Examinando por Autor "Zapata Rivera, Andrés Mauricio"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un modelo ecológico del flujo de energía para el análisis de los procesos de descontaminación de un ecosistema acuático construido.
    (Universidad del Valle, 2016) Peña Varón, Miguel Ricardo; Sanabria, Irma Janeth; Morales, Sara Victoria; Zapata Rivera, Andrés Mauricio; Grupo de Investigación Saneamiento Ambiental (GISAM); Grupo de Investigación de Procesos Avanzados para Tratamientos Químicos y Biológicos (GAOX)
    Los modelos que usa técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional, han permitido innovar y mejorar el diseño y funcionamiento de los sistemas lagunares para el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, estos modelos no han incluido la transferencia de energía, el cual está directamente relacionada con la producción primaria y el ensamblaje ecológico del ecosistema. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue desarrollar y validad con datos experimentales de temperatura, un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional que involucró el flujo y la transferencia de energía en una laguna facultativa secundaria en el municipio de Ginebra - Valle del Cauca (Colombia).
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo CFD para caracterizar la hidrodinámica de un floculador hidráulico tipo alabama en la PTAP "El Arroyo" localizada en Santander de Quilichao
    (Universidad del Valle, 2019) Gonzalías Manjarrés, Alexander; Zapata Rivera, Andrés Mauricio; Grueso Vanegas, José Ramón
    En el presente trabajo, se llevó acabo la caracterización hidrodinámica del floculador dos de la PTAP EL Arroyo del municipio de Santander de Quilichao - Cauca, se realizó la evaluación experimental mediante un ensayo de trazadores y la simulación CFD en tres dimensiones (3D) utilizando un enfoque Euleriano junto con un modelo "Viscous - estándar k-ε " modelo de turbulencia. Con el fin de ver ¿Cuál es la relación entre la hidrodinámica del fluido y la eficiencia del floculador hidráulico? Inicialmente se realizaron las mediciones de la estructura para obtener información de primera mano, posteriormente se evaluó experimentalmente el floculador mediante un ensayo de trazadores para tres caudales de operación de la planta de 180, 230, 250 l.s-1. Luego se simularon los tres escenarios operativos a través de la Dinámica Computacional de Fluidos. Los modelos se desarrollaron usando el software Ansys Inc. Fluent® (V.16.1) en una estación de trabajo Dell Precision TX3500. Se obtuvieron 20795 elementos hexaédricos usando el software Ansys Inc® modo meshing software (V.16.0). Los resultados permitieron establecer que el floculador dos opera en condiciones que afectan su desempeño desde el punto de vista hidrodinámico, funciona como un reactor no ideal presentando un flujo mezclado con tendencia a flujo pistón, además, existen cortos circuitos y zonas muertas. Los resultados de la simulación evidenciaron las condiciones de la prueba experimental ya mencionadas, añadiendo que la modelación permitió ver las zonas donde se encontraban las condiciones adversas y conocer más a fondo datos hidráulicos de la unidad en su interior. De acuerdo con lo encontrado en este estudio se deben tomar medidas a corto, mediano y largo plazo, como el cierre de las ventanas de limpieza durante la operación, evitar los cambios bruscos de caudal debido a la sensibilidad en la unidad, la instalación de codos de dirección del flujo, que tengan en el extremo una platina de orificio que pueda ser cambiado a voluntad con el fin de modificar el gradiente y, hacer un análisis más exhaustivo del modelo CFD para esta unidad con el objeto de evaluar las mejoras y obtener una mejor aproximación del comportamiento del floculador.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo termodinámico para analizar procesos de biorremediación en un ecosistema acuático construido caso laguna facultativa para depuración de aguas residuales municipales.
    (2019-09-16) Zapata Rivera, Andrés Mauricio; Peña Varón, Miguel Ricardo (Director de Tesis o Trabajo de Grado)
    Las lagunas facultativas son ecosistemas acuáticos construidos con el propósito de descontaminar aguas residuales. Estas, son sistemas de tratamiento de bajo costo, fácil operación y mantenimiento por lo que son ampliamente utilizadas en países en desarrollo, especialmente aquellos ubicados en zonas tropicales donde hay disponibilidad de radiación solar en cualquier época del año. Su diseño debe favorecer el desarrollo de una amplia variedad de microorganismos y procesos físicos, químicos y biológicos que al interrelacionarse favorecen la depuración de las aguas contaminadas. Esto, ha cautivado la atención de los investigadores quienes han buscado entender cómo se desarrollan los procesos de biorremediación en este tipo de ecosistemas. Para ello, se han desarrollado herramientas como los modelos computacionales, especialmente aquellos que involucran técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en ingles). Los modelos CFD han sido una de las herramientas más utilizadas en los últimos 20 años y han permitido representar fenómenos como la hidrodinámica de la laguna y la transformación de algunas especies químicas asociadas a los ciclos del carbono y nitrógeno. Recientemente, se han comenzado a acoplar modelos CFD y ecológicos con el objetivo de obtener una mejor representación de este tipo de ecosistemas. Por lo anterior, en esta investigación, se construyeron dos modelos CFD en 3 dimensiones de una laguna facultativa secundaria, usada para descontaminar las aguas residuales del municipio de Ginebra - Valle del Cauca - Colombia. Los modelos se desarrollaron usando el software ANSYS Inc. Fluent® (V.16.1) en una estación de trabajo Dell Precisión TX3500. Se empleó el método de volúmenes finitos dividiendo el dominio computacional en 161890 elementos hexagonales, usando el software Ansys Inc® ICEM CFDTM meshing software (V.16.0). Uno de los modelos CFD fue un modelo monofásico, el cual incluyó agua como fluido. El otro modelo, fue un modelo bifásico que incluyó además del agua los sólidos suspendidos del afluente. El campo hidrodinámico de ambos modelos fue validado con dos estudios experimentales de trazadores utilizando el trazador Rodamina WT (RWT). Con el modelo bifásico se simuló el fenómeno de transporte de sólidos en la laguna, la penetración de la radiación solar incidente en el cuerpo de agua, el efecto del viento en la superficie, la transferencia de calor a través de las paredes circundantes, los perfiles de temperatura transversal y longitudinal y el transporte de un contaminante orgánico persistente. Este contaminante correspondió al retardante de llama BDE 99 el cual se seleccionó porque se identificó su presencia en el afluente de la laguna. El fenómeno de transporte de sólidos se validó con datos experimentales de la concentración de sólidos suspendidos. Los fenómenos de transferencia de energía con datos experimentales de temperatura y el transporte del retardante de llama con datos experimentales de la concentración del BDE 99. Estos últimos fueron medidos en el laboratorio del Grupo de Investigación en Contaminación Ambiental por Metales y Plaguicidas (GICAMP) de la Universidad del Valle. Como complemento a los modelos CFD se construyó un módulo ecológico para representar el calor de reacción de los procesos de biorremediación de amonificación, nitrificación, fotosíntesis y respiración. Para ello, las correlaciones entre variables ecológicas se construyeron utilizando un artificio estadístico conocido como modelos lineales mixtos generalizados. Estos, fueron implementados en el software Stella by Isee System. Los modelos lineales mixtos generalizados se construyeron siguiendo una estrategia que describe la relación entre una variable respuesta y una o varias variables explicativas. Con estos modelos y gracias a la incorporación de factores fijos y aleatorios se intentó dar cuenta de la complejidad del ecosistema estudiado, haciéndola más próxima a la realidad.