Simulación del flujo en CFD a través de un desarenador de doble pantalla perforada y uno de doble pantalla lisa en ANSYS FLUENT | Simulation of the flow through a sand trap of perforated double screen and a smooth double screen in ANSYS FLUENT

La dinámica computacional de fluidos (CFD) es una herramienta que permite simular y observar el comportamiento de cualquier fluido, basado en un análisis físico, hidráulico e hidrodinámico. Esta investigación analiza el comportamiento del flujo en un desarenador, la cual es una estructura que se emplea para remover partículas de arena de un tamaño mínimo de 0.10 mm, previo al tratamiento en una planta potabilizadora. El objetivo de este estudio es determinar la mayor eficiencia entre dos desarenadores, uno de doble pantalla lisa y otro de doble pantalla perforada (con difusores), a partir de la simulación y el análisis del comportamiento del flujo al interior de cada unidad propuesta. La metodología empleada, comprende el diseño tradicional de cada unidad basada en el modelo de Hazen y la ley de viscosidad de Stokes, para posteriormente llevar a cabo la simulación del modelo numérico a partir de ANSYS FLUENT (pre-procesamiento, el procesamiento y el post-procesamiento). El resultado muestra que el desarenador de doble pantalla perforada genera una eficiencia de remoción del 78%, mientras que el de doble pantalla lisa presenta una del 28%. Además, se proponen otras cuatro unidades de pantallas intercaladas, en estos casos se observan eficiencias hasta del 50% y se demuestra que es necesario implementar como mínimo dos pantallas perforadas (con difusores) para garantizar una eficiencia superior al 70%.

Computational fluid dynamics (CFD) is a tool that allows to simulate and observe the behaviour of any fluid, based on a physical, hydraulic and hydrodynamic analysis. This research analyses the behaviour of the flow in a sand trap, which is a structure used to remove sand particles with a minimum size of 0.10 mm, prior to treatment in a drinking-water plant. The objective of this study is to determine the highest efficiency between two sand traps, one with a double smooth screen and the other with a double perforated screen (with diffusers), based on the simulation and analysis of the behaviour of the flow inside each proposed unit. The methodology used includes the traditional design of each unit based on Hazen's model and Stokes viscosity law, to later carry out the simulation of the numerical model from ANSYS FLUENT (pre-processing, processing and post -processing). The result shows that the perforated double screen sand trap generates a removal efficiency of 78%, while the smooth double screen 28%. In addition, other four units of interleaved screens are proposed, in these cases efficiencies of up to 50% are observed and it is shown that it is necessary to implement at least two perforated screens (with diffusers) to guarantee an efficiency greater than 70%.