Análisis de la distribución espacial de un colector de residuos acuícolas particulados para jaulas flotantes usando herramientas de modelamiento computacional
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Autores
Quintana Vargas, David
Tipo de contenido
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Español
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Resumen
La gestión adecuada de residuos sedimentables es un desafío que enfrenta a diario la
acuicultura en jaulas flotantes, particularmente en aguas someras con limitado flujo,
producto de las constantes descargas de desechos orgánicos asociados a los procesos de
alimentación, que viajan a través de la columna de agua y se acumulan en los sedimentos
cercanos. Este estudio establece un modelo multifase en estado estacionario, que permite
analizar la influencia de la fase líquida en la dispersión de distintas partículas sólidas
liberadas desde una jaula flotante en un medio acuático de comportamiento estable, donde
no se presentan cambios fluidodinámicos significativos en el tiempo. Consiste en un
conjunto de métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) y modelos de fases
discretas (DPM), acoplados con el modelo de turbulencia k-ε realizable y el método de
salto poroso, con el propósito de evaluar numéricamente el desempeño de un colector de
residuos acuícolas al variar su distribución espacial, en condiciones de flujo estándar
(0.006m.s-1 y 0.138m.s-1
). Los resultados obtenidos indican que disponer el colector bajo
la jaula emisora a una profundidad de 2.5m presenta el mejor rendimiento en condiciones
de flujo léntico, mientras que ubicarlo a más de 10m aguas abajo conlleva a la pérdida total
de su capacidad de recolección, según la diversidad y abundancia de los contaminantes
capturados. Finalmente, se confirma que la interacción entre la velocidad de flujo, el
tamaño de partícula y la distancia de instalación del colector causa el mayor efecto
significativo sobre las tasas de recolección, sedimentación y escape. (Texto tomado de la fuente).
Abstract
The proper management of settleable waste is a challenge that aquaculture in floating
cages faces daily, particularly in shallow waters with limited flow, as a result of the constant
discharges of organic waste associated with the feeding processes, which travel through
the water column and accumulate in nearby sediments. This study establishes a multiphase
steady-state model, which allows analyzing the influence of the liquid phase on the
dispersion of different solid particles released from a floating cage in an aquatic
environment with stable behavior, where no significant fluid dynamic changes occur over
time. It consists of a set of computational fluid dynamics methods (CFD) and discrete phase
models (DPM), coupled with the realizable k-ε turbulence model and the porous jump
method, for the purpose of numerically evaluating the performance of an aquaculture waste
collector by varying its spatial distribution, under standard flow conditions (0.006m.s-1 and
0.138m.s -1
). The results obtained indicate that placing the collector under the emitter cage
at a depth of 2.5m presents the best performance, while locating it more than 10m
downstream leads to the total loss of its collection capacity, according to the diversity and
abundance of the contaminants captured. Finally, it is confirmed that the interaction
between flow velocity, particle size and collector installation distance causes the highest
significant effect on collection, sedimentation and escape rates.
Palabras clave propuestas
Descripción
Ilustraciones, fotografías, mapas, tablas, etc.