Simulación hidrodinámica de un estanque raceway de baja profundidad para el cultivo del erizo rojo Loxechinus albus (Molina, 1782)
DOI:
https://doi.org/10.33936/at.v4i3.5365Palabras clave:
Dinámica de fluidos computacional, Cultivo de erizos en tierra, Calidad de aguaResumen
Se hizo una simulación de la dinámica de fluidos computacional - CFD a un diseño de estanque de baja profundidad para cultivo del erizo rojo (Loxechinus albus), con el propósito de observar el comportamiento hidrodinámico respecto a la geometría, entrada de agua, homogenización, y potencial de remoción de los biosólidos, lo que tendría un efecto sobre la calidad del agua requerida para el cultivo. El diseño del estanque tiene una relación hidrodinámica largo-ancho de 6:1 y profundidad máxima de 0,28 m. Se simuló una situación con flujo estanque somero continuo y otra con descargas de 4 y 12 gpm (15,1 y 45,4 L min-1, respectivamente) usando el software Autodesk® CFD 2021. Los resultados muestran que en ambos flujos se genera una alta turbulencia provocada por la velocidad de entrada, que se disipa rápidamente dando paso a velocidades entre 1 a 16 cm s-1. El movimiento del agua dentro de la gran mayoría del sistema no supera los 2 cm s-1. Las condiciones simuladas favorecen la mezcla y homogenización, pero el arrastre de partículas depende del caudal. Los resultados obtenidos permiten proponer e incorporar mejoras al diseño original antes de la realización de pruebas de campo en un estanque real, con el objetivo de mejorar tanto la calidad de agua como el bienestar de los ejemplares en cultivo.
Descargas
Citas
Andrew N.L., Agatsuma Y., Ballesteros E. et al. (2002). Status and management of world sea urchin fisheries. Oceanography and Marine Biology: An Annual Review. 40, 343–425.
ANSYS. 2018. ANSYS FLUENT User's Guide Release 18.2. ANSYS Inc.
Arriagada Salinas A.E. 2012. Evaluación del efecto de distintos sistemas de ingreso de agua, eductor y rociador vertical, sobre el tiempo de mezcla en un estanque circular. Tesis de pregrado. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile. 61 pp.
Bernasconi I. 1953. Monografía de los equinoideos argentinos. An. Mus. His. Nat. Mont. 6:23–25.
Cengel Y., Cimbala J., 2014. Mecánica de Fluidos. 4° edición. Mcgraw-Hill. 1024 pp.
Chun C, Vinci B. y Timmons M. 2018. Computational fluid dynamics characterization of a novel mixed cell raceway design. Aquacultural Engineering. 81:19–32.
Clark, H.L. 1948. A Report on the Echini of the Warmer Eastern Pacific, based on the collections of the "Velero III". Allan Hancock Pac. Exp. 8 (5): i-xii. 225-351, pls. 35-71.
Daggett T, Pearce C. Robinson S. 2006. A comparison of three land-based containment systems for use in culturing green sea urchins, Strongylocentrotus droebachiensis (Müller) (Echinodermata: Echinoidea). Aquaculture Research. 37:339-350.
Dayton P. 1985. The structure and regulation of some South American kelp communities. Ecol Monogr. 55:447–468.
FAO. 2022. Estadísticas de pesca y acuicultura. Capturas mundiales 1950-2020 (FishStatJ). In: FAO División de Pesca y Acuicultura [en línea]. Roma. Actualización 2022. www.fao.org/fishery/statistics/software/fishstatj/es
Fenucci J. 1967. Contribución al conocimiento del crustáceo decápodo brachiuro Pinnaxodes chilensis (M. Edwards) comensal de Loxechinus albus (Molina) (Echinodermata: Echinoidea). Physis. 27:125–133.
Hadiyanto H., Elmore S., Van Gerven T., Stankiewicz A. 2016. Hydrodynamic evaluations in high rate algae pond (HRAP) design. Chemical Engineering Journal. 217:231–239.
Harris L. y Eddy S. 2015. Sea Urchin Ecology and Biology. Pages 3-24 in Brown N., Eddy S. (eds). Echinoderm Aquaculture. Wiley-Blackwell. Hoboken, New Jersey. https://docplayer.net/43621601-Water-quality-requirements-for-culture-of-the-green-sea-urchin-strongylocentrotus-droebachiensis.html.
Labatut R., Ebeling J., Bhaskaran R., Timmons M. 2015. Modeling hydrodynamics and path/residence time of aquaculture-like particles in a mixed-cell raceway (MCR) using 3D computational fluid dynamics (CFD). Aquacultural Engineering. 67:39–52.
