Simulación del Flujo en Alternativas de Diseños de una Cámara de Cloración a Escala de Laboratorio para Evaluar la Mejora en los Indicadores de Eficiencia Hidráulica

Abstract

La cloración, por su efectividad y bajo costo, es el proceso más utilizado para la desinfección en el tratamiento de aguas residuales domésticas, previo vertido del efluente al cuerpo receptor. Las cámaras de contacto, donde sucede la desinfección, están diseñadas en base a la suposición de condiciones de flujo pistón que mantienen un tiempo de contacto mínimo de 15 minutos, según normas nacionales. Sin embargo, en las mismas aparecen zonas de recirculación y cortocircuito lo que resulta en un amplio rango de tiempos de permanencia. Es así que, posiblemente una porción del flujo no cumpla con dicho tiempo mínimo. Por ello, mejorar la eficiencia hidráulica para garantizar un tiempo de residencia mínimo es de suma importancia. Esto motivó el uso de la fluidodinámica computacional (CFD) para simular el flujo en diferentes diseños de una cámara de contacto a escala de laboratorio. En particular se utilizó la librería OpenFOAM(R). En cada diseño se analizaron los campos de velocidades y vorticidad, y el transporte de un escalar pasivo como trazador para derivar una curva de distribución del tiempo de residencia (RTD, por sus siglas en inglés). En base a los resultados se estimaron índices de eficiencia hidráulica (HEI’s, por sus siglas en inglés) que son derivados de las curvas RTD, y otros índices, que a partir del campo de velocidades permiten analizar la hidrodinámica local en zonas de recirculación y el desarrollo de atajos en el flujo. En consecuencia, para cada diseño se verificó la mejora (o decaimiento) en cada uno de los índices utilizados, y en base a criterios de normas nacionales e internacionales (por ejemplo, USEPA) se definió cual es el diseño que mejora de conjunto la eficiencia hidráulica de la cámara de contacto.