La circulación mecánica del agua promueve la calidad del agua del estanque

El crecimiento denso de algas macrófitas puede ser problemático en estanques de agua dulce

circulación de agua mecánica
Basada en un diseño desarrollado en la Universidad de Auburn, esta bomba de circulación horizontal impulsa 90 rpm a alrededor de 60 metros cúbicos por minuto.

Tradicionalmente, la circulación de agua y la mezcla de estanques de acuicultura han sido causadas mecánicamente por dispositivos de aireación. Aunque los aireadores están diseñados para transportar oxígeno al agua, también generan fuertes corrientes de agua que provocan circulación y mezcla. Recientemente, algunas empresas han comenzado a vender equipos diseñados específicamente para la circulación de agua de estanques.

Calidad uniforme del agua

En aguas tranquilas, la columna de agua se estratifica térmicamente durante el día cuando la radiación solar hace que la superficie se caliente más rápido que las capas más profundas. En los estanques de acuicultura, que rara vez tienen más de 2 metros de profundidad, las capas superiores de agua se enfrían por la noche con guía y la columna de agua se mezcla. Sin embargo, la concentración de oxígeno disuelto durante el día cerca del fondo del estanque puede ser mucho menor que cerca de la superficie.

Agitar con viento o equipo mecánico puede prevenir la estratificación y proporcionar más oxígeno disuelto cerca del fondo del estanque. Los estanques con buena circulación de agua en el fondo tienen menos probabilidades de tener condiciones anaeróbicas en el borde sedimento-agua que los estanques con menos circulación.

La producción de oxígeno disuelto por fotosíntesis es intensiva en condiciones de buena iluminación, por lo que las aguas superficiales de los estanques suelen estar sobresaturadas de oxígeno disuelto durante el día. Los aireadores mecánicos no transportan oxígeno al agua saturada con oxígeno disuelto, pero los aireadores que rocían agua aumentan la pérdida de oxígeno atmosférico en el agua sobresaturada. La circulación mecánica, que no sacude el agua, mezcla el agua superficial con el agua más profunda y retiene el oxígeno disuelto obtenido por la fotosíntesis.

La mezcla y la circulación proporcionan un entorno más uniforme para la acuicultura, donde la temperatura del agua y las concentraciones de gases y nutrientes disueltos tienden a ser similares en todas partes. Esto evita zonas localizadas con calidad de agua dañada.

Control de algas

La iluminación disminuye con la profundidad. La fotosíntesis del fitoplancton a una profundidad superior a 50 cm puede verse limitada por la luz. En un estanque mixto, las algas planctónicas se transportan continuamente a través de la columna de agua a través del agua en circulación. Por lo tanto, la exposición a la luz del fitoplancton tiende a ser más uniforme en un estanque bien mezclado que en un estanque tranquilo. Existe evidencia de que la circulación sanguínea estimula la producción de oxígeno disuelto por el fitoplancton en los estanques, ya que las células de las algas están expuestas a más luz en promedio.

Las algas verdiazules a menudo se acumulan en la superficie de los estanques como contaminación. Estas encías favorecen una baja estratificación térmica y pueden ser destruidas por la luz brillante cerca de la superficie. La muerte masiva de las cianobacterias puede provocar un bajo nivel de oxígeno disuelto y otros problemas de calidad del agua.

La circulación es beneficiosa para reducir la tendencia a la formación de algas. Crecimiento denso de algas macrófitas como Spirogyra, hidrodicticona y Risoclonio Los estanques de agua dulce también pueden ser problemáticos. Una fuerte mezcla de agua puede prevenir el crecimiento de estas algas o al menos la acumulación de masas de algas en ciertas áreas de los estanques.

Circuladores mecánicos

Los aireadores mecánicos aseguran una fuerte circulación de agua. Sin embargo, su eficiencia en la transmisión de oxígeno durante el día es limitada y mucho más eficiente durante la noche. Algunos expertos creen que una combinación de circulación de agua mecánica durante el día y aireación mecánica durante la noche puede ser la forma más eficaz de controlar la concentración de oxígeno disuelto en los estanques.

