Estudio de vigilancia tecnológica de los sistemas de cavitación hidrodinámica como alternativa para el tratamiento de aguas residuales
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Date
2025-08-13
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Este estudio de vigilancia tecnológica analizó diferentes sistemas de cavitación hidrodinámica (HC) como alternativa para el tratamiento de aguas residuales, con el objetivo de evaluar su eficiencia, escalabilidad y madurez tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés Technology Readiness Level)). Los objetivos específicos incluyeron: revisar la literatura científica y patentes mediante el protocolo PRISMA para identificar los dispositivos más relevantes (Venturi, placa de orificio, rotatorios y diodo vórtice); contrastar su viabilidad técnica según parámetros operativos (presión, caudal, eficiencia); y determinar su nivel de desarrollo tecnológico (TRL 1–9) para aplicaciones industriales.
La metodología combinó análisis bibliométrico y cualitativo. Se examinaron 506 artículos científicos de Scopus, Web of Science, PubMed y Taylor & Francis, junto con 50 registros de patentes de bases como Lens, cubriendo jurisdicciones clave (EE. UU., China, WIPO y Europa). El cribado sistemático se realizó con la herramienta Rayyan, aplicando los criterios PRISMA para seleccionar estudios relevantes, seguido de un análisis comparativo centrado en eficiencia de degradación, el tipo de agua y escalabilidad. Los TRL se asignaron según aplicando los criterios propuestos para tal fin por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Colombia (Minciencias), permitiendo clasificar el grado de desarrollo de las distintas soluciones evaluadas.
Los resultados revelaron que los dispositivos tipo diodo vórtice presentaron el mayor nivel de desarrollo (TRL ≥6) y logrando una reducción de hasta el un 85% de reducción de DQO en efluentes industriales, especialmente cuando se empleó aireación como técnica complementaria. En cuanto a los sistemas rotatorios (TRL 4) evidenciaron un desempeño sobresaliente en desinfección, logrando la eliminación completa (100%) de E. coli y E. faecalis en minutos.
Los dispositivos Venturi (TRL 4–5) también mostraron altas eficiencias de degradación cuando se integraron con oxidantes, alcanzando rendimientos superiores al 90%. De igual forma, las placas de orificio (TRL 4–6) resultaron eficaces en aplicaciones de desinfección, con efectividades entre el 81% y el 92% en la inactivación de patógenos.
No obstante, tanto los sistemas Venturi como las placas de orificio presentaron limitaciones en términos de escalabilidad, lo cual restringe su implementación a escenarios específicos o de menor escala. De esta manera, el estudio proporciona una visión integral del estado del arte en tecnologías de cavitación hidrodinámica aplicadas al tratamiento de aguas residuales, resaltando su eficiencia, nivel de madurez tecnológica y viabilidad de implementación. Los hallazgos permiten establecer criterios técnicos para seleccionar los dispositivos más adecuados según el tipo de efluente y los objetivos de tratamiento, contribuyendo así a orientar decisiones en I+D+i y estrategias de escalamiento industrial.
Description
Keywords
cavitación hidrodinámica, tratamiento de aguas residuales, degradación de contaminantes, desinfección