Análisis adimensional para determinar tiempos de mezcla y caracterización hidrodinámica en un estanque circular de uso acuícola

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo caracterizar una función matemática para la cuantificación de tiempos de mezcla en estanques circulares utilizados en acuicultura. El método utilizado considera la aplicación de un análisis dimensional estimado a través del teorema de Buckingham. Los resultados del análisis dimensional se combinan con un estudio experimental que registra los tiempos de mezcla para varios estanques circulares sometidos a distintas condiciones de flujo. Los experimentos se realizaron en el Laboratorio de Biotecnología e Ingeniería Acuícola de la Universidad Católica de la Santísima Concepción. Se estudiaron tres estanques circulares de distintos diámetros sometidos a distintas inyecciones de caudal, inyectado por medio de dos dispositivos diferentes denominados eductores. Como resultado se presentan dos ecuaciones que indican el tiempo de mezcla para cada dispositivo eductor utilizado en función del diámetro del estanque, la altura del agua y el caudal de inyección. Las regresiones aplicadas indican un buen ajuste de los resultados para ambos eductores, con una variabilidad promedio de los datos de 3.7% en el tiempo de mezcla final del estanque. Se determinó que el eductor más pequeño tiene la capacidad de producir menores tiempos de mezcla, pero ésta está limitada a un tamaño crítico del estanque de 1.93m de diámetro. Puesto que para estanques de mayor diámetro el eductor de mayor tamaño ofrece mejores resultados en los tiempos de mezcla.