El Acuicultor, Sistemas de Cultivo

¿Cómo predecir la deformación de la red en las jaulas a causa de las corrientes?

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By Milthon Lujan

(A) Una fotografía que muestra la jaula colocada dentro del marco. (B) Un diagrama que detalla la disposición de los sensores y la jaula dentro del marco. (C) Una ilustración de las etiquetas de presión (puntos rojos) adheridas a la jaula. Fuente: Gao et al., (2024); Aquacultural Engineering, 102429.
(A) Una fotografía que muestra la jaula colocada dentro del marco. (B) Un diagrama que detalla la disposición de los sensores y la jaula dentro del marco. (C) Una ilustración de las etiquetas de presión (puntos rojos) adheridas a la jaula. Fuente: Gao et al., (2024); Aquacultural Engineering, 102429.

Las jaulas marinas son la columna vertebral de la acuicultura oceánica. Sin embargo, estas jaulas son flexibles y propensas a deformarse debido a fuerzas ambientales como las corrientes. Esta deformación puede afectar negativamente el bienestar de los peces, las operaciones de la granja e incluso el medio ambiente.

Los piscicultores deben garantizar la seguridad y el bienestar de sus poblaciones. Las jaulas de red, donde se crían los peces, deben poder resistir las corrientes que encuentran. Pero predecir cuánto se deformarán estas jaulas bajo diferentes intensidades de corriente puede ser complicado.

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Un nuevo estudio desarrollado por investigadores de la Norwegian University of Science and Technology y publicado en Aquacultural Engineering arroja luz sobre cómo predecir con precisión las deformaciones de las jaulas de red, beneficiando tanto la salud de los peces como la integridad de la estructura acuícola.

El desafío: Deformación de la jaula

Las corrientes fuertes pueden hacer que las jaulas de red se abulten y deformen. Esto puede impactar negativamente el bienestar de los peces de varias maneras. Las predicciones precisas de la deformación de la jaula son cruciales por dos razones:

  • Bienestar de los peces: La deformación excesiva puede crear un ambiente estrecho para los peces, lo que afecta su salud y crecimiento.
  • Seguridad de la jaula: Una deformación severa puede comprometer la integridad estructural de la jaula, lo que podría provocar fallas en el equipo y escape de peces.
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¿Cómo predecir la deformación de la jaula?

Predecir con precisión cuánto se deformará una jaula de red es crucial para prácticas óptimas de acuicultura. Los investigadores han utilizado dos enfoques principales:

  • Observaciones de campo: Esto implica medir directamente el movimiento de la jaula en entornos del mundo real. Sin embargo, los entornos submarinos son desafiantes, con visibilidad limitada y limitaciones de equipo.
  • Modelado: Los científicos crean modelos informáticos para simular el comportamiento de la jaula en diversas condiciones. Si bien son valiosos, estos modelos no se han comparado exhaustivamente con datos del mundo real.

Una solución prometedora: etiquetas de presión

Tradicionalmente, los investigadores dependían de sistemas de posicionamiento acústico para rastrear el movimiento de las jaulas. Sin embargo, estos sistemas tienen limitaciones en cuanto a precisión a lo largo del tiempo. Un método más nuevo utiliza etiquetas de presión, que son más rentables y funcionan bien en entornos marinos hostiles. Si bien las etiquetas de presión miden la profundidad, se necesitan cálculos adicionales para determinar la deformación general de la jaula.

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Los investigadores estudiaron cómo las jaulas de red interactúan con las corrientes circundantes en una granja acuícola en funcionamiento. El enfoque implicó:

  • Etiquetas de presión de alta resolución: Estas rastreaban cuánto se levantaba la jaula debido a la corriente.
  • Perfilador de corriente Doppler acústico (ADCP): Este instrumento midió las corrientes entrantes que impactan la jaula.
  • Vector Doppler Acústico (ADV): Este dispositivo midió las velocidades del flujo de agua dentro de la propia jaula.
  • Modelo numérico de jaula: Un modelo informático de la jaula, construido con software especializado (Orcaflex), permitió simulaciones a diferentes velocidades de flujo.
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Este enfoque combinado permitió a los investigadores comparar la deformación de la jaula en el mundo real con las predicciones del modelo.

Los hallazgos: el flujo importa, pero no dentro de la jaula

El estudio reveló una fuerte correlación entre la velocidad de la corriente entrante y el levantamiento de la jaula. En pocas palabras, las corrientes más rápidas hicieron que la jaula se elevara más. Sin embargo, la velocidad del flujo medida dentro de la jaula mostró un vínculo más débil con el flujo aguas arriba y la deformación de la jaula. Esto sugiere que las complejas interacciones dentro de la propia red afectan significativamente el flujo que experimentan los peces.

Modelado para mejores predicciones

Luego, los investigadores desarrollaron modelos numéricos de la jaula utilizando elementos de celosía. Incorporaron factores de reducción de flujo (r) derivados de estudios previos y mediciones en jaula. Estos factores explican el efecto amortiguador que tiene la red sobre la corriente que la atraviesa. Curiosamente, el modelo con un factor de reducción de flujo de r = 0,8 proporcionó las predicciones más precisas de la deformación de la jaula, con desviaciones en las mediciones de profundidad típicamente inferiores al 15%.

Conclusión

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“La comparación entre las formas de jaula estimadas y los resultados de la simulación muestra que los modelos con factores de reducción de flujo de 0,8 pueden predecir formas de jaula que se ajustan bien a las mediciones”, concluyeron los investigadores.

Este estudio ofrece información valiosa para los profesionales de la acuicultura dedicados al diseño de las jaulas de cultivo de peces. Los hallazgos demuestran la eficacia de las etiquetas de presión de alta precisión para estimar la deformación de la jaula inducida por la corriente, especialmente cuando se observan deformaciones significativas.

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Además, el éxito del modelo numérico con un factor de reducción de flujo específico resalta la importancia de considerar la compleja interacción entre las corrientes y las estructuras netas. Al incorporar estos hallazgos, los operadores de piscifactorías pueden desarrollar predicciones más precisas del comportamiento de las jaulas bajo las cargas actuales. En última instancia, esto conduce a mejores prácticas de gestión, garantizando la seguridad y el bienestar de los peces de cultivo.

Contacto
Lars Christian Gansel
Department of Biological Sciences, Norwegian University of Science and Technology
Ålesund, 6025, Norway
Email: lars.gansel@ntnu.no

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Referencia (acceso abierto)
Gao, S., Wang, C., Tuene, S. A., Li, G., Zhang, H., & Gansel, L. C. (2024). In situ measurements and simulations of a net cage in currents. Aquacultural Engineering, 102429. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2024.102429