El almacenamiento de oxígeno disuelto de la fotosíntesis durante el día mezclando agua superficial con agua más profunda debería reducir la cantidad de aireación mecánica requerida durante la noche. Se han desarrollado varios tipos de circuladores mecánicos para su uso en acuicultura, pero dos tienen el mayor potencial.

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Las bombas de aire crean una circulación de agua al levantar el agua cerca del fondo y soltarla de la superficie.

Bombas de elevación de aire

El dispositivo de circulación más conocido es la bomba de aire. Estas bombas están hechas de la longitud de una tubería de PVC llamada editor y un codo de PVC. Desde un ventilador de baja presión y alto volumen, el aire se escapa a una tubería de PVC a través de un adaptador de manguera rectangular. Alternativamente, se puede liberar aire a través del difusor para crear burbujas más pequeñas.

Las burbujas de aire ascendentes elevan el agua a través del reductor y la dirigen a la superficie. Se coloca un soporte de bomba con un dispositivo flotante entre el poste de anclaje y la bomba, lo que permite que la bomba reaccione a los cambios en la profundidad del agua. Debe haber lastre en la parte inferior de la bomba.

Se han utilizado muchas variaciones en el diseño de sistemas de elevación y se han desarrollado ecuaciones para predecir estas emisiones. Las bombas crean un ciclo del agua levantando el agua cerca del fondo y soltándola de la superficie. Las bombas de aire también causan algo de aireación porque el oxígeno de las burbujas de aire ascendentes se dispersa en el agua. La mayor turbulencia causada por la bomba que se libera sobre la superficie del agua también aumenta ligeramente el suministro de oxígeno.

Normalmente, el consumo de energía de los elevadores de aire para la transferencia de oxígeno es de tres a cinco veces mayor que el de los aireadores mecánicos convencionales. Por lo tanto, las bombas de aire no deben considerarse como aireadores, sino como máquinas de circulación de agua. Los elevadores de aire se han utilizado en estanques, pero debido a su tamaño relativamente pequeño, son los más adecuados para pequeñas unidades de producción intensiva y criaderos.

Bombas de circulación horizontal

Los circuladores horizontales de flujo axial son más adecuados para su uso en estanques porque transportan mucha más agua que los elevadores de aire. Una bomba de circulación de motor de 3 velocidades diseñada en la Universidad de Auburn, con aspas de ventilador de 76 cm de diámetro unidas a una carcasa de 111 cm de diámetro de 92 cm, era capaz de descargar aproximadamente 60 metros cúbicos por minuto cuando se usaba a 90 rpm. Varias empresas han realizado versiones modificadas de este diseño.

Las bombas de circulación de agua más simples se fabrican conectando una gran hélice al eje de salida de un motor sumergible. Los circuladores de tipo hélice no tienen carcasas, pero descargan: la relación de caballos de fuerza es similar a la del dispositivo grande descrito anteriormente.

Los circuladores de agua horizontales no están destinados a la ventilación. Sin embargo, aumentan la turbulencia en la superficie del agua, lo que puede aumentar ligeramente la transferencia de gas entre el aire y el agua.

Estudios circulatorios

A fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, se llevaron a cabo varios estudios del ciclo del agua con resultados similares. Por ejemplo, CS Tucker y JA Steeby evaluaron un circuito de agua construido en la Universidad de Auburn en un estanque de bagres en un canal en Mississippi, EE. UU. Las máquinas de ciclismo se hicieron funcionar durante seis a ocho horas en los días de verano.

Para los estanques no circulantes, la temperatura del agua al mediodía y las concentraciones de oxígeno disuelto variaron poco en profundidad en los estanques circulantes. La circulación no redujo la incidencia de concentraciones de oxígeno disuelto nocturnas críticamente bajas, pero redujo las horas totales de aireación necesarias para mantener la producción de pescado en un factor de 0,58. Los ahorros en los costos de electricidad para la aireación en los estanques circulantes se vieron compensados ​​en gran medida por los costos asociados con la operación del circulador.

A pesar de la falta de evidencia convincente de los beneficios de los circuladores de agua, los costos de energía están aumentando en todo el mundo y la posibilidad de usar circuladores mecánicos para reducir los requisitos de ventilación mecánica parece valer una segunda ronda de investigación científica y experimentación agrícola.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de julio / agosto de 2006 Defensor mundial de la acuicultura.)


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