Encalado en Estanques de Acuacultura

Encalado de Estanques para AcuaculturaStanislaus Sonnenholzner Fundacin CENAIM-ESPOL Curso CNA-CENAIM

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Stanislaus Sonnenholzner CENAIM

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Justicacin para encalar suelo y agua

Incremento de alcalinidad (>20 ppm) Incremento de capacidad buffer; fuente de C Incremento de dureza (>50 ppm) Neutralizar acidez de suelos

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Incremento de alcalinidad & durezaCaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3CaO + 2CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3Na2CO3 + CO2 + H2O = 2Na+ + 2HCO3CaSO42H2O --> Ca2+ + SO42- + 2H2O

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Fluctuacin de pH con alcalinidad

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Solubilidad de carbonato de calcio en equilibrio con agua en contacto con la atmsfera (sistema abierto) Solubilidad de CaCO3 50 mg/L

PCO2=

10-3.5

atm

CO2(g) H2CO3

Ca2+ CO32CaCO38/21/08

HCO3-

pH = 8.3 Ca2+ = 5 x 10-4M (20 mg/L) HCO3- = 10-3M(61 mg/L) CO32- = 10-5M(0.6 mg/L) TA = 10-3 eq/L 50 mg/L (como CaCO3)5


Solubilidad de carbonato de calcio en equilibrio con agua en contacto con la atmsfera (sistema abierto) + fuente de acidez PCO2= 10-3.5 atm H+ = 10-3M CO2(g) H2CO3 Ca2+ CO328/21/08

Solubilidad de CaCO3 250 mg/L

H+

HCO3CO32-

pH = 8.0 Ca2+ = 2.5 x 10-3M (100 mg/L) HCO3- = 5 x10-4M(30.5 mg/L) CO32- = 3.6 x 10-6M(0.2 mg/L) TA= 25 mg/L (como CaCO3)6

CaCO3


Alcalinidad del AguaEfecto de adicionar 1 g/L de carbonato de calcio sobre alcalindad total y dureza (Fuente: Boyd y Masuda, 1994) Salinidad 0.1 1 5 10 15 20 308/21/08

Alcalinidad Total Control 27.4 16.0 40.8 60.0 91.2 108.8 139.6 Encalado 46.1 22.4 40.4 58.0 85.6 107.2 137.2

Dureza Total Control 31 165 720 1540 2120 3060 4180 Encalado 50 164 746 1690 2100 3050 42207


Neutralizacin de acidez de suelo

+ + +Micelle

Al3+

Al3+ + H2O

Al(OH)3 + 3H+

1.5CaCO3 + 1.5 H2O + 1.5CO2 3CO2 + 3H2O8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM

1.5Ca2+ + 3HCO3-

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Fuentes de cal Piedras calizas: cal, tiza, yeso, mrmoles, etc. Conchas marinas

Estas sustancias consisten de carbonato de calcio, dolomita (CaCO3MgCO3), o carbonato de calcio y magnesio de composicin intermedia [(CaCO3)2-x(MgCO3)x]

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Cal viva y cal hidratadaCaCO3 = CaO + CO2 (cal viva) CaO + H2O = Ca(OH)2 (cal hidratada) Compuestos que contienen calcio pero que no neutralizan la acidez no son materiales de encalado. Ej: CaSO42H2O

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Reacciones con hidrgeno y CO2CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + CO2 + H2O CaO + 2H+ = Ca2+ + H2O Ca(OH)2 + 2H+ = Ca2+ + 2H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3CaO + 2CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3Ca(OH)2 + 2CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-

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Reacciones con hidrgeno y CO2Carbonato de sodio, bicarbonato de sodio y fosfato de calcio

Na2CO3 + 2H+ = 2Na+ + CO2 + H2O NaHCO3 + H+ = Na+ + CO2 + H2O Ca3(PO4)2 + 4H+ = 3Ca2+ + 2H2PO4Na2CO3 + CO2 + H2O = 2Na+ + 2HCO3-

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pH del agua despus de aplicacin de cal agrcola, cal viva y cal hidratada

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Efecto del tamao de partcula

La reaccin del material calcreo es mas rpida y completa a medida que disminuye el tamao de la partcula.

