Figura 1. Esquema representativo de la formación de patrones primarios y secundarios en un estanque de cultivo, producto del ingreso de agua. Estanque con una relación de aspecto adecuada. Fuente: LHIA-UCSC.
los contaminantes, y la salud y el desarrollo normal de los peces (Timmons et al., 1998; Watten et al., 2000; Rasmussen et. al., 2005; Lekang, 2007; Labatut et al., 2007). En términos concretos, un estanque circular utilizado para la producción de smolt de 10 m de diámetro (200 m3 de volumen útil), dependiendo de las características físicas del dispositivo de ingreso de agua que se utilice, requerirá de una tasa de recambio de agua entre 1.5 a 3.5 veces/h para obtener una operación adecuada en términos de velocidad y mezcla. Esto implica que los sistemas de bombeo, tratamiento y acondicionamiento del agua de re-uso (filtros mecánicos, biofiltros, sumideros de ecualización, desgasificadores, filtro UV y oxigenadores), deberían ser diseñados y dimensionados para mover y tratar entre 300 y 700 m3 de agua por hora. Esta situación tiene impactos directos en la eficiencia de los sistemas de recirculación, en su demanda de espacios y en su consumo global de energía. A este respecto, Tyedmers (2000) y Colt et al. (2008), afirman que el principal consumo de energía en los SRA es el bombeo y tratamiento de agua, el que podría llegar hasta un 55% del consumo total. En la actualidad se dispone de literatura sobre el efecto en la hidrodinámica de los estanques de cultivo con distintas configuraciones de dispositivos de ingreso (Skybakmoen, 1998; Tvinnereim y Skybakmoen, 1998; Losordo and Westers, 1994; Timmons et al., 1998; Odeh et al., 2004; Lekang, 2007). Algunos estudios muestran el efecto que se genera en los estanques al modificar el diámetro, número y ángulo de boquillas en los dispositivos de ingreso (Labatut et al., 2007, Davidson y Summerfelt, 2004; Oca y Masaló, 2007). El efecto combinado de la configuración de dispositivo de salida e ingreso de agua sobre la velocidad y tiempos de mezcla (con o sin peces) (Timmons et al., 1998; Davidson y Summerfelt, 2004; Ebelin et al., 2005 y Lekang, 2007, Watten et al., 2000; Rasmussen et. Al., 2005) y el efecto de la velocidad y los tiempos de mezcla sobre el desarrollo de los peces y la productividad de los sistemas de cultivo (Losordo and Westers, 1994; Ross et al., 1995; Timmons et al., 1998; Lekang, 2007, Duarte et al., 2011). La investigación en esta área se ha realizado principalmente sobre la base de un dispositivo estándar de inyección, tubo vertical con boquillas u orificios tipo rociador genérico, Rociador Vertical.
Estanques
VD Edición Especial 2020
Figura 2. Esquema representativo de la formación de patrones primarios y secundarios en un estanque de cultivo, producto del ingreso de agua. Estanque con una relación de aspecto inadecuada, formación de zonas muertas y sin efecto de autolimpieza. Fuente: LHIA-UCSC
Innovaciones en Sistema de Inyección de agua para mejorar la fluidodinámica de los estanques Buscando opciones para mejorar el funcionamiento fluidodinámico de los RAS, Venegas et al. (2014), evaluó el uso de un innovador dispositivo de inyección de agua para acuicultura, Eductores. Este dispositivo se utiliza en una amplia gama de procesos industriales, especialmente en la industria química, petroquímica y de combustibles, que requieren principalmente mantener en movimiento grandes volúmenes de líquidos, evitar decantación, y/o mezclar diferentes compuestos de manera rápida y efectiva (Harnby et al., 1992; Rahimi y Parvareh, 2005). Los Eductores, conocidos también como bombas hidráulicas o Jet Mixer Eductor (Mooney, 2007), presentan como principal característica de operación, al ser utilizados dentro de los estanques, la de “multiplicar” el volumen de líquido que pasa a través de él (Stratton, 1976; Harnby et al., 1992; Mooney, 2007), aumentando la fuerza de empuje que generan. Al ingresar el caudal al eductor, se produce una caída de presión en la boquilla de salida, así el líquido del estanque que rodea al eductor es succionado hacia el interior de la campana Venturi, para luego ser expulsado por la boca de salida del eductor. De esta forma, el volumen total de líquido que se expulsa al interior del estanque es la suma del que sale de la boquilla a alta velocidad, más el que fue succionado por la caída de presión, lo que puede llegar a ser 3 o 5 veces mayor que el volumen inicial que ingreso al dispositivo (Stratton, 1976; Mooney, 2007). Esta “multiplicación” artificial del volumen de agua y flujo másico, genera un drástico aumento de la fuerza impulsora entregada al líquido del estanque, sin la necesidad de aumentar el caudal de líquido inyectado. Según los resultados obtenidos por Venegas et al. (2014), los eductores muestran un desempeño hidráulico significativamente superior que el sistema tipo rociador vertical estándar que se utiliza en la actualidad. Este mejor desempeño se traduce en que para similares caudales de inyección de agua, los eductores generan significativamente una mayor velocidad circular, uniformidad, tiempos de mezcla significativamente menores y patrones de flujo secundarios que aseguran la auto-limpieza de los residuos sólidos que se acumulan. La Fig. 3, muestra una comparación entre el efecto sobre la mezcla del uso de un Rociador 87