Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería (Apr 2005)
Simulación y predicción de la hidrodinámica en las lagunas de estabilización de LUZ utilizando un modelo computacional en 3D Simulation and prediction of hydrodynamic performance at University of Zulia’s wastewater stabilization ponds using a 3D-Computational Fluid Dynamic (CFD) model
Abstract
Las lagunas del la Universidad del Zulia están conformadas por tres series, 3 facultativas (A1, B1, C1) y 6 de maduración, 2 en serie por cada laguna facultativa (A2, A3, B2, B3, C2, C3). El objetivo principal de este estudio fue simular el comportamiento hidrodinámico utilizando un modelo calibrado HYDRO-3D. Dos etapas especificas fueron estudiadas en las cuales 15 alternativas de simulación fueron analizadas. La primera con las condiciones originales de diseño (1992) y la segunda con las modificaciones implementadas en las entradas y salidas (1995) en las lagunas de LUZ. Los resultados para las condiciones originales arrojaron que el diseño original presentaba zonas críticas para las lagunas facultativas y de maduración, ocasionadas por el flujo advectivo producido por la descarga unitaria del afluente en la superficie. Los resultados simulados para las modificaciones demostraron que al aumentar él numero de salidas de una a dos incrementa el porcentaje de mezcla y disminuye las zonas de cortos circuitos en las lagunas facultativas (A1,B1,C1); no ocurriendo así en las de maduración. El efecto del viento lateral y con dirección predominante noreste 30° con respecto al afluente influye notablemente, siendo más desfavorable cuando el afluente fue colocado en el fondo (actual) en vez de la superficie (simulado) para las lagunas de maduración (A2 y B2). Las conclusiones indicaron que la eficiencia hidráulica se podría incrementar en las lagunas (A2 y B2), cuando se simula dos tuberías superficiales en el afluente en vez de una sumergida.The University of Zulia wastewater treatment is comprised for three series of stabilization ponds, 3 facultative (A1, B1, C1) and 6 maturation (A2, A3, B2, B3. C2, C3) which have been operational since 1992 when it was founded. A series of simulation and prediction of hydrodynamic behavior in WSPs using a model HYDRO-3D calibrated is the aim of this study. Two task stages conformed by 15 hydraulic model simulations were made in order to evaluate the hydraulic performance based on outputs vector plots. The former was simulated with the original lagoon design built in 1992, that included solely an inlet and an outlet pipe for each lagoon. The second was simulated with a U shape pipe at the outlet and multiple inlets, it which was constructed in 1995 as part of system improvements. Results from HYDRO-3D program showed that original design had short-circuited and dead zone around of inlet area due to uneven shear stress. Second series of runs to facultative lagoons (A1, B1, C1), showed that a U shape pipe placed at outlet eliminated a conflictive zone and hence improved mixing within the basin. Wind effects produced more damaged on maturation pond when inlet is placed at the bottom level (current) in comparison with one on the top level (simulated). HYDRO-3D simulation suggested that to increase mixing on maturation ponds A2 and B2 a double directly pipe at the top level would increase hydraulic performance.
