Simulación del Sedimentador Secundario usando el Modelo Matemático Bürger-Diehl para Evaluar la Calidad del Agua Tratada de la PTAR Cieneguilla

Abstract

El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal evaluar la capacidad de simulación del modelo matemático de Bürger-Diehl, implementado en el lenguaje de programación Python, para determinar la eficiencia del proceso de remoción en un sedimentador secundario de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Cieneguilla. La investigación fue de tipo cuantitativo, básico de nivel aplicativo, con un diseño experimental. La metodología comprendió la formulación del modelo matemático a partir de la revisión bibliográfica y la recopilación de datos operacionales, implementándose en Python para la resolución numérica y graficación de resultados. Se aplicaron los diseños estadísticos de Plackett-Burman y factorial completo 2² con el apoyo del software Minitab. La muestra se conformó por los valores de parámetros hidráulicos, operacionales y geométricos característicos del sedimentador secundario de la PTAR. Los resultados demostraron una eficiencia de remoción de Sólidos Suspendidos Totales (SST) del 88,8 % para un caudal de purga de 50 000 L/día, reduciendo la concentración de 200 mg/L en el afluente a 22,437 mg/L en el efluente. El análisis de sensibilidad indicó que la fracción de sólidos no sedimentables (fns) es el parámetro más influyente sobre la calidad del efluente, mientras que los factores geométricos mostraron que el área del sedimentador tiene un efecto significativo en la eficiencia de remoción. Se concluye que la simulación basada en el modelo de Bürger-Diehl, desarrollada en Python, constituye una herramienta confiable para reproducir y predecir el comportamiento de los perfiles de SST en las zonas de clarificación, transición y compresión del sedimentador, aportando una base sólida para la optimización operativa de sistemas de tratamiento de aguas residuales.