estudio de sistemas de desodorización mediante...

25
Estudio de sistemas de desodorización mediante modelización CFD e instrumentación Javier Climent #jornadaolores2018

Upload: others

Post on 12-Jan-2020

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Estudio de sistemas de desodorización mediante modelización CFD e instrumentación

Javier Climent#jornadaolores2018

Introducción

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000Artículos publicados

"Modelling CFD"

APLICACIONES CFD en EDAR

o Tanques de homogeneización

o Reactores biológicos

o Decantadores

o Digestores anaerobios

o Equipos desinfección UV

o Arquetas de reparto

o Desodorización

0

50

100

150

200

Artículos publicados

"CFD + Wastewater"

Desodorización CFD

Pilares básicos para aportar soluciones

SIMULACIÓN / CONTROL DE

PROCESOS EDAR

Equipos

Técnicas

ELABORACIÓN DE

SUBMODELOS ESPECÍFICOS

DESARROLLO DE INSTRUMENTACIÓN

Introducción

Herramientas de Simulación

Herramientas específicas (FluidFlow) Hidráulica(Epanet)

Herramientas de Simulación Computacional de Fluidos (CFD)

Elaboración de un modelo CFD

1. GEOMETRÍA 2. MALLADO

3. CONDICIONES DE CONTORNO 4. RESULTADOS

Navier Stokes Eq.

3-D Unsteady

0

10

20

30

40

50

60

H2S

(pp

m)

Sensor DRAGGER. Julio 2017

Sp1

Sp2

Olor perceptible

Irritación, molestias, etc.Seguro por 8h de exposición

20 ppm: irritaciones doloras (EPI)100 ppm: daño ojos, dificultad respiratoria (EPI)300 ppm: concentración inmediatamente peligrosa

Motivación

Entender funcionamiento de la desodorización (Edificio de pretratamiento)Elaborar metodología (GMP)

Medidas correctivas→ Elaborar metodología (GMP)

Objetivo

Objetivos

• Entender el funcionamiento del comportamiento de la sala

• Reproducir comportamiento ventilación general

(zonas muertas, gradientes, dispersión desde foco emisor contaminante, etc.)

• Corregir posicionamiento de los sensores fijos

• Eficiencia energética en sistema de desodorización

pozo

torres

tamices

Bombaselevación

Arenas/grasas

Caracterización de los focos emisores

Calibración y validación

• Desarrollo de sensores de bajo coste

• Medidas de concentración de H2S y T

• PUFFS intermitentes y de corta duración

• Disminuir frecuencia de muestreo de los equipos comerciales (5 minutos)

• Apoyo con anemómetro y máquina de humo

y = 1,4389x - 4,5438R² = 0,9042

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25

H2

S_Se

nso

r C

om

erci

al

H2S_Sensor Prototipo I

Identificar y caracterizar los focos

Identificar y caracterizar los focos

Identificar y caracterizar los focos

Selección de los focos

0

5

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

30

Tº (

ºC)

H2

S (p

pm

)

H2S

Realizar mediciones de concentración H2S

1 Rejas de desbaste y compuertas2 Cámara de elevación por bombeo3 Tamices de banda continua y compuertas4 Arqueta de reparto a los tamices5 Tamiz rotativo6 Concentrador de grasas7 Clasificador de arenas

8 Abertura en el canal de llegada al clasificador de arenas9 Contendor de solidos

Medidas de velocidad

Velocidad de aspiración del humo : 0,2 m/s aprox.

• Se necesita medir:

➢ Velocidades de emisión del gas oloroso

Caracterizar focos de emisión

Interior

0

100

200

300

400

500

600

700

0

5

10

15

20

25

30

0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00

Cau

dal

bio

logi

co (

m3)

H2S

(pp

m)

Dia 9 Dia 10 Dia 11 Dia 12 Caudal biologico

0

1

2

3

4

5

6

0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00

H2S

(pp

m)

Dia 25 Dia 19 Dia 20 Dia 21 Dia 22 Dia 23 Dia 24Exterior

Dificultad por establecer patrones de comportamiento dinámico

Medidas en foco 3 (Tamices) → Funcionamiento con Bombas de elevación

0

20

40

60

80

100

120

0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 4:48

H2S

(pp

m)

Medidas de 1 semana

Dia 20

Dia 21

Dia 22

Dia 23

Dia 24

Dia 25

Dia 26

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

9:36 9:50 10:04 10:19 10:33 10:48 11:02 11:16

H2S

(pp

m)

Caracterizar focos de emisión

Sensor desarrollado

Sensor comercial

Resultados

o Necesidad de caracterizar los focos. Comportamiento intermitente

o Existe una relación con el funcionamiento de la EDAR (bombas de elevación)

o No se ha podido definir siempre un patrón de comportamiento

o Se puede estimar el comportamiento de la emisión

0

10

20

30

40

50

60

70

0

100

200

300

400

500

600

700

0:00:00 4:48:00 9:36:00 14:24:00 19:12:00 0:00:00 4:48:00n

ive

l

Cau

dal

bio

logi

co (

m3

/h)

CAUDALBIOLÓGICO

Nivel decabecera

Tiempofuncionamiento bombas

Simulación CFD

CASOBaja

aspiración

Alta

aspiración

Baja aspiración +

ventilación natural

Alta aspiración +

ventilación natural

vH2S (foco 1, 3 y 5) [m/s] 0,1 0,1 0,1 0,1

vH2S (foco 6, 7 y 8) [m/s] 0,01 0,01 0,01 0,01

v_ aspiración rejilla [m/s] 0,23 4 0,23 4

v_puerta entrada [m/s] - - 2 2

o Reproducir emisión de los PUFFs de H2S durante 1 minuto

o Focos de forma independiente + ventilación natural

o A diferente velocidad según medidas experimentales

o Seguimiento durante 14 minutos

Simular diferentes escenarios

Simulación

Líneas de flujo Zona de afección

Simulación

Resultados sin ventilación naturalBaja aspiración

Elevada aspiración

Resultados con ventilación natural

Baja aspiraciónElevada aspiración

Simulación

Diferentes escenarios

➢ Ajustar las caídas en las torres de lavado

➢ Obtener el caudal actual del ventilador

Caudal de aspiración insuficiente

Conclusiones / Acciones futuras

Solución innovadora para interior de edificios mediante la combinación de:

o Herramientas de simulación CFD

o Medidas experimentales

o Sensores de mayor frecuencia

o Identificación y caracterización de los focos de emisión

➢Combinación de sistemas de extracción (localizada y general)

➢Caracterización de las aguas en origen

➢Control del sistema de desodorización

Javier Climent#jornadaolores2018

GRACIAS POR SU ATENCIÓN