Diseño de la metodología para la integración de herramientas Open Source aplicadas a la evaluación del comportamiento hidrodinámico de biorreactores usando CFD: Caso de estudio Reactor Metanogénico Escalonado RME
In this work you will find a workflow proposal that integrates collaborative and open source tools, specifically Blender, OpenFoam and paraView to model the hydrodynamic behavior of bioreactors, the validation of the created workflow was carried out with a stepped methanogenic bioreactor that has be...
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| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Format: | Tesis y disertaciones (Maestría y/o Doctorado) |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad Antonio Nariño
2022
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| Subjects: | |
| Online Access: | http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/6626 |
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|---|---|
| author | Otálora Tapiero, Fabián Camilo |
| author2 | Luna Wandurraga, Héctor Javier |
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| author_sort | Otálora Tapiero, Fabián Camilo |
| collection | DSpace |
| description | In this work you will find a workflow proposal that integrates collaborative and open source tools, specifically Blender, OpenFoam and paraView to model the hydrodynamic behavior of bioreactors, the validation of the created workflow was carried out with a stepped methanogenic bioreactor that has been previously worked on a laboratory scale and developed in a research alliance between UAN and UFOP. The approach and understanding of the tools was carried out under the guidance of practical examples and finally the coupling to a case study, based on the bibliographic search we found that this is a novel work for the area of hydrodynamic modeling in the context of the bioprocesses. Finally, it is concluded on the feasibility of applying the scheme proposed here to increase and facilitate the development of bioprocesses and the prospects of automating simulations in future research by creating Python scripts and including analysis in tools such as R Studio and Power Bi that complement a whole Open Source portfolio, which in comparison with licensed software represents a high investment in licensing and maintenance of updated software. |
| format | Tesis y disertaciones (Maestría y/o Doctorado) |
| id | repositorio.uan.edu.co-123456789-6626 |
| institution | Repositorio Digital UAN |
| language | spa |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Universidad Antonio Nariño |
| record_format | dspace |
| spelling | repositorio.uan.edu.co-123456789-66262024-10-09T23:11:42Z Diseño de la metodología para la integración de herramientas Open Source aplicadas a la evaluación del comportamiento hidrodinámico de biorreactores usando CFD: Caso de estudio Reactor Metanogénico Escalonado RME Otálora Tapiero, Fabián Camilo Luna Wandurraga, Héctor Javier Lobo Baeta, Bruno Eduardo Dinámica computacional de Fluidos CFD OpenFOAM Blender Bioprocesos Biorreactores Modelación Simulación Comportamiento hidrodinámico Flujo de trabajo 620 Computational Fluid Dynamics CFD OpenFOAM Blender ParaView Bioprocesses Bioreactors Model Simulation Hydrodynamic behavior Workflow In this work you will find a workflow proposal that integrates collaborative and open source tools, specifically Blender, OpenFoam and paraView to model the hydrodynamic behavior of bioreactors, the validation of the created workflow was carried out with a stepped methanogenic bioreactor that has been previously worked on a laboratory scale and developed in a research alliance between UAN and UFOP. The approach and understanding of the tools was carried out under the guidance of practical examples and finally the coupling to a case study, based on the bibliographic search we found that this is a novel work for the area of hydrodynamic modeling in the context of the bioprocesses. Finally, it is concluded on the feasibility of applying the scheme proposed here to increase and facilitate the development of bioprocesses and the prospects of automating simulations in future research by creating Python scripts and including analysis in tools such as R Studio and Power Bi that complement a whole Open Source portfolio, which in comparison with licensed software represents a high investment in licensing and maintenance of updated software. En este trabajo encontrará una propuesta de flujo de trabajo que integra herramientas de código abierto y colaborativo, específicamente Blender, OpenFoam y paraView para modelar el