Durante el procesamiento de productos químicos, los fabricantes utilizan inyectores para enfriar los gases nocivos, vaporizar los productos químicos o minimizar el material peligroso antes de eliminarlo de forma segura. Estos inyectores suelen residir en tuberías de distintos tamaños. A medida que estos productos químicos o gases pasan por la tubería, a menudo se mueven a altas velocidades y pueden hacer que el inyector se agite o vibre. Esto provoca un fallo en el hardware del inyector y, como subproducto, la planta se ve obligada a parar para su mantenimiento y pierde un tiempo y unos recursos preciosos.
Afortunadamente, existe una solución para las aplicaciones de pulverización peligrosas o nocivas: el CFD. Para saber más sobre qué es el CFD y cómo se utiliza, visite mi artículo anterior.
Realizamos simulaciones CFD para aplicaciones como éstas aplicando a nuestra simulación el análisis de tensiones, denominado interacción fluido-estructura (FSI). Las simulaciones FSI garantizan que las boquillas, los inyectores y los cabezales no experimenten fuerzas extremas que puedan provocar fallos. Entre otras aplicaciones, la FSI es popular en el desprendimiento de vórtices, el procesamiento químico y la refrigeración de gases.
Como hemos comentado, la vibración inducida por el flujo se produce cuando las fuertes fuerzas aerodinámicas de los gases o productos químicos que pasan producen fuerzas de carga en los objetos del flujo, como los inyectores, causando vibración. Esto conduce a un posible fallo estructural y los escenarios más preocupantes implican fuertes frecuencias de desprendimiento, que, pueden causar un fallo catastrófico debido a la vibración mecánica sin límites. Por tanto, estas simulaciones de vibración son necesarias para garantizar la integridad mecánica tanto de la estructura como de las lanzas.
Al capturar la complicada dinámica y las interacciones del flujo de gas, la pulverización de líquidos y las tensiones mecánicas, podemos verificar tanto el tipo de equipo de pulverización que debe utilizarse como el equipo óptimo dentro de la tubería. Al final, podemos diseñar, desarrollar y posicionar un inyector para garantizar que no se produzcan vibraciones inducidas por el flujo.
¿Por qué es importante? Las plantas de procesamiento de productos químicos pueden gastar millones de dólares sustituyendo constantemente el equipo de pulverización o cerrando la planta debido a un fallo del equipo. La realización de estudios de CFD para garantizar la selección del equipo adecuado y su ubicación óptima dentro del proceso puede generar un retorno de la inversión en cuestión de segundos, dependiendo del proceso.
Además, este tipo de trabajo pone de manifiesto lo que la tecnología está poniendo al descubierto actualmente para todos los que tienen el dedo en el pulso: la optimización de los procesos que damos por sentado está mejorando casi todos los aspectos de la fabricación y los negocios, lo que se traduce en un ahorro de costes, mayores beneficios y un aumento de la producción.
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