Estudio de chorros turbulentos con modelos cfd: aplicación en el diseño de emisarios submarinos
- Autores: Javier García Alba
- Directores de la Tesis: José Antonio Revilla Cortezón (dir. tes.), César Álvarez Díaz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Juanes de la Peña (presid.), Andrés García Gómez (secret.), Enrique Peña (voc.), Kalin Nikolov Koev (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Un emisario submarino es una tubería o túnel para descargar en el mar aguas residuales urbanas e industriales, procedentes de sistemas de saneamiento, aguas de refrigeración de instalaciones industriales o salmueras de plantas desalinizadoras.
El aumento en el número de vertidos por emisario de aguas residuales y de aguas de rechazo provenientes de las desaladoras, ha propiciado el desarrollo de herramientas para estudiar los saneamientos y en particular los emisarios submarinos.
En la actualidad, este tipo de vertidos se analiza mediante modelos semiempíricos, nacidos del trabajo en los últimos 60 años de diversos investigadores. Estas metodologías asumen numerosas simplificaciones en su desarrollo, como la existencia de fondo plano, geometrías simples, sistema de vertido único y la no interacción con el contorno. Todas ellas, se encuentran implementadas en paquetes informáticos como son los modelos VISUAL PLUMES, CORMIX o VISJET, que se encuentran entre los modelos existentes más utilizados para el estudio de la dilución inicial.
La dinámica de fluidos computacional (CFD), resuelve numéricamente las ecuaciones que gobiernan el movimiento de los fluidos, permitiendo desechar todas las simplificaciones necesarias en los modelos semiempíricos.
Estas técnicas permitirán aunar en una simulación continua los conceptos de campo cercano y campo lejano.
Del estado del conocimiento de estos modelos, se ha optado por usar FLUENT para la realización de esta tesis por la idoneidad de sus características para el desarrollo de la misma.
La aplicación de los códigos CFD, no es habitual en los fenómenos de dilución inicial en emisarios submarinos y existe bastante escepticismo sobre su uso por los profesionales de la materia, principalmente por la escasez de datos reales disponibles, la incontrolabilidad de los mismos y su alto coste.
Sin embargo, la definición de la zona de mezcla y la conexión entre campo cercano y lejano atraen fuertemente la atracción de los investigadores ya que su conexión no es modelada de forma continua y su solución requiere de un gran conocimiento de la hidrodinámica del problema.
Por todo ello, en esta tesis se propone como meta general el estudio de emisarios submarinos mediante mecánica de fluidos computacional.
Para ello, se analizará la mecánica de chorros y plumas y las herramientas matemáticas de análisis de los fenómenos de dilución inicial. Se propondrá el uso de técnicas CFD mediante el software genérico FLUENT y se analizará su aplicación práctica mediante la realización de un abanico de casos, que se validarán con datos experimentales. No se trata tanto de comprobar la valía del código FLUENT, que ya la tiene bien contrastada, sino de aplicar las técnicas CFD a un tema en el que, como se ha comentado, han sido poco utilizadas hasta ahora.