comportamiento hidrodinámico de biorreactores, la validación del flujo de trabajo creado se realizó con un biorreactor metanogenico escalonado que ha sido trabajado con anterioridad a escala laboratorio y desarrollado en alianza de investigación entre la UAN y la UFOP. El planteamiento y la comprensión de las herramientas fue realizado bajo la guía de ejemplos prácticos y finalmente el acople a un caso de estudio, con base en la búsqueda bibliográfica encontramos que este es un novedoso trabajo para el área de modelación hidrodinámica en el contexto de los bioprocesos. Por último se concluye en la viabilidad de aplicar el esquema aquí propuesto para incrementar y facilitar el desarrollo de bioprocesos y las perspectivas de automatizar las simulaciones en investigaciones futuras creando scripts de Python e incluyendo análisis en herramientas como R Studio y Power Bi que complementan todo un portafolio Open Source, que en comparación con software licenciado representa una elevada inversión en licenciamiento y mantenimiento de los software actualizados. Magíster en Ingeniería de Bioprocesos Maestría Presencial Proyecto 2022-05-21T16:17:20Z 2022-05-21T16:17:20Z 2021-06-10 Tesis y disertaciones (Maestría y/o Doctorado) info:eu-repo/semantics/acceptedVersion http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/6626 A. Bakker, & A. Van den Akker. (1994). A computacional model for the gas-liquid flow in stirred reactors. Chemical Engineering Research and Design, 72, 573–582. http://www.bakker.org/cfm/publications/TransichemeComp1994.pdf Abishek, S., King, A. J. C., Mead-Hunter, R., Golkarfard, V., Heikamp, W., & Mullins, B. J. (2017). Generation and validation of virtual nonwoven, foam and knitted filter (separator/coalescer) geometries for CFD simulations. Separation and Purification Technology, 188, 493–507. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.07.052 Allonneau, C., Olmos, E., Guyot, S., Ferret, E., Gervais, P., & Cachon, R. (2015). Hydrodynamic characterization of a new small-scale reactor mixed by a magnetic bar. Biochemical Engineering Journal, 96, 29–37. https://doi.org/10.1016/j.bej.2014.12.005 Berg, P., Voß, S., Saalfeld, S., Janiga, G., Bergersen, A. W., Valen-Sendstad, K., Bruening, J., Goubergrits, L., Spuler, A., Cancelliere, N. M., Steinman, D. A., Pereira, V. M., Chiu, T. L., Tsang, A. C. O., Chung, B. J., Cebral, J. R., Cito, S., Pallarès, J., Copelli, G., … Beuing, O. (2018). Multiple Aneurysms AnaTomy CHallenge 2018 (MATCH): Phase I: Segmentation. Cardiovascular Engineering and Technology, 9(4), 565–581. https://doi.org/10.1007/s13239-018-00376-0 Blanco-Aguilera, R., Lara, J. L., Barajas, G., Tejero, I., & Diez-Montero, R. (2020). CFD simulation of a novel anaerobic-anoxic reactor for biological nutrient removal: Model construction, validation and hydrodynamic analysis based on OpenFOAM®. Chemical Engineering Science, 215, 115390. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.115390 Blanco-Aguilera, R., Lara, J. L., Barajas, G., Tejero, I., & Díez-Montero, R. (2020a). Hydrodynamic optimization of multi-environment reactors for biological nutrient removal: A methodology combining computational fluid dynamics and dimensionless indexes. Chemical Engineering Science, 224, 115766. https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.115766 Blazek, J. (2015). Boundary Conditions. Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications, 253–281. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-099995-1.00008-7 Boccardo, G., Augier, F., Haroun, Y., Ferré, D., & Marchisio, D. L. (2015). Validation of a novel open-source work-flow for the simulation of packed-bed reactors. Chemical Engineering Journal, 279, 809-820–820. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.05.032 Boccardo, G., Crevacore, E., Passalacqua, A., & Icardi, M. (2019). Computational analysis of transport in three-dimensional heterogeneous materials. ArXiv, 23(1), 1–15. https://doi.org/10.1007/s00791-020-00321-6 Boccardo, G., Sethi, R., & Marchisio, D. L. (2019). Fine and ultrafine particle deposition in packed-bed catalytic reactors. Chemical Engineering Science, 198, 290–304. https://doi.org/10.1016/j.ces.2018.09.024 instname:Universidad Antonio Nariño reponame:Repositorio Institucional UAN repourl:https://repositorio.uan.edu.co/ spa Acceso abierto Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 application/pdf application/pdf application/pdf Universidad Antonio Nariño Maestría en Ingeniería de Bioprocesos Facultad de Ingeniería Ambiental Bogotá - Circunvalar |
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