Diseño, construcción y evaluación de un sistema de cavitación hidrodinamica modelo placa multi orificios para el tratamiento de aguas industriales de curtiembre

Abstract

Esta investigación tiene como objetivo evaluar el comportamiento de un sistema de cavitación hidrodinámica con cargas contaminadas de efluentes de curtiembre. La investigación sigue las siguientes tres fases: diseño, modelamiento FEM y fabricación del reactor, modelamiento CFD del efecto de cavitación, procedimiento experimental y análisis de los parámetros físico, químicos y resultados. Los diferentes componentes necesarios para provocar una caída de presión son: sistema de inyección, tanque reactor y el sistema de acoplamiento por brida, todo este conjunto de componentes tiene dos tipos de carga actuantes vivas y muertas, ejercidas en la estructura, estas cargas son ingresadas en el modelado FEM, el cual concluye en una buena selección del perfil estructural, presentando deformaciones permisibles. La fabricación del reactor está divida en dos partes suministro de equipos eléctricos: variador de frecuencia, guarda motor, bomba centrifuga y fabricaciones en acero al carbono. El modelamiento CFD, está enfocado en el comportamiento del efecto de cavitación de tres tipos de placa orificio, primer tipo de placa A 18 orificios de 1.2 mm de diámetro, segundo tipo de placa B 14 orificios de 1.6 mm de diámetro y tercer tipo de placa C 8 orificios de 2 mm de diámetro. La presión de vapor, la velocidad de orificio y la generación de vapor son las variables que se obtienen por el modelamiento de mecánica de fluidos. El proceso experimental es desarrollado con efluentes de curtiembre de la ciudad de Arequipa, para lo cual se realiza la obtención del efluente y pruebas experimentales. Obtención del efluente del sector Parque Industrial Rio Seco, 120 litros de efluente industrial de curtiembre de bovinos. Prueba experimental a condiciones de presión de trabajo (200 kPa, 400kPa y 600kPa), toma de muestras en tres intervalos de tiempo (10 min, 20 min y 30 min), con dos corridas de muestreo (tipo de placa, tiempo y presión). El análisis de parámetros físicos (temperatura, velocidad y presión, siendo de vital importancia el número de cavitación (Cv) para la operación deseada), parámetros químicos vi (demanda química de oxígeno, turbidez y potencial de hidrogeno), análisis y comparación de los resultados de modelamiento CFD con el procedimiento experimental, dando como resultado un mejor comportamiento de la placa A y B a presión trabajo 600kPa, degradando un 82% y 61% respectivamente y un valor inferior al valor máxima admisible de la calidad de agua en verter a alcantarillados.