ANÁLISIS FLUIDODINÁMICO DE UN BIOFILTRO

Abstract

Existe evidencia científica que la contaminación del aire en espacios interiores de casas, oficinas, inmuebles habitados en general, es alta en algunas ciudades y poblados, situación que puede generar importantes problemas de salud pública. Desde hace algunas décadas se ha investigado con el propósito de resolver este problema utilizando tratamientos biológicos, específicamente a través de sistemas de biofiltros. Sin embargo, la literatura muestra que la eficiencia de los tratamientos de contaminantes de interior más comunes es baja. Los esfuerzos en mejorar su eficacia se han focalizado en incorporar biomasa (bacterias y hongos) de manera de hacer más rápida la degradación de las sustancias más nocivas.Por otro lado, no existe registro de haber abordado la fluido-dinámica del sistema como aporte a la eficiencia de los tratamientos de estos componentes. En general, la comprensión de la mecánica de fluidos presente en el flujo reptante -presente en los medios porosos- no es considerada, básicamente por la complejidad que significa obtener información detallada de la distribución de velocidades y presiones que, a su vez, están directamente relacionadas con parámetros relevantes para la operación del filtro, como el tiempo de retención del sistema, el volumen efectivo de tratamiento, la existencia de zonas muertas, etcétera.En este trabajo, se sustenta la hipótesis que el adecuado entendimiento de estos parámetros es fundamental para mejorar el funcionamiento del sistema de tratamiento. Por consiguiente, se estudia una serie de propiedades del sistema, a través de la simulación numérica de un biofiltro de laboratorio, y se compara los resultados con expresiones teóricas existentes en la literatura. La modelación se lleva a cabo utilizando el programa OpenFoam, definiendo el medio poroso a través del post-proceso de imágenes del biofiltro a escala de laboratorio, obtenidas utilizando tomografía computacional.Los resultados permiten posicionar la modelación numérica como una alternativa adecuada para obtener información base en el diseño de un sistema de biofiltración. Se afirma que el medio poroso testeado no presenta caídas de presión considerables, por lo tanto, iv constituye un soporte apropiado para utilizar con estos fines. Esto, entre otras variables discutidas en este estudio.Por otro lado, el contraste de las series de datos obtenidas mediante la teoría, y mediante la mecánica computacional de fluidos arroja que uno de los modelos teóricos, el de Kozeny-Carman es el que presenta mayor correlación con los datos de la simulación.