Validación de modelos hidrodinámicos de tres modelos topológicos de lagunas facultativas secundarias

ResumenSe desarrolló una metodología para analizar las condiciones de frontera, el tamaño de la malla y el modelo de turbulencia más ajustado de un modelo matemático de la mecánica computacional de fluidos, (CFD, computational fluid mechanics) que explicara el comportamiento hidrodinámico de topologías de lagunas facultativas secundarias, LFS, construidas a escala piloto: laguna convencional, LC, laguna bafles, LB y laguna bafles-mallas, LBM. Para la validación se realizaron estudios de dispersión en campo, tomando muestras al interior y a la salida de las unidades piloto, la información se utilizó para llevar a cabo simulaciones de los modelos CFD de las tres topologías. Los tamaños de malla evaluados variaron entre 500,000 y 2,000,000 de elementos. La condición de frontera en superficie Pared mostró un buen comportamiento cualitativo y el modelo de turbulencia κ–ε Low Reynolds arrojó buenos resultados. La biomasa contenida en LFS genera interferencias sobre los estudios de dispersión y debe considerarse en la evaluación del modelado CFD, los tiempos de inyección del trazador, su concentración a la entrada, el efecto del viento sobre los modelos CFD y los caudales adoptados como base para el modelado son parámetros que deben tenerse en cuenta para la validación y calibración de los modelos CFD.

A methodology was developed to analyze boundary conditions, the size of the mesh and the turbulence of a mathematical model of CFD, which could explain hydrodynamic behavior on facultative stabilization ponds, FSP, built to pilot scale: conventional pond, CP, baffled pond, BP, and baffled-mesh pond, BMP. Models dispersion studies were performed in field for validation, taking samples into and out of the FSP, the information was used to carry out CFD model simulations of the three topologies. Evaluated mesh sizes ranged from 500,000 to 2,000,000 elements. The boundary condition in Pared surface-free slip showed good qualitative behavior and the turbulence model κ–ε Low Reynolds yielded good results. The biomass contained in LFS generates interference on dispersion studies and should be taken into account in assessing the CFD modeling, the tracer injection times, its concentration at the entrance, the effect of wind on CFD, and the flow models adopted as a basis for modeling are parameters to be taken into account for the CFD model validation and calibration.