En los sistemas de recirculación en acuicultura (RAS), mantener niveles óptimos de oxígeno disuelto (OD) es crucial para el crecimiento y la supervivencia saludables de los peces.
En este sentido, los sistemas de acuicultura intensiva a menudo requiere aireación artificial para mantener niveles óptimos para un crecimiento y una productividad saludables. Sin embargo, los métodos de aireación tradicionales suelen conllevar un elevado consumo de energía y costes de mantenimiento.
Un grupo de investigadores del IIT Kharagpur y del Chonnam National University presentaron el desarrollo y la evaluación de un aireador más sostenible y rentable, denominado “perforated pooled circular stepped cascade aerator (PPCSC)”, para la acuicultura intensiva.
Sistemas de aireación en acuicultura
Los sistemas de acuicultura intensiva a menudo requieren oxígeno adicional para satisfacer las demandas de los peces, especialmente durante los períodos pico. Una respuesta a este desafío es implementar sistemas de aireación.
La aireación artificial es un proceso usado para tratar el agua e incrementar el nivel de oxígeno disuelto en el agua. La aireación crea turbulencia, rompe el agua en gotas para aumentar el área interfacial agua-aire, aumentando así el contenido de OD del agua. Los sistemas de aireación funcionan bajo tres principios básicos:
- Aireación debido al lanzamiento de agua a la atmósfera, como aireador de rueda de paletas, aireador de espiral, bomba vertical, bomba pulverizadora, etc.;
- Inyección de aire en el agua provocando aireación, como por ejemplo un aspirador de hélice, un sistema de aireación difusa, etc.; y
- Caída de agua desde una altura que provoca aireación en cascada, vertedero, placa, etc.
Sin embargo, los sistemas de aireación tradicionales, como los sistemas de rueda de paletas y de aire difundido, a menudo consumen mucha energía y requieren un mantenimiento frecuente, lo que aumenta los costos operativos.
El aireador PPCSC
Los investigadores desarrollaron el aireador PPCSC. Este diseño innovador utiliza agua en cascada y perforaciones ubicadas estratégicamente para maximizar la transferencia de oxígeno, todo que mientras consume significativamente menos energía.
El aireador PPCSC tiene un diseño innovador que utiliza una sola bomba para hacer caer agua en cascada sobre escalones perforados, creando turbulencia y maximizando el contacto aire-agua.
Resultados clave
- Los investigadores probaron el PPCSC en un entorno controlado, variando el radio del fondo (Rb) y la descarga de agua (Q), y obtuvieron los siguientes resultados:
- El mejor rendimiento, con una eficiencia de aireación estándar (SAE) de 4,564 kg O2/kWh, se logró con un Rb de 0,75 metros y un Q de 0,016 metros cúbicos por segundo.
- Se desarrolló un modelo matemático para predecir la transferencia de oxígeno según los valores de Rb y Q, lo que ayuda a optimizar el rendimiento.
- Tanto Rb como Q tuvieron un impacto significativo en la eficiencia de la transferencia de oxígeno, destacando la flexibilidad del diseño.
El aireador PPCSC: una solución sostenible
El aireador “perforated pooled circular stepped cascade aerator (PPCSC)” ofrece las siguiente ventajas para los piscicultores:
- Bajo consumo de energía: Este innovador aireador utiliza una bomba para hacer caer agua en cascada a través de escalones perforados, maximizando el contacto aire-agua y la transferencia de oxígeno con un mínimo aporte de energía.
- Diseño rentable: La construcción simple y las bajas necesidades de mantenimiento hacen del PPCSC una opción financieramente viable para las granjas acuícolas.
- Eficiencia mejorada: Los estudios han demostrado que el PPCSC logra una mayor eficiencia de aireación en comparación con los métodos tradicionales, lo que conduce a una mejor transferencia de oxígeno y a la salud de los peces.
- Potencial para la acuicultura a pequeña escala: Muy adecuado para sistemas basados en tanques debido a su tamaño compacto y eficiencia.
Margen de mejora
Los investigadores recomiendan profundizar en:
- Impacto de los radios del fondo: Se necesita más investigación para comprender cómo los diferentes tamaños de los radios del fondo afectan la eficiencia de la aireación.
- Optimización de la descarga: La investigación del impacto de las diferentes tasas de descarga en el rendimiento del PPCSC tiene potencial para una mayor optimización.
Conclusión
En general, el aireador PPCSC tiene el potencial de revolucionar la acuicultura en sistemas intensivos al proporcionar una solución eficiente y rentable para la oxigenación. Al reducir el consumo de energía y el mantenimiento, esta tecnología puede respaldar objetivos ambientales y económicos, garantizando peces más sanos y un futuro más brillante para la industria acuícola.
Por otro lado, es importante destacar que otro grupo de científicos destacaron la importancia de Venturi para la aireación a bajo costo de los sistemas acuícolas; así como el uso de las nanoburbujas.
Contacto
Subha M. Roy
Agricultural and Food Engineering Department, IIT Kharagpur, 721 302, West Bengal, India.
Email: subhamanash@gmail.com
Referencia (acceso abierto)
Roy, S. M., Machavaram, R., Pareek, C. M., & Kim, T. (2024). Investigating the performance of a perforated pooled circular stepped cascade aeration system for intensive aquaculture. Heliyon.
