TEORIA Dinamica De Los Fluidos Computacional

INTERÉS Y POSIBILIDADES DE LA
DINÁMICA DE FLUIDOS
COMPUTACIONAL

C. A. Barazal, I. Flores
Eurocásbil Estudios y Proyectos
J. M. Sala
E.S. Ingenieros de Bilbao

INTRODUCCIÓN
La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) tiene como objetivo la simulación del
flujo de fluidos y los procesos de transferencia de calor. Se basa en la utilización de
métodos numéricos para resolver las ecuaciones quedescriben la conservación de la
masa, el momento y la energía en el seno de un fluido.
Son numerosos los sectores industriales en los que se utilizan los métodos
computacionales para el análisis y diseño (CAD). El hecho de que la CFD se haya
desarrollado más tarde que otros CAD, como los utilizados para el análisis de tensiones
térmicas, es debido a las dificultades inherentes que se presentan en lasecuaciones que
describen el flujo de fluidos.
Hoy en día, con las enormes posibilidades de los ordenadores y los desarrollos de los
métodos numéricos, la CFD se está convirtiendo en una herramienta muy práctica y
eficiente para el análisis de situaciones en las que estén involucrados fluidos y por
consiguiente, en una inestimable herramienta de análisis y diseño.
En los últimos años han aparecidoen el mercado numerosos paquetes informáticos de
CFD. Todo esto significa que la CFD ya no debe contemplarse como una herramienta
utilizada en universidades y centros de investigación por especialistas altamente
cualificados, sino que es ya empleada en numerosas industrias. Precisamente, el
objetivo de Eurocásbil Estudios y Proyectos es atender este mercado y proporcionar el
servicio de CFD de laforma más satisfactoria posible.
POSIBLES APLICACIONES DE LA CFD
La CFD puede ser muy útil en un amplio espectro de industrias y puede representar una
poderosa ayuda al ingeniero de diseño, de producción e incluso de mantenimiento. Se
está utilizando en sectores tan variados como la industria química, aerospacial,
metalúrgica, eléctrica, de transformados metálicos, etc. Es también ampliamenteutilizada en el estudio de edificios, para predecir el movimiento de aire y el confort, así
como para analizar fenómenos termofluídicos en el medioambiente, como dispersión de
contaminantes en la atmósfera, o de vertidos en los rios, etc.

Básicamente son tres los tipos de problemas que se pueden resolver:
•

Simulación de un equipo existente, con el fin de evaluar cambios en su operación o
en sudiseño (ahorros de energía, mejoras en la calidad del producto, mejoras
medioambientales), o para diagnosticar problemas operacionales.

•

Mejoras en el diseño de equipos, pudiéndose evaluar un amplio abanico de opciones
de diseño, incrementándose así las posibilidades para la innovación tecnológica.

•

Simulación de procesos, con o sin transiciones de fase, interacciones sólido – fluido,
etc.APLICACIONES DE LA CFD EN EQUIPOS TERMOMÉCANICOS
El software existente de Dinámica de Fluidos Computacional puede ser utilizado para la
simulación numérica de los procesos de flujo de fluidos, mezclado, combustión,
transporte de calor y masa, etc.
Las principales aplicaciones de la CFD en equipos y sistemas son:
•

Diagnósticos con predicción de flujos de calor, campos de velocidades y
temperaturas enconductos de gases, tuberías de líquidos, cambiadores de calor, etc.

•

Diagnósticos con predicción de flujos de calor, campos de velocidades y
temperaturas en cámaras de combustión, calderas, hornos, etc.

•

Análisis

de

flujos

en

ciclones,

separadores, etc.
•

Diseño de componentes de plantas de
tratamiento de aguas residuales y aguas
limpias.

•

Diseño de quemadores en general,quemadores de bajo NOx, válvulas y otros
equipos auxiliares.

En la figura 1 se presenta el campo de temperaturas en el interior de un horno de temple
para cadenas, en el que se presentaba un problema debido a la disminución de
temperatura de los gases en las proximidades de la cuba de agua. En la figura 2 se
presenta el campo de temperaturas resultante cuando, mediante la aplicación de la CFD
se...