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Fineness rating (Clasicacin de tamao)Escala Retenido malla 10 Retenido malla 20 Retenido malla 60 Pasa malla 60 Tamao de partcula (mm) >1.70 1.69-0.85 0.84-0.25 malla 10, 8%; malla 10-20, 14%; malla 20-60, 24%; < malla 60, 54%.

Solucin: 54% pasa malla 60 = 0.54 x 1.00 x 100 = 54.0% 24% pasa malla 20 pero no 60 = 0.24 x 0.522 x 100 = 12.5% 14% pasa malla 10 pero no 20 = 0.14 x 0.127 x 100 = 1.8% 8% retenido en malla 10 = 0.08 x 0.036 x 100 = 0.3% Sumatoria = 68.6%8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 16

Valor Neutralizante

Es un ndice de la cantidad de acidez neutralizado por el material calcreo relativo a carbonato de calcio puro. El carbonato de calcio puro tiene un valor neutralizante de 100%

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Valor Neutralizante

1 mol de CaCO3 neutraliza 2 moles de H+ (100 g/mol) 1 mol de CaO neutraliza 2 moles de H+ (56 g/mol)

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Valor Neutralizante

CompuestoCarbonato calcio Oxido de calcio Hidroxido de calcio Carbonato de sodio Bicarbonato de sodio Fosfato de calcio Silicato de calcio

FrmulaCaCO3 CaO Ca(OH)2 Na2CO3 NaHCO3 Ca3(PO4)2 CaSiO3

P. Molecular100 56 74 106 84 310 116

V. Neutralizante %100 179 135 94 59 65 86

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Valor Neutralizante

V = volumen de cido clorhdrico (mL) T = volumen de hidrxido de sodio (mL) N = normalidad de cido y base (igual) S = peso de muestra (mg)

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Valor Neutralizante

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Razones o dosis de encalado (Liming rates)La dosis de encalado viene expresada en trminos de CaCO3 puro con un valor neturalizante de 100% y grado de neza de 100%

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Razones o dosis de encalado (Liming rates)Ejemplo: Dosis de encalado de 2,000 kg/ha; VN = 86%; GF = 72%

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Razones o dosis de encalado (Liming rates)La dosis de aplicacin de cal se indica usualmente en trminos del peso del material calcreo (kg) por unidad de rea (ha). Los estimados iniciales de dosis de aplicacin de material calcreo parten de clculos de incrementos de concentracin del material por peso del suelo (mg material/kg suelo). Para transformar dosis de aplicacin de concentracin a dosis por unidad de rea se requiere conocer la densidad bulk del suelo y profundidad de aplicacin. Densidad bulk de suelos de estanques 1,000 kg/m38/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 24

Razones o dosis de encalado (Liming rates)Ejemplo: Determinar la dosis de aplicacin de un material calcreo por hectrea. Datos: Dosis de aplicacin 0.5 g material por kg de suelo; VN = 80% y GF = 100%; densidad bulk = 1,000 kg/m3; profundidad = 20 cm.

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Razones o dosis de encalado (Liming rates)

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Encalado de suelos cidos -sulfurosos

FeS2 + 3.75 O2 +3.5H2O = Fe(OH)3 + 2SO42- + 4H+ 2 moles de S reaccionan con O2 y producen 4 moles de H+ 1 mol de CaCO3 reaccin con 2 moles de H+

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Encalado de suelos cidos -sulfurosos

Ejemplo: Determinar la acidez de un suelo pirtico que contiene 2% de azufre total y la cantidad de carbonato de calcio requerido para neutralizar completamente esta acidez en una hectrea x 15 cm. Datos: Peso de suelo por hectrea-15 cm = 2,240,000 kg

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Encalado de suelos cidos -sulfurososSolucin: 1. Contenido de S = 2,240,000 kg/ha-0.15m x 0.02 = 44,800 kg S 2. 2S = 4 H+ = 2CaCO3 3. Mol de S = 32; Mol de CaCO3 = 100 4. CaCO3 kg/ha-0.15m = 140,000 kg8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 29

