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.

In the present research project, a general diagnosis of the system used by the Technical University of Cotopaxi to treat wastewater from the Salache campus was carried out, for this reason, the main objective was to simulate the hydraulic behavior through a computational fluid model (CFD) in the ana...

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מחבר ראשי: Caiza Quispe, Yajaira Katerine (author)
מחברים אחרים: Zambrano Cárdenas, Julio Bladimir (author)
פורמט: bachelorThesis
שפה:spa
יצא לאור: 2022
נושאים:
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description In the present research project, a general diagnosis of the system used by the Technical University of Cotopaxi to treat wastewater from the Salache campus was carried out, for this reason, the main objective was to simulate the hydraulic behavior through a computational fluid model (CFD) in the anaerobic decomposition system of the campus. Regarding to the methodology applied to perform the analysis, it was necessary to apply computational fluid modeling methods where pre-processing, processing and post-processing techniques are applied (SALOME, OpenFoam and ParaView software). For which it was also necessary to obtain information on the variables that influence the modeling, such as the flow rate into the system (Q), of the values dissolved oxygen (DO) and chemical oxygen demand (COD) values. These last two values were obtained by laboratory analysis, and in the field the inflow was obtained using the volumetric method directly in a check box near the sanitation system, taking values every hour for eight hours in a day and three days in a week, thus obtaining values of instantaneous flow delivered and average flow. Subsequently, for the modeling and design of the meshes of each of the stages of the system, Salome software was used, for which the data and dimensioning obtained from the plans and the technical report were of vital importance for this process. Following this, for the computational simulation of the fluid in OpenFoam, default values were used, most of them based on Navier Stokes equations that give the main fundamentals on continuity and momentum. For the transport values we used solvers in OpenFoam with the RASS method which is used exclusively for turbulent flows. To visualize the results it was necessary to use a post-processing software, in this case ParaView, in which it was possible to observe the dynamics of the system in relation to the two variables chosen for the analysis. With respect to the velocity parameter (u) and taking into account the low inlet flow rate, the short circuits were more evident during the first minutes of filling stage 1, and later it was taking a less turbulent aspect and with less presence of vortices. Likewise, in relation to the water passage parameter (alphawater), the result was a slow filling time in stages 2 and 3, thus directly affecting the dissolved oxygen present in the wastewater and at the same time reducing the efficiency of the treatment. It was concluded that the system design was oversized for the conditions of the Salache campus, since it was evident that the flow rate was insufficient to meet the expectations that were raised during the design and construction of the decomposition system.
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For which it was also necessary to obtain information on the variables that influence the modeling, such as the flow rate into the system (Q), of the values dissolved oxygen (DO) and chemical oxygen demand (COD) values. These last two values were obtained by laboratory analysis, and in the field the inflow was obtained using the volumetric method directly in a check box near the sanitation system, taking values every hour for eight hours in a day and three days in a week, thus obtaining values of instantaneous flow delivered and average flow. Subsequently, for the modeling and design of the meshes of each of the stages of the system, Salome software was used, for which the data and dimensioning obtained from the plans and the technical report were of vital importance for this process. Following this, for the computational simulation of the fluid in OpenFoam, default values were used, most of them based on Navier Stokes equations that give the main fundamentals on continuity and momentum. For the transport values we used solvers in OpenFoam with the RASS method which is used exclusively for turbulent flows. To visualize the results it was necessary to use a post-processing software, in this case ParaView, in which it was possible to observe the dynamics of the system in relation to the two variables chosen for the analysis. With respect to the velocity parameter (u) and taking into account the low inlet flow rate, the short circuits were more evident during the first minutes of filling stage 1, and later it was taking a less turbulent aspect and with less presence of vortices. Likewise, in relation to the water passage parameter (alphawater), the result was a slow filling time in stages 2 and 3, thus directly affecting the dissolved oxygen present in the wastewater and at the same time reducing the efficiency of the treatment. It was concluded that the system design was oversized for the conditions of the Salache campus, since it was evident that the flow rate was insufficient to meet the expectations that were raised during the design and construction of the decomposition system.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 expectativaEcuador, Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC)Ágreda Oña, José Luis2023-05-15T16:35:49Z2023-05-15T16:35:49Z2022-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis95 páginasCaiza Quispe Yajaira Katerine, Zambrano Cárdenas Julio Bladimir (2022); 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. UTC. Latacunga. 95 p.PC-002450http://repositorio.utc.edu.ec/handle/27000/10205spahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ec/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Técnica de Cotopaxiinstname:Universidad Técnica de Cotopaxiinstacron:UTC2023-05-16T08:00:48Zoai:oai:repositorio.utc.edu.ec:27000:27000/10205Institucionalhttp://repositorio.utc.edu.ec/Universidad públicahttps://www.utc.edu.ec/..Ecuador...opendoar:02025-01-26T03:45:41.470182Repositorio Universidad Técnica de Cotopaxi - Universidad Técnica de Cotopaxitrue
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