco en nitritos y los nitritos en nitratos que son aprovechados por las algas y nuestras plantas. El filtro es el mecanismo que, mediante la utilización de diferentes materiales (filtrantes), se usa para limpiar el agua de los residuos de comida, excrementos, y otros productos nocivos que se acumulan en el acuario. Los peces respiran, se alimentan y producen desechos que hay que eliminar o transformar para que sean asimilados por las plantas. El amoniaco, es el principal producto excretado por los peces, y es tóxico para estos a concentraciones tan bajas como 0.5 mg/l.

 Es normal que mucha gente que piensa que por el hecho de tener un filtro en el acuario ya significa que no son necesarios los cambios de agua. Esto no es así, el filtro evita que tengamos que hacer cambios de agua constantemente pero no los elimina por completo. Esto es debido a que en los filtros además de filtrar sustancias en suspensión en el agua elimina el amoníaco convirtiéndolo finalmente en nitratos pero ahí acaba su labor. Sin embargo los cambios de agua sigue siendo la acción fundamental para lograr un mejor hábitat para nuestros peces y plantas.

 En este artículo brindamos una mirada completa sobre los sistemas de filtración existentes, como así también las ventajas y desventajas de cada uno de ellos, tanto los tradicionales, como los innovadores.

Entender la química del agua

 Entender la química del agua, resulta fundamental para comprender entre otros aspectos la importancia de estos equipos en nuestro acuario. El amoníaco es la sustancia más tóxica que es generada en nuestros acuarios y es el resultado principalmente de la descomposición de desechos producidos por nuestros peces y restos de alimento que éstos no comen y que caen al fondo. Esta sustancia es muy tóxica en pequeñas concentraciones y lo es más cuanto más alto sea el PH del agua. Por ello debemos disponer de un buen mecanismo de filtrado para eliminar el amoníaco y los nitritos que estos generan y son tan perjudiciales para nuestros peces.

 Los nitratos son aprovechados por las plantas, las cuales son las únicas capaces de procesar y utilizar el mismo para su alimentación, sin embargo si se generan en gran cantidad (ya sea por tener un gran número de peces o los alimentamos en exceso) éstos se irán acumulando en nuestro acuario sin que las plantas sean capaces de eliminarlos todos. Los nitratos que no son nocivos en primera instancia lo pueden ser a la larga si aumenta mucho su concentración, por ello es necesario realizar semanalmente un cambio parcial de agua de 1/4 de la capacidad de nuestro acuario.

 Además de remover parte de los nitratos estaremos añadiendo minerales y elementos traza necesarios para nuestras plantas. Si tenemos pocos peces y muchas plantas podremos sin duda espaciar más los cambios de agua aunque debemos asegurarnos de que los niveles de nitratos no crecen demasiado y se mantienen a raya realizando cada semana un test de nitratos pues al final todo es cuestión de que exista equilibrio entre la cantidad generada y la consumida por las plantas. Para contribuir con el trabajo de nuestras plantas, disponemos en el mercado de una gran variedad de filtros, para cualquier acuario sea del tamaño que sea.

Clasificación y aspectos a considerar de los filtros

 Podemos clasificar a los filtros en función de donde van instalados, es decir si los mismos se encuentran montados dentro del acuario o no, esto nos permite clasificarlos como internos o externos. También pueden ser clasificados por el método de filtración que utilizan, el mismo será clasificado como filtración mecánica, química y biológica.

- Filtración mecánica: Consiste en la retención de las partículas en suspensión del agua para mantener la claridad de ésta y eliminar lo máximo posible la materia orgánica biodegradable.

- Filtración biológica: Consiste en la descomposición por medio de las colonias de bacterias del filtro del amoníaco primero en nitritos y luego en nitratos aprovechados por las plantas que al realizar la fotosíntesis los asimilan y producen oxígeno.

- Filtración química: Este tipo de filtración abarca todo tipo de material filtrante que mediante procesos químicos trata el agua modificando incluso sus propiedades. Así pues nos encontramos en este apartado con el carbón activo que retiene compuestos químicos del agua como el cloro, residuos alcalinos y restos de medicamentos. Las turbas se emplean para acidificar el agua y reducir la dureza de ésta, aporta taninos y el agua se torna de color amarillento. Se emplea por ejemplo como material filtrante en acuarios con Bettas Combatientes. Las resinas intercambiadoras de iones se emplean para descalcificar el agua o para retirar los nitratos de ella.

