Modelación computacional de mezcla de cloro residual en agua para nudos en redes de distribución de agua potable utilizando CFD

"Por años el cloro ha sido utilizado como un indicador de calidad del agua potable a lo largo de las redes de distribución dada su eficiencia en el control de microorganismos potencialmente patógenos. Sin embargo, desde los años 70 se han realizado estudios asociando al cloro con la formación de productos de desinfección (DBPs) y su potencial carcinogénico. Lo anterior hizo que el monitoreo del cloro en las redes de distribución se volviera un tema de gran importancia. Para lograr esto, se desarrollaron programas como EPANET, que modela la distribución del cloro bajo el supuesto de mezcla completa a pesar de que, desde 1991 el supuesto de mezcla completa ha sido altamente cuestionado. Teniendo esto en cuenta, siguiente proyecto se buscó determinar la fracción de masa de cloro en diferentes configuraciones de nudos de la red de distribución de agua potable, por medio de modelos numéricos en CFD; comparando los resultados con pruebas colorimétricas y de sensores en laboratorio desarrollados en los proyectos de Cotes 2015 y Martínez 2018. Como resultados generales, En todos los casos se obtuvieron curvas de fracción de masa a la salida de los nudos con crecimientos descritos por funciones potenciales y exponenciales inversas. Por otro lado, se encontró que, al evaluar cada configuración, las nuevas simulaciones presentaron una mayor precisión que pruebas colorimétricas respecto a los valores reales medidos en el laboratorio; con pequeñas diferencias a bajas relaciones de números de Reynolds. De igual manera, estas simulaciones son altamente sensibles a las calibraciones realizadas con los datos experimentales, de manera que en los casos en los que no se cuenta con mediciones directas de cloro, no se puede evaluar la validez de modelo. Finalmente, se obtuvo que análisis colorimétricos realizados en el programa imageJ con un mallado de color tipo YUV permite reducir el error asociado a este tipo de pruebas."-- Tomado del Formato de Documento de Grado.

"For years, chlorine has been used as an indicator of drinking water quality throughout the distribution networks given its efficiency in the control of potentially pathogenic microorganisms. However, since the 70s, studies have been carried out associating chlorine with the formation of disinfection products (DBPs) and their carcinogenic potential. This made the monitoring of chlorine in distribution networks an issue of great importance. To achieve this, programs such as EPANET were developed; these programs model the distribution of chlorine under the assumption of complete mixing, although, since 1991, the assumption of complete mixing has been highly questioned. Considering this, the next project was to determine the chlorine mass fraction in different configurations of drinking water distribution network nodes, using numerical models in CFD; then, comparing the results with colorimetric tests and laboratory sensors developed in the projects of Cotes 2015 and Martinez 2018. As general results, in all cases, mass fraction curves were obtained at the exit of the nodes with increases described by reverse potential and exponential functions. On the other hand, it was found that, when evaluating each configuration, the new simulations presented a greater precision than colorimetric tests compared to the real values measured in the laboratory, with small differences at low ratios of Reynolds numbers. Similarly, these simulations are highly sensitive to the calibrations made with the experimental data, so in cases where direct measurements of chlorine are not available, the validity of the model cannot be evaluated. Finally, it was found that colorimetric analyzes carried out in the imageJ program with a YUV color meshing allow reducing the error associated with this type of tests."-- Tomado del Formato de Documento de Grado.

Ingeniero Ambiental

Pregrado