Resumen:
El uso racional del agua conlleva a la aplicación de tecnologías nuevas que permitan su optimización de
manera eficiente. Una de las actividades de mayor demanda y uso continuo del agua es la acuicultura,
para la cría y engorda de peces donde es necesario contar con un volumen de agua con características
fisicoquímicas que beneficien el sano desarrollo de la biomasa.
En las últimas décadas se han desarrollado alternativas de sistemas para la cría de peces. Una de ellas
es el uso de los sistemas de recirculación acuícola (SRA). Estos sistemas son un conjunto de
componentes conectados entre sí para la recirculación y tratamiento de hasta un 99% del agua. Sin
embargo, uno de los principales problemas es la calidad del agua, principalmente la eliminación de
sólidos, que implica que los costos de tratamiento sean altos.
El componente principal de un SRA es el estanque, donde se lleva a cabo el crecimiento de los peces y
la generación de la mayor cantidad sedimentos producto de las heces y alimento no consumido por los
peces, los cuales perjudican la calidad del agua e incrementan el consumo de oxígeno elemento vital
para su desarrollo. También es importante la hidrodinámica del estanque, principalmente para
eliminar los sólidos de manera natural y para el sano crecimiento de los peces.
La hidrodinámica dentro del estanque está fuertemente influenciada por la geometría del estanque y
los componentes de entrada y salida del flujo. La configuración de estos parámetros debe estar en
armonía con el sano crecimiento de los peces y la auto-limpieza del sistema. En esta investigación se
llevó a cabo el análisis de un SRA para establecer criterios de diseño del estanque de cultivo de peces.
El análisis fue orientado a mantener una hidrodinámica óptima para el sano crecimiento de los peces,
considerando la eficiencia en la sedimentación de sólidos y aireación dentro del estanque. Se
propusieron estructuras geométricas como un sedimentador concéntrico con rejillas perimetrales,
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cono de salida del flujo para disminución de velocidad y dispositivos Venturi para la aireación del agua
en el estanque.
Con el uso de CFD se evaluaron distintas variaciones de la geometría del estanque y sus componentes
y se identificó aquellos que permitieron la hidrodinámica óptima para el crecimiento de los peces, la
auto-limpieza y oxigenación del agua dentro del estanque. El considerar el análisis como flujos bifásicos
tanto solido-liquido como liquido-aire, utilizando los modelos de fase discreta (DPM) y de mezcla
(MIXTURE) a través de CFD, resulto acertado ya que permitieron estimar las concentraciones de
partículas sólidas y oxigenación del agua.
Con los resultados obtenidos en la presente investigación se estableció una guía metodológica básica
para el dimensionamiento geométrico e hidráulico de un estanque acuícola con características de autolimpieza
y aireación no asistida. Con las recomendaciones descritas se garantiza un correcto
funcionamiento hidrodinámico y una eficiencia de remoción de sólidos de hasta un 75% dentro del
estanque.
Descripción:
El presente trabajo establece parámetros y recomendaciones para el diseño geométrico de estanques
de cultivo utilizados en acuacultura, con características de auto-limpieza y oxigenación de manera no
asistida. Con el uso de CFD en la simulación de flujos, se identificaron y optimizaron los procesos de
sedimentación y oxigenación dentro de un estanque de cultivo de peces. Se establecieron las
condiciones geométricas óptimas, tomando en cuenta los principales elementos del estanque como
son los dispositivos de entrada y salida de flujo, pero principalmente su forma geométrica. Con los
resultados se brinda información que sirve como base para el diseño de estanques acuícolas, tomando
en cuenta la hidrodinámica y su interacción con la sedimentación de partículas y oxigenación del agua.