 Uno de los aspectos a considerar  a la hora de diseñar un sistema de filtración se deben de tener en cuenta seis factores primordiales:

1. Volumen de filtración (volumen de la masa filtrante).

2. Velocidad de filtración.

3. Tiempo de contacto.

4. O2 disponible.

5. Masa filtrante.

6. Movimiento de agua en la urna.

1º- Volumen de filtración. Entendemos como volumen de filtrado la cantidad de materia filtrante útil (en litros) que es capaz de contener el sistema. Cuantos más litros de masa tengamos, más potencial de filtrado tendremos. El volumen de dicha masa debería de estar por encima del 5-10% del volumen del tanque a filtrar.

2º- Velocidad de filtración. Esta depende del tipo de acuario al que nos estemos enfrentando y debe estar en función de cuatro parámetros: el pH, la temperatura, la cantidad de materia orgánica en descomposición y la cantidad de fauna que tengamos; en general el aumento de cualquiera de éstos implica mayores necesidades de filtración. En acuarios de aguas blandas y Ph ácidos (< 7) donde la presencia de NH3 es menor (existe mayor presencia de amonio (NH4)) y por lo tanto menos riesgo de toxicidad, la velocidad debería de rondar entre 0.35-0.75 veces la capacidad del acuario por hora. Más velocidad solo nos daría problemas de saturación, más mantenimiento y ninguna ventaja añadida. En cambio, en acuarios de Ph alto (> 7,5) debido a la alta toxicidad del NH3 y a la baja presencia de NH4 deberemos de pasar la mayor cantidad de agua posible por el filtro con el fin de retirar el NH3 de manera rápida. En estos casos (acuarios marinos o africanos por ejemplo) la velocidad de filtrado debería de ser de al menos 2-3 veces el volumen del tanque por hora.

3º- Tiempo de contacto. Este tercer apartado es el punto de unión con los otros dos. Cuanto mas tiempo tarde el agua en atravesar nuestro filtro, mas eficaz será la actuación de este. Resulta imposible expresar cual debería de ser el tiempo de contacto del agua con nuestro filtro, pero si mantenemos las directrices de los puntos anteriores: -Volumen de filtración mayor del 5-10% del volumen del tanque. -Aguas ácidas velocidad de entre 0.35-0.75 volumen total / hora. -Aguas alcalinas velocidad de entre 2-3 veces volumen total / hora. En el caso de aguas ácidas, un volumen del 10% del total, debido a la lentitud de paso nos daría un tiempo de contacto adecuado, mientras que en un medio alcalino, la velocidad alta de circulación nos obligaría a aumentar 2 ó 3 veces el volumen del filtro con respecto al que se usaría en aguas ácidas (20- 30% del volumen total).

4º- O2 disponible. La importancia del O2 disuelto se explica conociendo la disposición de las diferentes grupos de bacterias en las masas filtrantes: El biofilm bacteriano es un ecosistema en si mismo, en él no sólo los conjuntos de colonias de bacterias heterótrofas que metabolizan distintos componentes de la materia orgánica dan a éste una complejidad enorme, sus redes tróficas de nutrientes y energía son tan complejas como, por ejemplo, las de un “bosque” . La dificultad de resumir inteligiblemente el funcionamiento del biofilm nos obliga a limitarnos a la parte que más nos interesa, la nitrificación. La expansión de los grupos de bacterias se realiza en tres dimensiones. Las zonas más interiores corresponden a los primeros núcleos colonizados, mientras que el contorno exterior se refiere a los últimos grupos en aparecer en escena. Para que las bacterias puedan pasar de NH3 (amoniaco) a NO2 (nitrito) y luego a NO3 (nitrato), se necesita O2. Al apartado del proceso metabólico nitrificante que utiliza esta incorporación de O2 se le denomina oxidación y en los filtros comunes (permanentemente sumergidos), este O2 se obtiene del agua circundante, con lo que al consumo de O2 por parte de nuestros peces, plantas…etc. Deberemos de sumar el de nuestro filtro. En los filtros denominados “seco- húmedos”, este O2 se obtiene directamente del aire. Una de las normas que se cumple en este sistema es que a mayor cantidad de O2. mas superficie de biofilm se activa. El biofilm toma el O2 a favor de gradiente, es decir cuanto mayor es la concentración de O2 zonas mas profundas de dicho film son capaces de obtener dicho O2 y procesar por lo tanto NH3 ó NO2. Por lo tanto cabe decir que a la hora de montar nuestro sistema de filtración deberemos de diseñarlo de manera que la concentración de O2 en el agua sea la máxima posible. Esto se consigue, o bien con filtros seco húmedos, sistemas de sumidero, y movimiento superficial de agua.

