Estudio de sistemas de desodorización mediante...
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Estudio de sistemas de desodorización mediante modelización CFD e instrumentación
Javier Climent#jornadaolores2018
Introducción
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"Modelling CFD"
APLICACIONES CFD en EDAR
o Tanques de homogeneización
o Reactores biológicos
o Decantadores
o Digestores anaerobios
o Equipos desinfección UV
o Arquetas de reparto
o Desodorización
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Artículos publicados
"CFD + Wastewater"
Desodorización CFD
Pilares básicos para aportar soluciones
SIMULACIÓN / CONTROL DE
PROCESOS EDAR
Equipos
Técnicas
ELABORACIÓN DE
SUBMODELOS ESPECÍFICOS
DESARROLLO DE INSTRUMENTACIÓN
Introducción
Herramientas de Simulación
Herramientas específicas (FluidFlow) Hidráulica(Epanet)
Herramientas de Simulación Computacional de Fluidos (CFD)
Elaboración de un modelo CFD
1. GEOMETRÍA 2. MALLADO
3. CONDICIONES DE CONTORNO 4. RESULTADOS
Navier Stokes Eq.
3-D Unsteady
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H2S
(pp
m)
Sensor DRAGGER. Julio 2017
Sp1
Sp2
Olor perceptible
Irritación, molestias, etc.Seguro por 8h de exposición
20 ppm: irritaciones doloras (EPI)100 ppm: daño ojos, dificultad respiratoria (EPI)300 ppm: concentración inmediatamente peligrosa
Motivación
Entender funcionamiento de la desodorización (Edificio de pretratamiento)Elaborar metodología (GMP)
Objetivos
• Entender el funcionamiento del comportamiento de la sala
• Reproducir comportamiento ventilación general
(zonas muertas, gradientes, dispersión desde foco emisor contaminante, etc.)
• Corregir posicionamiento de los sensores fijos
• Eficiencia energética en sistema de desodorización
pozo
torres
tamices
Bombaselevación
Arenas/grasas
Caracterización de los focos emisores
Calibración y validación
• Desarrollo de sensores de bajo coste
• Medidas de concentración de H2S y T
• PUFFS intermitentes y de corta duración
• Disminuir frecuencia de muestreo de los equipos comerciales (5 minutos)
• Apoyo con anemómetro y máquina de humo
y = 1,4389x - 4,5438R² = 0,9042
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H2
S_Se
nso
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erci
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H2S_Sensor Prototipo I
Selección de los focos
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Tº (
ºC)
H2
S (p
pm
)
H2S
Tº
Realizar mediciones de concentración H2S
1 Rejas de desbaste y compuertas2 Cámara de elevación por bombeo3 Tamices de banda continua y compuertas4 Arqueta de reparto a los tamices5 Tamiz rotativo6 Concentrador de grasas7 Clasificador de arenas
8 Abertura en el canal de llegada al clasificador de arenas9 Contendor de solidos
Medidas de velocidad
Velocidad de aspiración del humo : 0,2 m/s aprox.
• Se necesita medir:
➢ Velocidades de emisión del gas oloroso
Caracterizar focos de emisión
Interior
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(pp
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Dia 9 Dia 10 Dia 11 Dia 12 Caudal biologico
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H2S
(pp
m)
Dia 25 Dia 19 Dia 20 Dia 21 Dia 22 Dia 23 Dia 24Exterior
Dificultad por establecer patrones de comportamiento dinámico
Medidas en foco 3 (Tamices) → Funcionamiento con Bombas de elevación
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(pp
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Medidas de 1 semana
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H2S
(pp
m)
Caracterizar focos de emisión
Sensor desarrollado
Sensor comercial
Resultados
o Necesidad de caracterizar los focos. Comportamiento intermitente
o Existe una relación con el funcionamiento de la EDAR (bombas de elevación)
o No se ha podido definir siempre un patrón de comportamiento
o Se puede estimar el comportamiento de la emisión
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ive
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Cau
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bio
logi
co (
m3
/h)
CAUDALBIOLÓGICO
Nivel decabecera
Tiempofuncionamiento bombas
Simulación CFD
CASOBaja
aspiración
Alta
aspiración
Baja aspiración +
ventilación natural
Alta aspiración +
ventilación natural
vH2S (foco 1, 3 y 5) [m/s] 0,1 0,1 0,1 0,1
vH2S (foco 6, 7 y 8) [m/s] 0,01 0,01 0,01 0,01
v_ aspiración rejilla [m/s] 0,23 4 0,23 4
v_puerta entrada [m/s] - - 2 2
o Reproducir emisión de los PUFFs de H2S durante 1 minuto
o Focos de forma independiente + ventilación natural
o A diferente velocidad según medidas experimentales
o Seguimiento durante 14 minutos
Simular diferentes escenarios
Simulación
Diferentes escenarios
➢ Ajustar las caídas en las torres de lavado
➢ Obtener el caudal actual del ventilador
Caudal de aspiración insuficiente
Conclusiones / Acciones futuras
Solución innovadora para interior de edificios mediante la combinación de:
o Herramientas de simulación CFD
o Medidas experimentales
o Sensores de mayor frecuencia
o Identificación y caracterización de los focos de emisión
➢Combinación de sistemas de extracción (localizada y general)
➢Caracterización de las aguas en origen
➢Control del sistema de desodorización