Dinámica de fluidos computacional (CFD) en el sector de la depuración de aguas residuales

La dinámica de fluidos computacional, o CFD, (del inglés Computational Fluid Dynamics) es una disciplina de la ingeniería que se ocupa de modelar, simular y analizar principalmente los fenómenos llamados termofluidodinámicos, que involucran el movimiento de fluidos, la transferencia de calor y muchos otros fenómenos.

Gracias a la CFD, los ingenieros e investigadores pueden estudiar el comportamiento de los fluidos de forma precisa y detallada, predecir el rendimiento de un sistema y optimizar su funcionamiento.

El objetivo principal de la CFD es predecir el comportamiento de los fluidos en diferentes condiciones, como la velocidad del flujo, la presión, la temperatura, la distribución de concentración de una sustancia disuelta, la turbulencia y la formación de vórtices.

La CFD utiliza una combinación de física, matemáticas, informática y técnicas de simulación numérica para resolver ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento de los fluidos.

Las ecuaciones que rigen el movimiento de los fluidos son las ecuaciones de Navier-Stokes, que describen el comportamiento de un fluido viscoso en un campo de fuerzas.

Para resolver las ecuaciones, la CFD utiliza un conjunto de métodos numéricos, discretizando un dominio tridimensional del problema en una cuadrícula de puntos o celdas, esto se llama malla y representa el dominio fluido computacional en el que se resuelve el problema.

La resolución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes se obtiene mediante el uso de análisis numérico, algoritmos de iteración y aproximación numérica, como el método de diferencias finitas, el método de elementos finitos o el método de volúmenes finitos.

En particular, para SCM, la CFD representa una herramienta fundamental para mejorar la eficiencia de sus sistemas, optimizando los perfiles de las hélices y de las hidráulicas más complejas.

A través del análisis numérico de los flujos, es posible estudiar la dinámica de los fluidos dentro de las máquinas, identificando las áreas en las que se producen fenómenos de turbulencia o separación de los flujos.

Gracias a esta información, es posible mejorar el diseño de las hélices e hidráulicas, aumentando su eficiencia y reduciendo su consumo de energía.

La implementación de la CFD, por lo tanto, permite a SCM ofrecer a sus clientes máquinas cada vez más eficientes y de alto rendimiento, capaces de satisfacer todas las necesidades y demandas.

Gracias a la dinámica de fluidos computacional, SCM siempre puede estar a la vanguardia de la innovación tecnológica y la mejora de sus productos.

Dinámica de fluidos computacional (CFD) en el tratamiento óptimo del agua

La purificación de las aguas residuales es un proceso crucial que implica la eliminación de contaminantes, como patógenos, nutrientes y sustancias orgánicas, antes de su liberación en el medio ambiente.

La dinámica de fluidos computacional (CFD) se está volviendo cada vez más importante en la industria del tratamiento de agua, ya que los ingenieros pueden diseñar, analizar y optimizar plantas de tratamiento de aguas residuales, mejorar la eficiencia del proceso de tratamiento de aguas residuales, reducir los costos de diseño y operación de las plantas, y minimizar el impacto ambiental de las plantas.

El proceso de purificación de aguas residuales implica una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, como la sedimentación, la filtración, la desinfección y la biodegradación.

La CFD se puede utilizar para simular el flujo de aguas residuales dentro de la planta de tratamiento de aguas residuales, mejorando la comprensión del comportamiento del reactor e identificando las áreas en las que es necesario intervenir para mejorar el rendimiento.

En particular, la CFD se utiliza para el diseño y la optimización de reactores biológicos, que son el corazón de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Los reactores biológicos son tanques en los que las bacterias degradan la materia orgánica presente en el agua, transformándola en sustancias inorgánicas.

La CFD permite modelar el flujo de agua dentro del reactor biológico y la difusión de nutrientes y productos de degradación, lo que permite a los ingenieros comprender el comportamiento del reactor e identificar áreas en las que es necesario intervenir para mejorar su rendimiento.

El papel de la dinámica de fluidos computacional en sistemas de aireación, sedimentadores, filtros biológicos, reactores de oxidación y sistemas de mezcla

La dinámica de fluidos computacional también se utiliza para:

• optimizar los sistemas de aireación, que suministran el oxígeno necesario a las bacterias presentes en el reactor biológico para degradar la materia orgánica. Mediante el modelado del flujo de aire en el interior del reactor biológico, la CFD ayuda a los ingenieros a comprender cómo se distribuye el aire en el interior del reactor y a identificar las zonas en las que es necesario intervenir para mejorar su distribución;
• para evaluar la distribución del flujo y la velocidad de las partículas sólidas dentro de los sedimentadores, que se utilizan para separar los sólidos de las aguas residuales;
• diseñar y optimizar los filtros biológicos que se utilizan para eliminar sustancias orgánicas y nutrientes de las aguas residuales a través de la biodegradación;
• para el estudio del flujo de aire dentro de los reactores de oxidación utilizados para eliminar sustancias orgánicas de las aguas residuales a través de la oxidación química. La simulación del flujo de aire dentro del reactor permite optimizar la distribución del aire y la dispersión de los contaminantes;
• para el diseño y la optimización de los sistemas de mezcla, que se utilizan para mantener homogéneo el contenido del reactor biológico. Al modelar el flujo de agua dentro del reactor biológico, la CFD ayuda a los ingenieros a identificar las áreas en las que es necesario intervenir para mejorar la distribución del flujo y la mezcla.