Larraín A. 1975. Los equinoideos regulares, fósiles y recientes de Chile. Gayana Zoología (Chile) 35:1-161.
Li W., Cheng X., Xie J., Wang Z., Yu D. 2019 Hydrodynamics of an in-pond raceway system with an aeration plug-flow device for application in aquaculture: an experimental study. R. Soc. Open Sci. 6:182061. DOI: 10.1098/rsos.182061
Liu Y., Liu B., Lei J., Guan C., Huang B. 2016. Numerical simulation of the hydrodynamics within octagonal tanks in recirculating aquaculture systems. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 35(4):912-920. DOI: 10.1007/s00343-017-6051-3.
Masaló I. 2008. Hydrodynamic Characterization of aquaculture tanks and design criteria for improving self-cleaning properties. Doctoral thesis. Technical University of Catalonia, España. 109 p.
Moreno C.A., Molinet C. 2013. El paradigma de la distribución batimétrica de Loxechinus albus (Molina) en Chile. Revista Chilena de Historia Natural. 86:225-227.
Mortensen A, Siikavuopio D., James P. 2012. Water quality requirements for culture of the green sea urchin, Strongylocentrotus droebachiensis. World Aquaculture. June: 46-50. https://doczz.net/doc/672187/water-quality-requirements-for-culture-of-the-green-sea-u.
Oca J., Masaló I., Reig L. 2004. Comparative analysis of flow patterns in aquaculture rectangular tanks with different water inlet characteristics. Aquacultural Engineering. 31:221–236.
Oiestad V. 1999. Shallow raceways as a compact, resource- maximizing farming procedure for marine fish species. Aquaculture Research, 30:831-840.
Pérez A., Morriconi E., Boy C., Calvo J. 2008. Seasonal changes in energy allocation to somatic and reproductive body components of the common cold temperate sea urchin Loxechinus albus in a Sub-Antarctic environment. Polar Biol. 31:443–449
Ranade V. 2002. Computational Flow Modeling for Chemical Reactor Engineering. Academic Press, pp. 452.
Rasmussen M., McLean, E. 2004. Comparison of two different methods for evaluating the hydrodynamic performance of an industrial-scale fish-rearing unit. Aquaculture. 242:397–416.
Schuhbauer A., Brickle P., Arkhipkin A. 2010. Growth and reproduction of Loxechinus albus (Echinodermata: Echinoidea) at the southerly peripheries of their species range, Falkland Islands (South Atlantic). Mar. Biol. 157:1837–1847
SERNAPESCA. 2022. Anuario Estadístico de Pesca y Acuicultura 2021. http://www.sernapesca.cl/informacion-utilidad/anuarios-estadisticos-de-pesca-y-acuicultura
Sompech K, Chisti Y., Srinophakun T. 2012. Design of raceway ponds for producing microalgae. Biofuel 3:387–397.
Stockton K, Moffitt C., Watten B., Vinci B. 2016. Comparison of hydraulics and particle removal efficiencies in a mixed cell raceway and Burrows pond rearing system. Aquacultural Engineering. 74:52–61.
Sun J., Chiang F-S. 2015. Use and Exploitation of Sea Urchins. Pages 25-45 in Brown N. and Eddy S. editors. Echinoderm Aquaculture. Wiley-Blackwell. Hoboken, New Jersey
Timmons M, Ebeling J., Wheaton F., Summerfelt S., Vinci B. 2002. Sistemas de recirculación para la acuicultura. Fundación Chile. 748 p.
Vallejos H. 2016. Análisis adimensional para determinar tiempos de mezcla y caracterización hidrodinámica en un estanque circular de uso acuícola. Tesis de pregrado. Universidad Católica de la Santísima Concepción, Chile. 81 p.
Watten B., Honeyfield D., Schwartz M. 2000. Hydraulic characteristics of a rectangular mixed-cell rearing unit. Aquacultural Engineering. 24:59–73.
White, P., Rigby M. 2003. Shallow raceways design. Akvaplan-niva SA, Berguen Office, Noruega.https://www.academia.edu/10232191/Shallow_raceway_design_for_aquaculture.
Wong K., Piedrahita R. 2003. Prototype Testing of the Appurtenance for Settleable Solids In-raceway SeparaTion (ASSIST). Aquacultural Engineering. 27:273 – 293.
Zhang Q., Xue S., Yan C., Wu X., Wen S., Cong W. 2015. Installation of flow deflectors and wing baffles to reduce dead zone and enhance flashing light effect in an open raceway pond. Bioresource Technology. 198:150–156.
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Juan Manuel Estrada Arias

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.