5º- Masas filtrantes. De su calidad y disposición depende gran parte del éxito de un sistema de filtración. En el proceso de filtración debemos distinguir la filtración mecánica y la biológica que, aunque independientes y siendo posible el montar únicamente una de las dos en nuestro filtro, para una correcta y completa filtración deberían estar presentes ambas fases. Para la filtración mecánica se utilizan gran cantidad de esponjas y fibras de diferentes grosores que permiten de una manera adecuada retener las partículas en suspensión en el agua. Si se dispone del espacio, conviene utilizar varias de estas esponjas de diferentes grosores para retener poco a poco las partículas así como evitar usar materiales muy “cerrados” o apelmazados que impidan la correcta circulación del agua o den lugar a saturaciones. Si disponemos, por ejemplo, de tres esponjas de tres pasos diferentes, se deberían colocar de manera que la mas permeable sea la primera y la menos la última, de esta forma las diferentes impurezas se depositarán gradualmente a lo largo de las fibras sin bloquear el acceso y sin apelmazarse en una zona concreta. La principal función de esta parte de la filtración consiste en conseguir que el agua que atraviese esa zona lo haga en las mejores condiciones para que la siguiente fase (la biológica) del mismo no se sature por causa de las partículas que puedan atravesarla. En la parte “biológica es donde propiamente dicho se va a efectuar la mayor colonización bacteriana, y por lo tanto el mayor trabajo de nitrificación. Para esto existen numerosos materiales, cuya principal característica debe de ser la de tener mucha superficie de asentamiento y permitir el correcto flujo de agua en el menor espacio posible, a fin de que el espacio de colonización por unidad de volumen sea el máximo posible.

6º- Movimiento de agua en la urna. Este es quizás el más fácil de ver. La circulación del agua dentro del acuario debe de ser tal que permita pasar todo el volumen de agua del tanque por el filtro, sin dejar zonas muertas.

 Bueno después de todo esto solo faltaría un apunte sobre uno de los factores de más uso en grandes instalaciones aunque algo complejo para ser usado en instalaciones de las denominadas “domésticas”, La sedimentación. Esta se produce en filtros grandes con gran sección de paso de agua y pequeños caudales (lo que nos limita su uso único en instalaciones con Ph altos). En estos filtros no hay presión, lo que posibilita que las partículas sedimenten (precipiten en el fondo) antes de llegar al filtro mecánico, es decir el concepto se basa única y exclusivamente en bajar la velocidad del flujo del agua, permitiendo así la sedimentación de partículas, cuyo tamaño será menor cuanto más lento sea el flujo conseguido, es decir que cuanto más ancha y profunda sea la cámara de decantación y menor el caudal que pase a través de ella, "mas limpia quedará el agua. El tamaño mínimo necesario es igual por lo tanto al máximo disponibles. Si tenemos en cuenta esto nos daremos cuenta que este efecto es solo factible en filtros del tipo sumidero.

 Resumiendo, a mayor velocidad, pues antes se colmata una sección de filtro, por tanto a mayor sección, menos servicio. La velocidad “necesaria” dependerá de la toxicidad del NH3 y esta es función de la carga biológica, del pH y del O2 disponible, este a su vez es proporcional a la superficie del sistema y a la carga biológica y a la T. La velocidad “de retirada” depende del caudal, y el mantenimiento del filtro, es directamente proporcional a ese caudal. El concepto es que tenemos “muchos” botones que “tocar”.

