La acuicultura en tanques circulares terrestres ha surgido como un modelo prometedor debido a su alta eficiencia, escalabilidad y capacidades efectivas de gestión de residuos.
Un estudio reciente publicado en el Journal of Marine Science and Engineering, por investigadores de Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences y de la Zhejiang Ocean University profundiza en las características hidrodinámicas de los tanques circulares, centrándose en el impacto de las configuraciones de los impulsores de agua (water pushers) y la presencia de peces en la dinámica del flujo y la eficiencia de la recolección de aguas residuales. Este artículo resume los hallazgos clave y sus implicaciones para la optimización de los sistemas de acuicultura.
La importancia de la hidrodinámica en los tanques de acuicultura
La hidrodinámica juega un papel crucial en los sistemas de acuicultura, influyendo directamente en la calidad del agua, la salud de los peces y la gestión de residuos. Las malas condiciones hidrodinámicas pueden conducir a la formación de zonas de bajo flujo, lo que puede resultar en la acumulación de metabolitos, dispersión de alimentos y complicaciones en la gestión de la calidad del agua. Por el contrario, las condiciones de flujo optimizadas pueden mejorar la circulación del agua, mejorar la distribución del oxígeno y facilitar la eliminación eficiente de los desechos sólidos.
El estudio realizado por Wu investigó las características del flujo en grandes tanques circulares terrestres, centrándose en los efectos de las configuraciones de los impulsores de agua (diámetro, ángulo de despliegue y número de impulsores) y la presencia de peces. Los experimentos se llevaron a cabo en dos condiciones: con y sin peces, utilizando velocimetría acústica Doppler (ADV) para medir las velocidades de flujo en diferentes capas de los tanques.
Hallazgos clave: configuración óptima del pushers
El estudio identificó que el ángulo de despliegue del pusher y el número de impulsores tenían un impacto más significativo en el campo de flujo y las características hidrodinámicas que el diámetro del empujador. La configuración óptima para la circulación del agua y la recolección de aguas residuales se logró con un diámetro del empujador de 11 cm, un ángulo de despliegue de 45° y 6 impulsores de agua. Esta configuración dio como resultado una mejor circulación del agua, una mayor agregación de los desechos sólidos y un mejor rendimiento hidrodinámico general.
Curiosamente, la presencia de peces influyó significativamente en la distribución del campo de flujo. La actividad de los peces expandió las zonas de flujo de alta velocidad, lo que mejoró la mezcla de agua y la eliminación de desechos. Este hallazgo subraya la importancia de considerar el comportamiento y la densidad de los peces al diseñar y optimizar los sistemas de acuicultura.
Impacto del diámetro del impulsor y el ángulo de despliegue
El estudio también exploró los efectos de variar el diámetro del impulsor (7,5 cm frente a 11 cm) y los ángulos de despliegue (0°, 20° y 45°). Si bien la reducción del diámetro del pusher de 11 cm a 7,5 cm aumentó ligeramente la velocidad del flujo en la superficie del agua, no mejoró significativamente el rendimiento hidrodinámico general ni la eficiencia de recolección de aguas residuales. Esto sugiere que factores como el ángulo de despliegue y el número de impulsores desempeñan un papel más crítico en la optimización de la dinámica del flujo que el diámetro del empujador por sí solo.
Cuando el empujador se desplegó en un ángulo de 45°, el flujo de agua exhibió una circulación óptima, mejorando tanto el intercambio de agua entre capas como la acumulación de sedimentos en el fondo del tanque. Esta configuración también minimizó las zonas de bajo flujo, asegurando una distribución del campo de flujo más uniforme.
El papel de los peces en la dinámica del flujo
Se descubrió que la actividad de los peces alteraba significativamente la distribución del campo de flujo en los tanques. Los peces creaban turbulencias localizadas, lo que aumentaba la intensidad general de la turbulencia y mejoraba la mezcla del agua. Este efecto fue particularmente pronunciado cuando se aumentó el número de empujadores, ya que las zonas de alta velocidad expandidas facilitaron una mejor eliminación de desechos.
El estudio también destacó que aumentar el número de impulsores más allá de seis no mejoró significativamente las características hidrodinámicas del tanque. De hecho, el coeficiente de uniformidad del campo de flujo disminuyó ligeramente a medida que aumentaba el número de impulsores, lo que sugiere que existe un número óptimo de empujadores para lograr el mejor rendimiento hidrodinámico.
Implicaciones prácticas para los sistemas de acuicultura
Los hallazgos de este estudio brindan información valiosa para optimizar el diseño y el funcionamiento de grandes tanques de acuicultura circulares en tierra. Al seleccionar cuidadosamente el diámetro del empujador, el ángulo de despliegue y el número de impulsores, los operadores de acuicultura pueden mejorar la circulación del agua, mejorar la eliminación de desechos y crear un entorno más favorable para el crecimiento de los peces.
Además, el estudio enfatiza la importancia de considerar el comportamiento y la densidad de los peces en el diseño de los sistemas de acuicultura. La actividad de los peces no solo influye en la distribución del campo de flujo, sino que también contribuye al rendimiento hidrodinámico general del tanque. Las investigaciones futuras deberían explorar los efectos de variar la densidad de peces en la dinámica del flujo y la eficiencia de la recolección de aguas residuales para optimizar aún más el diseño del tanque y la gestión de la calidad del agua.
Conclusión
En conclusión, el estudio de Wu ofrece un análisis integral de las características hidrodinámicas de grandes tanques de acuicultura circulares terrestres. Se descubrió que la configuración óptima de 11 cm de diámetro del impulsor (pusher), 45° de ángulo de despliegue y 6 impulsores mejoraba significativamente la circulación del agua y la eficiencia de recolección de aguas residuales. La presencia de peces mejoró aún más la distribución del campo de flujo, lo que resalta la necesidad de considerar el comportamiento de los peces en el diseño del tanque.
Estos hallazgos proporcionan una base teórica sólida para optimizar el rendimiento hidrodinámico de los sistemas de acuicultura, lo que contribuye al desarrollo de prácticas de acuicultura más eficientes y sostenibles. A medida que la industria de la acuicultura continúa creciendo, dicha investigación será crucial para garantizar la salud y la productividad de los peces de cultivo y, al mismo tiempo, minimizar los impactos ambientales.
Referencia (acceso abierto)
Wu, Y., Chen, J., Jia, C., Gui, F., Zhou, Q., Feng, D., & Zhang, Q. (2025). Study on the Flow Characteristics in a Large Land-Based Circular Aquaculture Tank Based on Field Experiments. Journal of Marine Science and Engineering, 13(3), 497. https://doi.org/10.3390/jmse13030497
