Diseño Mecánico de un sitema de tratamiento de agua por filtración lenta para el beneficio de cafés especiales del Tolima.

La Universidad de Ibagué, se encuentra llevando a cabo el proyecto llamado “Implementación de innovación de procesos a nivel postcosecha para la incorporación de valor agregado en la diferenciación de cafés especiales del Tolima”, con la finalidad de corregir múltiples problemáticas que hallan los p...

Full description

Autores:
Castro Sánchez, Fredy Alejandro
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4988
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4988
Palabra clave:
Tratamiento de agua por filtración - Beneficio del café - Tolima
Tratamiento de agua por filtración - Diseño de un sistema
Tratamiento de agua por filtración - Implementación de procesos
Beneficio del café especial
Diseño
Filtración lenta en arena
Planeación
Simulación computacional
Tratamiento biológico
Tratamiento de agua
Special coffee benefit
Design
Slow sand filtration
Planning
Computational simulation
Biological treatment
Water treatment
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description La Universidad de Ibagué, se encuentra llevando a cabo el proyecto llamado “Implementación de innovación de procesos a nivel postcosecha para la incorporación de valor agregado en la diferenciación de cafés especiales del Tolima”, con la finalidad de corregir múltiples problemáticas que hallan los productores de café del departamento del Tolima. En el presente trabajo de investigación encontrará el diseño de un sistema de filtración lento de arena en el que se pretende impulsar la calidad del café especial, implementándolo en los procesos de lavado mediante el tratamiento de agua potable reduciendo su contaminación, mejorando las características fisicoquímicas del agua y así mismo su calidad. La metodología se ejecutó de manera exploratoria con el fin de obtener la documentación necesaria relacionada a los sistemas de tratamiento del agua mediante filtración. Posteriormente, se presenta una etapa descriptiva donde se realizó el diseño del sistema de filtración lento de fácil construcción de acuerdo a la capacidad productiva del departamento del Tolima de café para el proceso de lavado, y finalmente, la etapa experimental, donde se realizó la simulación del comportamiento del agua en el filtro lento utilizando para ello la dinámica de fluidos (CFD).
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La metodología se ejecutó de manera exploratoria con el fin de obtener la documentación necesaria relacionada a los sistemas de tratamiento del agua mediante filtración. Posteriormente, se presenta una etapa descriptiva donde se realizó el diseño del sistema de filtración lento de fácil construcción de acuerdo a la capacidad productiva del departamento del Tolima de café para el proceso de lavado, y finalmente, la etapa experimental, donde se realizó la simulación del comportamiento del agua en el filtro lento utilizando para ello la dinámica de fluidos (CFD).The University of Ibagué, is carrying out the project called “Implementation of process innovation at the post-harvest level for the incorporation of value added in the differentiation of special coffees of Tolima”, In order to correct multiple problems found by coffee producers in the department of Tolima. In this report you will find the design of a slow sand filtration system in which it is intended to boost the quality of special coffee, implementing it in washing processes by treating drinking water by reducing its contamination by improving the physicochemical characteristics of the water and also its quality. The methodology was executed in an exploratory manner in order to obtain the necessary documentation related to water treatment systems by filtration. Subsequently, a descriptive stage was presented where the design of the slow filtration system of easy construction according to the productive capacity of the department of Tolima for the washing coffee process, and finally, the experimental stage, Where the simulation of water behavior in the slow filter was performed using Fluid Dynamics (CFD).PregradoIngeniero MecánicoCapítulo 1: Introducción.....1 Planteamiento del problema y justificación.....3 Objetivos de investigación.....4 1.2.1 Objetivo general.....4 1.2.2 Objetivos específicos.....4 Alcance y limitaciones.....5 Estado del arte.....5 Capítulo 2: Marco teórico.....7 Sistemas de tratamiento de agua.....7 2.1.1 Definición.....7 2.1.2 Tratamiento de agua potable.....7 Beneficio del café.....8 2.2.1 Definición.....8 2.2.2 Etapas del proceso por vía húmeda.....9 2.2.3 Proceso de lavado del café.....10 Influencia de la calidad del agua con la calidad del café.....12 Filtro de arena.....13 2.4.1 Definición.....13 2.4.2 Definición Filtros de arena rápido.....13 2.4.3 Definición Filtros de arena lento.....14 Análisis simulación computacional de fluidos (CFD).....15 2.5.1 Conservación de la masa.....15 2.5.2 Conservación de la cantidad de movimiento.....15 2.5.3 Ecuación constitutiva.....16 2.5.4 Modelo de turbulencia.....16 Capítulo 3: Sistema de tratamiento por filtración lenta.....17 Marco funcional.....17 Mecanismo de desinfección (capa biológica).....18 Parámetros que influyen en el pre diseño del filtro lento.....19 Factores que establecen el comportamiento del filtro lento.....20 Capítulo 4: Diseño del sistema de filtración lenta.....23 Especificaciones de Ingeniería, diseño conceptual y funcional.....23 Componentes que conforman el sistema de filtración lenta.....25 Producción de café en el departamento del Tolima.....27 Pre-dimensionamiento.....28 Tabla resumen de diseño.....30 Cálculos de las dimensiones del filtro y sistema de drenaje.....31 Dimensionamiento del tanque de Sedimentación.....33 Lecho filtrante.....34 Capítulo 5: Simulación dinámica de fluidos computacional (CFD) empleando el modelo K-Epsilon.....35 Configuración del modelo CFD.....35 Procedimiento de diseño y consideraciones de la modelación en ANSYS FLUENT.....36 Análisis y resultados.....39 Comparación de resultados.....43 Capítulo 6: Protocolo de operación y mantenimiento.....51 Operación del sistema.....51 Control de velocidad en la salida.....51 Control de velocidad en la entrada.....52 Funciones del operario.....53 Protocolo de mantenimiento.....53 6.5.1 Limpieza del lecho filtrante.....53 6.5.2 Protocolo para iniciar la operación de un filtro lento nuevo.....56 6.5.3 Herramientas que se emplean en los protocolos de operación y mantenimiento.....56 Costos de los materiales y elementos para la construcción del sistema de filtración.....57 Capítulo 7: Conclusiones y recomendaciones.....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....60 Capítulo 8: Referencias bibliográficas.....61126 páginas.application/pdfCastro Sánchez, F.A. 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