Ventajas y desventajas de cada tipos de filtros

 Como ya lo habíamos expresado anteriormente, los sistemas de filtración más comunes que podremos encontrar en nuestros acuarios pueden clasificarse en dos tipos de filtros según su localización: los filtros interiores y los filtros exteriores. A continuación nos detendremos en algunos de estos filtros para evaluarlos. Existen otros sistemas, como los filtros UV o los filtros de Ozono, los cuales abordaremos en otras notas más específicas.

Filtros Internos:

Los filtros de placas: El filtro de placa es muy popular y conocido por nombres muy diferentes tales como, filtro de fondo, filtro bajo graba,  filtro biológico. Este último nombre es debido a su excelente función biológica. Es uno de los filtros más sencillos y baratos del mercado; a tal punto que se convierte en referencia de muchos acuaristas aficionados, recién iniciados, o que no busca complejizar sus instalaciones. Su principal virtud es no ocupar espacio y quedar totalmente oculto debajo de la grava a excepción de la chimenea, la cual es fácilmente disimulable. Para acuarios de más de 0,60 mts. de largo debe colocarse dos chimeneas, una en cada extremo, e incluir una chimenea cada 0,50 mts. de frente del acuario. Es un excelente filtro biológico (retiene toda sustancia de nuestro acuario) y funciona aceptablemente como filtro físico. Sin embargo esa fortaleza, es su principal debilidad para los amantes de acuarios con plantas, debido a que afecta negativamente al crecimiento de las mismas. Esto se debe a que por su capacidad de retención de sustancias biológicas no diferencia entre las negativas (como el amoníaco o los nitritos), con las positivas (como nitrato, hierro o fosforo para las plantas). Su mantenimiento es nulo, solo hay que mantener los cambios de agua semanales. Esta  clase de filtros es apropiado  para acuarios de crías y engorde, para acuarios comunitarios de peces que generan grandes volúmenes de desechos (como los goldfish), o para acuarios de biotopos como el de los lagos africanos de Malawi o Tangarica. Debemos descartarlos para acuarios marinos, toda clase de acuario plantado, ni decir si apuntamos a los específicos como el acuario Holandés, o el biotopo amazónico.

Filtros interiores: Los filtros interiores son aconsejables para acuarios pequeños hasta 60 litros. Se instalan dentro del acuario, sujetándolos al cristal mediante ventosas. Están constituidos por una pequeña turbina que hace circular el agua a través de una esponja que es su material filtrante y es ahí donde se instala la colonia de bacterias. Básicamente estos filtros realizan una filtración mecánica y biológica, aunque algunos modelos más grandes disponen de un pequeño compartimiento donde podemos colocar carbón activo o ya vienen con una bolsa de éste. No debemos utilizar el carbón activo que traen estos filtros salvo que hayamos utilizado medicamentos o el agua esté turbia, ya que también eliminan el abono de las plantas. Algunos de estos  filtros interiores hasta incluyen un sistema de calefacción para el agua. También hay modelos que incluyen una toma de aire que va fuera del agua y que por efecto venturi en la salida del filtro se produce un burbujeo de agua aireando y removiendo la superficie del agua. Son filtros muy buenos para generar corrientes internas de agua. Entre sus desventajas podemos decir que su limitación de filtración es la principal, la imposibilidad de generar alternancias de material filtrantes, el espacio que ocupa dentro del acuario como así también la dificultad de ocultarlo a la vista, el continuo mantenimiento que debemos hacer del mismo para su correcto funcionamiento. Estas características combinadas con su limitación de capacidad de filtrado asignándolo solo a los  acuarios chicos, generan cierto rechazo al momento de su selección. No obstante, muchos acuaristas que buscan generar acuarios específicos como el de ríos, zonas palustres y acuarios salobres, donde se requieren movimientos de agua, eligen este sistema para generar corrientes internas de agua un poco más ligeras que con otros filtros.

