Análisis y Simulación del Comportamiento Hidráulico del Sistema de Descomposición Anaeróbica mediante Dinámica Computacional de Fluidos del Campus Salache de la Universidad Técnica de Cotopaxi, Cantón Latacunga, Provincia de Cotopaxi, Periodo 2022.

Abstract

En el presente proyecto de investigación se llevó a cabo un diagnóstico general del sistema con el que cuenta la Universidad Técnica de Cotopaxi para tratar las aguas residuales del campus Salache, por tal razón se estableció como objetivo principal, simular el comportamiento hidráulico a través de un modelo computacional de fluidos (CFD) en el sistema de descomposición anaeróbica de dicho campus. En cuanto a la metodología aplicada para efectuar el análisis, fue necesario aplicar métodos de modelación computacional de fluidos en donde se aplican técnicas de pre-procesamiento, procesamiento y post-procesamiento (software SALOME, OpenFoam y ParaView). Para lo cual también fue necesario obtener información sobre las variables que influyen en el modelamiento, como fue el caso del caudal de ingreso al sistema (Q), de los valores de oxígeno disuelto (OD) y demanda química de oxígeno (DQO). Estos dos últimos valores se obtuvieron mediante análisis de laboratorio, y en campo se obtuvo el caudal de ingreso utilizando el método volumétrico de manera directa en una caja de revisión cercana al sistema de saneamiento, tomando valores cada hora durante ocho horas en un día y tres días en una semana, obteniendo así valores de caudal instantáneo entregado y de caudal medio. Posteriormente para el modelado y diseño de las mallas de cada una de las etapas del sistema se utilizó software Salome, para lo cual los datos y dimensionamientos que se obtuvieron de los planos y la memoria técnica que fueron de vital importancia para este proceso. Seguido de esto, para la simulación computacional del fluido en OpenFoam, se utilizó valores predeterminados, la mayoría de ellos en base a ecuaciones de Navier Stokes que dan los fundamentos principales sobre continuidad y momento. Para los valores de transporte se usaron solucionadores en OpenFoam con el método RASS que se usa exclusivamente para flujos turbulentos. Para visualizar los resultados fue necesario utilizar un software de post-procesamieto en este caso ParaView, en el cual fue posible observar la dinámica del sistema con relación a las dos variables que se eligieron para el análisis. Con respeto al parámetro de velocidad (u) y tomando en cuenta al bajo caudal de ingreso, los cortocircuitos fueron más evidentes durante los primeros minutos de llenado de la etapa 1, y posteriormente fue tomando un aspecto menos turbulento y con menos presencia de vórtices. Así mismo, en relación al parámetro de paso del agua (alphawater), se tuvo como resultado un tiempo de llenado lento en las etapas 2 y 3, afectando así directamente al Oxígeno disuelto presente en el agua residual y a la vez reduciendo la eficiencia del tratamiento. Se concluyó que el diseño del sistema esta sobre dimensionado para las condiciones del campus Salache, ya que fue evidente que el caudal era insuficiente para cumplir con las expectativa