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Estudio hidrodinámico de un reactor fotoelectroquímico tubular mediante dinámica de fluidos computacional

Resumen

La hidrodinámica de reactores aplicados a procesos de oxidación avanzada, juega un papel crítico en el diseño de sistemas de tratamientos de aguas de producción, así como en la producción de hidrógeno. En este trabajo se utilizó la dinámica de fluidos computacional (CFD, Computational Fluid Dynamics) para estudiar y proponer mejoras en el comportamiento hidrodinámico del reactor fotoelectroquímico tubular UIS-GIMBA 2.0 El software empleado fue COMSOL Multiphysics 5.2, el cual utiliza el método de elementos finitos (FEM) para solucionar las ecuaciones que describen el movimiento. Inicialmente se identificaron problemas de flujo en el reactor UIS-GIMBA 2.0, como lo son las zonas muertas y zonas de recirculación, ocasionados por la geometría de los distribuidores. Estos resultados proporcionan información, para proponer un nuevo diseño del reactor realizando modificaciones principalmente en los distribuidores de flujo de los cabezales de entrada y salida, disminuyendo así las zonas muertas dentro del reactor y solucionando la salida de los gases producidos en la reacción. Finalmente, se empleó un número adimensional asociado a la geometría () para correlacionar las variables geométricas que tienen influencia en la distribución del fluido dentro del reactor, y de esta forma fue posible observar el porcentaje de mejora en el cabezal de entrada en un 22,76 % y en el cabezal de salida en un 99,17%. Posteriormente podrá ser incluido dentro del número adimensional de Sherwood (Sh) para el análisis de la transferencia de masa.