Análisis del modelado de canales reducidos con OpenFOAM

OpenFOAM reduced channel modeling análisis

El artículo presenta los resultados de un proyecto de investigación de 2022 realizado en la Universidad Santo Tomás, centrado en el análisis de modelos de canales abiertos utilizando Openfoam con reducción de flujo multifásico, isotrópico, isotérmico, turbulento y en estado estacionario. Atendiendo a la necesidad de un tratamiento eficiente del agua potable, el estudio subraya la importancia de comprender los procesos hidrodinámicos y fisicoquímicos en las unidades de las plantas de tratamiento. Mediante simulaciones que reducen costes y permiten múltiples experimentos, la investigación pretende familiarizar a los lectores con herramientas para optimizar los sistemas de tratamiento convencionales, contribuyendo a la sostenibilidad medioambiental. El uso de solucionadores Openfoam en modelos complejos de turbulencia arroja resultados convergentes, proporcionando valiosas perspectivas para futuras investigaciones y mejorando la utilización institucional de Openfoam para abordar las complejidades de los sistemas de transporte de agua.

1. INTRODUCCIÓN

Suplir la demanda creciente de agua para consumo humano es posible por medio del tratamiento eficiente de este recurso cuando se realiza de forma sencilla, económica y eficiente. Esto debido a la importancia de la importancia de la calidad del agua que puede medirse teniendo en cuenta distintos parámetros para cuantificar el grado de alteración de sus cualidades, se genera, entonces, un índice de calidad de agua que integra información de varios parámetros que se analizan para determinarla [3] y es-tablecer el tipo de tratamiento que se requiere, y para que el tratamiento sea eficiente, 

4Análisis de modelaciones de canal abierto con reducción en OpenFOAMIngeniería Solidariae-ISSN 2357-6014 / Vol. 19, no. 2 / may-august 2023 / Bogotá D.C., ColombiaUniversidad Cooperativa de Colombiase debe conocer detalladamente la hidrodinámica y los procesos fisicoquímicos de las diferentes unidades que componen las plantas de tratamiento. La mecánica de fluidos ha buscado investigar y desarrollar modelos matemá-ticos que describan el comportamiento hidrodinámico de los fluidos con el fin de operar, optimizar y diseñar los sistemas de la manera más económica y eficiente en consumo de energía [1]. Con el avance de las tecnologías se ha podido utilizar programas que asisten en la búsqueda de soluciones a estos modelos extensos. La dinámica computacional de fluidos (cfd, por sus siglas en inglés) modela parámetros hidráulicos como la velocidad, presión y tirante de agua, por medio de la integración de las ecuaciones de Euler para fluidos viscosos y Navier-Stokes, respecto a los mo-delos de conservación de energía, masa y momentum. Openfoam, por otro lado, es un  softwarecfd de acceso público y que trabaja bajo el sistema operativo Linux, ejecutable en Windows por medio de Ubuntu, usa solucionadores en el lenguaje de programación C++ para resolver estas ecuaciones de conservación antes menciona-das. El software usa un método tensorial y el método de volúmenes finitos, los cuales pueden ser revisados al detalle en Moukalled et al. [1].