CFD

Dada la necesidad de mejorar la eficiencia energética en ciudades, en los últimos años han aparecido desarrollos de dispositivos para el aprovechamiento de energía disipada en las redes de distribución de agua urbana; sin embargo, el diseño de estos dispositivos se ha realizado con métodos de ensayo y error o a partir de la teoría básica de diseño de turbomáquinas, llevando a diseños poco eficientes en principio o a un excesivo trabajo numérico-experimental. En esta tesis doctoral se busca desarrollar un procedimiento de diseño para la sustitución de válvulas de reducción de presión en redes de distribución de agua urbana, el cual incluya la teoría avanzada de diseño de turbomáquinas con el fin de reducir los costes experimentales y numéricos relacionados con la concepción de estos dispositivos.

Se entiende por teoría básica de diseño de turbomáquinas aquella que se basa en las hipótesis de: flujo uniforme, unidimensional, guiado perfecto y sin viscosidad. Se entiende por teoría avanzada de diseño de turbomáquinas aquella que levanta las hipótesis de la teoría básica e incluye la descripción matemática de la capa límite formada por efectos viscosos, sin la utilización de simulaciones numéricas de dinámica de fluidos CFD.

El objetivo de este trabajo es mejorar la fluidodinámica de las instalaciones empleadas en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs), lo que contribuirá a un ahorro energético y económico en el proceso de depuración.

En el diseño tradicional de instalaciones de depuración, a pesar de tener una importante influencia en el proceso de depuración, no se tenían en cuenta los fenómenos fluidodinámicos que ocurren en el reactor, debido principalmente a la dificultad para analizarlos. Sin embargo, en los últimos años, debido al aumento en la capacidad de cálculo de los ordenadores, la mecánica de fluidos computacional (Computational Fluid Dynamic, CFD) ha experimentado un importante desarrollo, demostrando ser una herramienta eficaz para modelizar los fenómenos fluidodinámicos que ocurren en los reactores de las EDARs.

En esta tesis doctoral se desarrollarán modelos numéricos de dos instalaciones usadas en la depuración de aguas residuales: reactor biológico de fangos activos y canal de desinfección ultravioleta. Una vez desarrollados los modelos numéricos, se realizarán modificaciones a las instalaciones originales con el fin de conseguir una mejora del proceso. Se llevará a cabo una validación experimental de cada uno de los modelos numéricos mediante la toma de medidas experimentales en plantas reales.