Filtros Externos:

Filtros de mochila o de cascada: Por su tamaño son recomendables en acuarios más grandes hasta los 150 litros pues son más voluminosos que los interiores. Estos filtros van instalados como mochilas colgados del borde del acuario y exteriormente de forma que apenas se ven en el interior (solo el tubo de entrada de agua) y no ocupan espacio en su interior, por ende no quita litros de agua. Son más eficaces en su filtración ya que disponen de un cesto en el que podemos colocar distintos materiales filtrantes como material cerámico, esponja, turba, carbón activo y otros. Contra lo que muchos creen, son muy buenos oxigenadores y permite la regulación de dicho proceso calculando la caída de agua, a mayor altura el agua tendrá una mayor caída y oxigenará mejor. Pero además y por la misma razón, para peces que requieren menor movimiento de agua y no tanta oxigenación, como los bettas; o para el caso de acuarios plantados con sistemas de CO2, estos filtros disminuyen el movimiento de agua en la superficie, evitando que el intercambio de gases sea mayor. Su limpieza es sencilla y fácil, sin tener que desmontar el acuario. Se puede ir cambiando el material filtrante selectivamente y por etapas, lo que permite tener el filtro activo todo el tiempo sin perder la colonia de bacterias. Entre las desventajas que podemos encontrar podemos decir que es muy fácil que se obstruya la rejilla de acceso del filtro.

Filtro de botella o botellón: Se denominan de esta manera porque tienen la forma de una gran botella. Trabajan como un circuito cerrado. Poseen una bomba de circulación en la parte superior y a través de una entrada conectada con una manguera de ingreso desde la pecera, el agua ingresa al filtro donde circula a presión por la función de la bomba que posee, haciéndola circular a través de su interior por distintas capas filtrantes divididas en varios compartimentos, con procesos de filtrado mecánico incorporando lana de filtro; un proceso químico a través de un medio absorbente como puede ser alguna resina o carbón activado, según se necesite, y un proceso biológico al adherirse las bacterias al material poroso y algo grueso que se incorpora y donde por último pasa el flujo de agua, que ya filtrada es devuelta hacia la pecera a través de otra manguera de salida. Son muy prácticos, fáciles de encontrarles un lugar adecuado y de fácil mantenimiento. Es fundamental hacer una buena elección del tamaño que se necesite. Están recomendados para acuarios de más de 140 litros. Entre sus ventajas se encuentran las posibilidades de cambiar los materiales filtrantes, es fácilmente ocultable y no quita espacio en la pecera.

Filtros Seco-Húmedos: Básicamente es un recipiente adicional (una pecera aparte), con un diseño especial, conectada a la pecera principal a través de una manguera de ingreso de agua desde la pecera hacia el filtro y otra manguera con una bomba de circulación que lleva el agua ya filtrada desde el filtro hacia la pecera. Consiste en hacer pasar el agua por material filtrante especialmente fabricado para ser colonizado por bacterias. De esta forma se generan bacterias aeróbicas (que consumen oxígeno) utilizan los compuestos disueltos como alimentos y los convierten en sustancias menos tóxicas. Existen bacterias nitrosomonas que convierten el amoníaco en nitritos y otras bacterias llamadas nitrobacter que convierten los nitritos en nitratos. Estos sistemas de filtro son muy eficientes porque las bacterias, que necesitan el oxígeno, lo toman del ambiente en forma ilimitada, ya que el material donde se adhieren no se encuentra sumergido, solo se encuentra húmedo y por lo tanto no depende del oxígeno disuelto en el agua ni se lo quita a la pecera. Son fáciles de ocultar, de fácil mantenimiento, se pueden incorporar distintos accesorios evitando tenerlos dentro de la pecera entorpeciendo la visión. Su instalación se realiza fuera del acuario, podemos disponer incluso de espacio en el mueble de nuestro acuario para que no se vea. Solo instalaremos dentro del acuario la toma de agua y la salida, meros tubos que podemos escoder fácilmente detrás de cualquier planta o decoración. Estos filtros disponen de una superficie total útil de filtrado mucho mayor que los otros filtros ya que son más grandes. Por la posibilidad de ampliar su capacidad de contener material filtrante (simplemente cambiando el recipiente contenedor por otro más grande), e incorporando bombas (para aumentar el volumen de agua que pasa por el material filtrante), pueden ser utilizados para cualquier tipo de acuario, sin importar su volumen; solo debemos contemplar que el volumen de filtrado mantenga la capacidad de filtrar hasta 3 veces el volumen de agua del acuario por hora.

