CFD: COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

La Dinámica de Fluidos Computacional o CFD permite analizar y predecir el comportamiento de uno o varios fluidos y sus correspondientes interacciones en las tres dimensiones, siendo aplicable tanto a sistemas simples como complejos.

En función de los requerimientos y posibilidades del proyecto, Hytech aplica el análisis CFD en distintas etapas de la ingeniería, considerando para esta actividad un plazo consistente con el proyecto para poder aplicar las soluciones a la ingeniería desarrollada. Esta herramienta de cálculo es utilizada por ingenieros de procesos e ingenieros mecánicos especializados en la materia.

Algunas de las aplicaciones del CFD de fluidos que incorporamos dentro de los proyectos de ingeniería son

Diseño, verificación y optimización 

  • De equipos con múltiples fenómenos de transporte (transferencia de cantidad de movimiento, calor y materia) tal como Tratadores Térmicos Trifásicos, Intercambiadores de calor, Distribuidores y Platos de columnas, entre otros

  • De internos para distintos equipos de procesos (ej. distribuidores de entrada, colectores de salida, placas perforadas y paralelas, etc.)

  • De sistemas de distribución que permitan una división adecuada de caudales.

  • De separadores bifásicos y separadores trifásicos, evaluando detalladamente el comportamiento fluidodinámico dentro de los mismos así como también el efecto que tienen las cañerías de entrada y salida (tiempos de residencia reales, perfiles de velocidad, perfiles de presión, etc.)

Evaluación

  • De la performance de separación en cualquier equipo de procesos. Análisis de la separación de hasta cuatro fases: gas, líquido liviano, líquido pesado y sólido. Determinación de diámetro de corte y distribución de tamaños de partículas (PSD)

  • Sobre líneas de procesos de puntos óptimos para mezclado online con el objetivo de lograr un grado elevado de homogeneidad en composición y temperatura

  • De regímenes de flujo en líneas multifásicas y cálculos de pérdidas de carga (ej. ductos, líneas de transferencia)

Casos de aplicación

TANQUE SKIMMER

Antecedentes

Un diseño típico de Tanque Skimmer involucra básicamente un distribuidor de entrada, un distribuidor de salida y bafles longitudinales. La implementación de este tipo de equipos en zonas sísmicas requiere soportes y refuerzos extras que lo encarecen fuertemente. Adicionalmente dificultan la construcción y extienden los tiempos en obra. Se comenzó a desarrollar ideas para evitar este problema.

Objetivo

Realizar un nuevo diseño de Tanque Skimmer sin bafles longitudinales optimizando los distribuidores de entrada para no perder eficiencia de separación crudo-agua y agua-sólidos.

Modelado

Se implementa una geometría 3D que represente la sección inferior del tanque que presenta únicamente agua. Mallado resultante de 1.4 MM de elementos. Se utiliza el enfoque Euler-Lagrange (Modelado DPM).

Modelo de turbulencia k-ε

Resultados

Se observó un aprovechamiento completo del tanque mediante el análisis de tiempos de residencia y perfiles de velocidad. Se estimó una performance de separación similar

PLACAS PERFORADAS

Se buscó evidenciar mediante análisis CFD la capacidad que presentan las placas perforadas en un Tratador Térmico para alinear las líneas de corriente aguas debajo de los tubos de fuego. Se planteó la posibilidad de optimizar el distanciamiento de las mismas

Calcular los perfiles de velocidad y líneas de flujo para una sección reducida del interno mencionado. Verificar el efecto que tiene el distanciamiento entre las mismas y optimizar dicho valor.

Se modela la geometría 3D de una sección del interno mencionado. Mallado resultante de 1.1 MM de elementos. Modelo de turbulencia k-ε

Se observó lo esperado respecto al comportamiento fluidodinámico. Se encontró un distanciamiento óptimo a partir de la realización de varias corridas.

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