A limitação das leis de escala tradicionais
Na engenharia naval e hidráulica, os testes laboratoriais com modelos em escala reduzida utilizam tradicionalmente a lei de similaridade de Froude, que correlaciona as forças inerciais e gravitacionais do ambiente aquático. Contudo, no ambiente fechado dos tanques de cultivo, onde jatos nos cantos do tanque e um dreno central geram um forte vórtice, os efeitos viscosos associados ao número de Reynolds desempenham um papel decisivo. A pesquisa revelou que a intensidade da circulação do vórtice na escala real chega a ser 3,5 vezes maior do que a observada nos modelos de bancada, alterando profundamente o comportamento do fluxo.
Velocidade e autolimpeza favorecem o cultivo
Utilizando simulações numéricas avançadas de turbulência, os cientistas mapearam a distribuição tridimensional da água e as variações de pressão. Na escala real, a velocidade tangencial do vórtice foi três vezes superior à do modelo reduzido, enquanto o coeficiente de atrito diminuiu significativamente, garantindo menor perda de energia do sistema. Além disso, o gradiente de pressão no centro do tanque tornou-se muito mais acentuado na escala definitiva. Essa força hidráulica intensificada facilita o transporte contínuo de resíduos, como fezes e sobras de ração, diretamente para o dreno de fundo, melhorando a eficiência de autolimpeza.
Implicações diretas para a aquicultura offshore
Para o salmão-do-atlântico (Salmo salar), que necessita de correntes entre 0,3 m/s e 1,3 m/s para exercitar a musculatura e evitar comportamentos agressivos, os resultados alteram as premissas de projeto. O trabalho conclui que criar instalações baseando-se apenas em modelos físicos de laboratório leva a uma subestimativa severa das zonas adequadas para os peixes. Ao incorporar os efeitos do número de Reynolds no dimensionamento dos tanques, engenheiros e produtores podem projetar sistemas de bombeamento mais econômicos, seguros e plenamente ajustados às exigências biológicas da produção industrial.
Fonte: Scale effects on flow characteristics and hydrodynamic suitability for fish in aquaculture tanks