Requerimientos de Encalado

Basado en insaturacin bsica Basado en acidez intercambiable (Mtodo Buffer) Basado en tablas de pH (1:1)

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Requerimiento de cal - Insaturacin BsicaRequerimiento de informacin 1. 2. Relacin pH-insaturacin bsica CEC del suelo

Clculo Insat. Basica x CEC x mg CaCO3/meq

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Requerimiento de cal - Insaturacin BsicaEjemplo: Determinar requerimiento de cal para llevar pH del suelo de 5 a 7. CEC del suelo = 20 meq/100 g Insat. Inicial = 0.25 Insat. Deseado = 0.10 @ pH 7 0.25 - 0.10 = 0.15 x 20 meq/100 g = 3 meq/100 g x 50 mg CaCO3/meq = 150 mg/meq = 1.5 g CaCO3/kg

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Requerimiento de cal - Mtodo Buffer

La acidez intercambiable puede ser determinada por un cambio de pH una solucin buffer al adicionarse suelo. Cada cambio de pH de 0.1 unidades en una solucin buffer de Adams-Evans de 20 mL corresponde a 0.08 meq de acidez de suelo.

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Requerimiento de cal - Mtodo Buffer

Ejemplo: 10 g de suelo son adicionados a 20 mL de buffer y se mide luego de 30 minutos un decrecimiento del pH de 8.0 a 7.5. Determine la acidez a neutralizar? Acidez intercambiable 5 unid de 0.1 pH = 5 u x 0.08 meq/u = 0.40 meq/10 g = 4.0 meq/100 g Insat. Basica = [0.25 - 0.10]/0.25 = 0.60 4 meq/100g x 0.60 = 2.4 meq/100 g x 50 mgCaCO3/meq = 120 mg/100 g8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 34

Requerimientos basados en Tablas

Carbonato de Calcio (kg/ha) pH 4.5-5.0 5.0-6.0 6.0-7.0 Boyd (1995) 4,000 2,000 1,000 Chang (1989) 2,000 - 4,000 1,000 - 2,000 400 - 1,000

Boyd, 1995. Bottom soil, sediment and pond acuaculture (Chapman and Hall) Chang, Kuo, Liu, 1989. Proceedings of SE Asia shrimp farm management (Workshop, Singapoore) 8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 35

Benecios de encalar piscinasSueloIncremento de pH y neutralizacin de acidez Descomposicin de materia orgnica Reciclaje de nutrientes Fauna bntica Transferencia de NH4 a NH3

AguaIncremento de alcalinidad y dureza Transferencia de H2S a HS- y S2Disponibilidad de P suministrado en fertilizante Disponibilidad de CO2 para productividad primaria Precipitacin de coloides8/21/08 Stanislaus Sonnenholzner CENAIM 36

Relacin CaCO3-pH para sedimentos de piscinas camaroneras del Ecuador

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Variacin de pH del agua despus de aplicacin de cal (2 horas despues - 1 hora antes); promedio de 3 estanques por tratamiento; aplicacin de cal P-24 equivalente a 100 kg/ha/semana; salinidad 5 - 8 ppt; alcalinidad 40 - 80 mg (CaCO3) /L

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Bacterias totales en experimento de aplicacin de cal; promedio de 3 estanques por tratamiento; aplicacin de cal P-24 equivalente a 100 kg/ha/semana; salinidad 5 - 8 ppt; alcalinidad 40 - 80 mg (CaCO3) /L

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Concentracin de clorola a en experimento de aplicacin de cal; promedio de 3 estanques por tratamiento; aplicacin de cal P-24 equivalente a 100 kg/ha/semana; salinidad 5 - 8 ppt; alcalinidad 40 80 mg (CaCO3) /L

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Crecimiento de camarones en experimento de aplicacin de cal; promedio de 3 estanques por tratamiento; aplicacin de cal P-24 equivalente a 100 kg/ha/semana; salinidad 5 - 8 ppt; alcalinidad 40 80 mg (CaCO3) /L

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Aplicacin de cal

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Aplicacin de cal

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Aplicacin de cal

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