Effects of water inlet configuration in a service reservoir applying CFD modelling

Efecto de la configuración de entrada de agua en un tanque de compensación aplicando modelación CFD

En este estudio se evaluó mediante simulación numérica la influencia del cambio en la configuración de entrada de agua sobre el patrón de flujo, condiciones de mezcla y decaimiento del cloro residual libre en un tanque de compensación de una red de distribución de agua potable. Se establecieron cuatro escenarios, tres presentaron diferencias en el nivel de agua y velocidad de flujo y el cuarto escenario evaluó la influencia de la configuración de entrada, el flujo de momento y nivel del agua sobre las condiciones hidrodinámicas en el tanque de compensación. La distribución de cuatro boquillas de 152,4mm de diámetro fue identificada como una medida viable para preservar la calidad del agua en este tipo de estructuras hidráulicas.

Introducción

La modelización CFD se ha aplicado ampliamente en la ingeniería mecánica y la industria aeronáutica por ser una herramienta valiosa, no sólo para entender la dinámica de los fluidos sino también para reducir los costes asociados (Laín y Aliod, 2000). Esta herramienta ha ganado aceptación en la ingeniería ambiental; específicamente en la industria del agua de abastecimiento, el CFD se está aplicando principalmente para la evaluación y optimización de los procesos de desinfección en reactores comúnmente ubicados al final del tren de tratamiento de agua (Angeloudis et al., 2014; Zhang et al., 2014a). Para el propósito de este trabajo, es necesario diferenciar entre los reactores de desinfección y los tanques de almacenamiento de agua; los primeros están diseñados principalmente para inactivar microorganismos potencialmente dañinos para la salud pública, donde el tiempo de contacto y la dosis de desinfectante son variables importantes de diseño y operación. Los tanques de almacenamiento se refieren a las estructuras ubicadas en la red de distribución y sus funciones son proporcionar un volumen de almacenamiento de agua para atender eventos de incendio y absorber picos de demanda de agua. En particular, los depósitos de servicio son tanques de almacenamiento situados en los puntos más altos de la zona geográfica que compensan adicionalmente la presión hidráulica en la red, especialmente cuando ésta se suministra mediante bombeo desde la instalación de tratamiento de agua, lo que implica una fluctuación del nivel del agua.

Tradicionalmente, los tanques de almacenamiento de agua potable se han diseñado y construido para cumplir con las funciones hidráulicas. Durante la década de 1990, la investigación sobre la calidad del agua en el interior de los tanques de almacenamiento cobró interés y se desarrollaron algunos enfoques para encontrar las condiciones hidráulicas predominantes dentro de ellos con el fin de inferir su efecto sobre la calidad del agua.