Filtro de lecho fluido: Este tipo de filtros, consiste en un recipiente a través del cual se da paso a una corriente de agua constante, con una bomba; en su interior contiene arena de una granulometría muy fina, donde se alberga una cantidad muy importante de colonia bacteriana nitrificante; por uno de sus extremos ingresa el agua (que atraviesa una válvula de retención para que en el caso que se corte la circulación por rotura de la bomba ó corte de suministro eléctrico, impida que la arena salga del filtro), y provoca que la arena este en suspensión tomando el oxígeno del agua que circula, degradando así toda la materia orgánica que circula a través de él; por el otro extremo vuelve el agua ya filtrada hacia la pecera. Este es el filtro que tiene el mayor poder de degradación, más que los seco-húmedo, ocupan mucho menos espacio; pero su principal contra es que ante un corte de luz, la colonia bacteriana nitrificante que existe, muere cuando se termina el oxígeno, y en el caso de los filtros seco-húmedo mientras el material filtrnate se mantenga húmedo, la colonia existente no sufre. Por este motivo no recomendamos usar el filtro de lecho fluido como el único filtro existente, sino como un muy buen filtro secundario, los resultados son sorprendentes.

Materiales filtrantes

 Entre los materiales filtrantes principales encontramos

Canutillos cerámicos: Su función es romper el flujo entrante de agua en flujos más pequeños y menos veloces para que atraviesen homogéneamente el resto de sustratos.

Esponja: Filtra el agua de materias en suspensión.

Material cerámico poroso: Sirve de asentamiento a las colonias de bacterias.

Perlón: Es una fibra sintética de aspecto algodonoso. El perlón es el último material filtrante atravesado por el agua, se encarga de eliminar el agua las partículas más pequeñas evitando que el agua se enturbie, manteniéndola asi transparente.

Carbón activo. Retiene compuestos químicos del agua, como el cloro, residuos alcalinos y restos de medicamentos. No se deben de usar cuando tratemos el agua con medicamentos para alguna infección o enfermedades de los peces, porque “fijara” el compuesto y perderemos el medicamento que hemos echado.

Turbas. Añade ácidos húmicos y tánicos al agua y la acidifica a la par que reduce la dureza de carbonatos. Además, puede ser una buena aliada para evitar que proliferen algas verdes en el acuario. Su uso junto con el carbón activo en el filtro está totalmente contraindicado pues su acción es antagónica. Si el agua tiene una dureza superior a 6º TH.,  su capacidad acidificante es prácticamente nula. El agua con el uso de turbas como material filtrante adquiere un tono ámbar,  no muy apreciado por muchos aficionados que desean ver el agua de sus acuarios lo más transparente posible.

Resinas intercambiadoras de iones. Utilizadas para descalcificar el agua o para retirar los nitratos de ella. Las más adecuadas son las que no se regeneran con sal (de usar y tirar), porque no aumentan la salinidad del agua. Además, hay que tener mucho cuidado con algunas, pues una vez saturadas vuelven a verter los productos que retiraron en un principio.

Mantenimiento del filtro:

 Entre las últimas recomendaciones podemos explicar que la limpieza del filtro, dependiendo del modelo y la capacidad del mismo, debe hacerse periódicamente, en un período que oscila entre el mes y los tres meses. Para ello, se para el filtro, se sacan los materiales filtrantes y se lavan con agua del mismo acuario, para evitar que se mueran las colonias de bacterias benéficas. Ne debemos dejarlos totalmente limpios, ya que así mantendremos parte de las colonias bacterianas que han crecido en el filtro y que son necesarias como veremos más adelante. El mantenimiento consiste en cambiar las piezas (juntas, rotores…) que con el tiempo y el uso se vayan deteriorando y cambiar los materiales filtrantes en los periodos que recomienda el fabricante.

Finalmente podemos decir que es muy bueno tener en claro que por exceso de filtrado nunca existen problemas, los problemas se vienen por defectos de filtrado, es decir que ante la posibilidad de aumentar nuestro sistema de filtrado no debemos dudarlo.