Análisis numérico en el estudio de la ósmosis inversa mediante FreeFem++ - Solares Córdova, Emiliano Víctor Manuel (My University, 2025)
Mediante el uso del software de libre acceso FreeFem++, se plantea y resuelve un sistema de ósmosis inversa en 2D con el fin de estudiar el comportamiento de las variables más relevantes de este fenómeno (en términos de mecánica de fluidos). Se propone un sistema de ecuaciones que se trabaja con variables y parámetros adimensionales, y se realiza un análisis de las variables.
La tesis presenta un análisis numérico del proceso de ósmosis inversa (RO) mediante el software FreeFem++, con el objetivo de estudiar el comportamiento de variables clave en la dinámica de fluidos y el transporte de masa. Se modela un sistema bidimensional centrado en cuatro variables principales: velocidad horizontal (u), velocidad vertical (v), presión (P) y concentración (C), dentro de un canal rectangular con condiciones de simetría. Se realiza una adimensionalización de las ecuaciones de continuidad, Navier-Stokes y transferencia de masa, incorporando parámetros como el número de Reynolds, el número de Schmidt y el coeficiente de reflexión. El sistema se resuelve numéricamente con el método de elementos finitos, utilizando una malla de 80,000 elementos y un criterio de convergencia de 1×10⁻⁸. El análisis de resultados compara escenarios con números de Schmidt bajos (Sc = 50) y altos (Sc = 100), observando cómo el parámetro de filtración (β) afecta la presión, velocidades y concentración. Se identifica el fenómeno de polarización de concentración, que reduce la eficiencia del proceso. La investigación concluye que el modelo propuesto describe adecuadamente la física del proceso de RO y puede ser útil para el diseño y optimización de sistemas de desalinización.
Keywords: Análisis numérico de ósmosis inversa; Sistema de ecuaciones con parámetros adimensionales; Estudio de la variación del número de Schmidt; Canal rectangular 2D con paredes de membrana; Solución de ecuaciones hidrodinámicas mediante freefem++