Hydrodynamic characterisation of aquaculture tanks and design criteria for improving self-cleaning properties

El proposit del treball es caracteritzar hidrodinamicament els tancs mes utilitzats en el sector aquicola, i donar pautes de disseny per millorar-ne l'autoneteja, i optimitzar l'eficiencia d'utilitzacio tant de l'espai com de l'aigua. La tesis es presenta en forma de compendi d'articles. En els dos primers s'estudien les caracteristiques hidrodinamiques de diferents configuracions geometriques i diferents dissenys d'entrada d'aigua. En els dos ultims s'estudien els processos de sedimentacio i resuspencio dels biosolids que es generen en els tanc aquicoles, mesurant la turbulencia necessaria per la sedimentacio i resuspencio, i posteriorment es varen comparar els valors obtinguts amb els de la turbulencia generada per la propia activitat natatoria del peixos en els tancs de cultiu.L'estudi de les caracteristiques hidrodinamiques dels tancs, es va realitzar amb models a escala al laboratori, que es van evaluar mitjancant velocimetria de seguiment de particules. La turbulencia generada pels peixos al nedar es va estudiar mitjancant velocimetria acustica, utilitzat la mitja quadratica de les velocitats (Root Mean Square RMS) com a parametre per quantificar la turbulencia. Finalment, la turbulencia necessaria per la resuspencio de biosolids es va determinar amb una graella oscil·lant adaptada a les caracteristiques dels biosolids aquicoles (alt contingut organic, i alta cohesivitat); l'RMS tambe fou el parametre utilitzat per quantificar la turbulencia necessaria per la resuspencio de biosolids.Amb l'estudi de les caracteristiques hidrodinamiques dels models a escala, s'ha determinat que el patro de flux esta fortament condicionat pel disseny de l'entrada d'aigua. S'ha observat que en les configuracions on l'aigua fluia de d'un extrem del tanc a l'altre, el patro de flux era molt heterogeni amb presencia frequent de zones mortes i corrents de curt-circuit. Les velocitats aconseguides foren baixes. Es van aconseguir velocitats mes altes i una major homogeneitat quan es va introduir l'aigua tangencialment a la paret del tanc per tal de crear cel·lules de barreja. Les cel·lules de barreja van presentar un flux tipic de tancs circulars tot i la geometria rectangular dels tancs utilitzats. Es va definir el parametre coeficient de resistencia de tanc (Ct), que ha demostrat ser valid per evaluar tancs tant circulars com rectangulars amb cel·lules de barreja. Aquest coeficient ha estat util per evaluar l'efecte de l'emplacament de bafles i de les diferents ratios entre longitud i amplada de cel·lula estudiades. S'ha comprovat que l'efecte dels bafles augmenta les velocitats a la sortida de l'aigua. L'augment d'aquestes velocitats permetra eliminar els biosolids del tanc i aconseguir una millor autoneteja.Referent a l'estudi de l'activitat natatoria dels peixos mitjancant velocimetria acustica, el metode proposat ha permes determinar que la turbulencia generada pels peixos al nedar augmenta amb la densitat, aixi com l'important efecte que te el fotoperiode en l'activitat natatoria dels llobarros.Per ultim, la utilitzacio de la graella oscil·lant per determinar el nivell de turbulencia necessari per resuspendre els biosolids i el nivell necessari per mantenir-los a la columna d'aigua, ha permes determinar l'efecte del temps de consolidacio en la turbulencia necessaria per la resuspencio. Tambe s'ha observat que existeix histeresis quan despres d'un proces de resuspencio, la turbulencia es va disminuir per evaluar el proces de sedimentacio. Finalment, s'han pogut determinar diferencies en la turbulencia necessaria per la resuspencio quan es van evaluar biosolids procedents de diferents tancs, amb diferents densitats de cultiu i talla de peixos.