Durante los procesos químicos, los fabricantes utilizan inyectores para enfriar gases nocivos, vaporizar productos químicos o reducir al mínimo la cantidad de materiales peligrosos antes de su eliminación segura. Estos inyectores suelen estar instalados en tuberías de distintos tamaños. A medida que estos productos químicos o gases atraviesan la tubería, suelen desplazarse a altas velocidades y pueden provocar que el inyector se sacuda o vibre. Esto provoca fallos en los componentes del inyector y, como consecuencia, la planta se ve obligada a paralizar su actividad para realizar tareas de mantenimiento, lo que supone una pérdida de tiempo y recursos muy valiosos.
Afortunadamente, existe una solución para las aplicaciones de pulverización peligrosas: el CFD. Para obtener más información sobre qué es el CFD y cómo se utiliza, consulta mi artículo anterior.
Realizamos simulaciones CFD para aplicaciones como estas aplicando un análisis de tensiones a nuestra simulación, lo que se denomina interacción fluido-estructura (FSI). Las simulaciones FSI garantizan que las boquillas, los inyectores y los colectores no sufran fuerzas extremas que puedan provocar fallos. Entre otras aplicaciones, la FSI es muy utilizada en la generación de vórtices, el procesamiento químico y la refrigeración de gases.
Como ya hemos comentado, la vibración inducida por el flujo se produce cuando las fuertes fuerzas aerodinámicas de los gases o productos químicos que pasan ejercen fuerzas de carga sobre los objetos situados en el flujo, como los inyectores, provocando vibraciones. Esto puede dar lugar a un posible fallo estructural, y los escenarios más preocupantes son aquellos en los que se producen frecuencias de desprendimiento elevadas, lo que puede provocar un fallo catastrófico debido a una vibración mecánica descontrolada. Por lo tanto, estas simulaciones de vibraciones son necesarias para garantizar la integridad mecánica tanto de la estructura como de las lanzas.
Al capturar la compleja dinámica y las interacciones entre el flujo de gas, la pulverización de líquido y las tensiones mecánicas, podemos verificar tanto el tipo de equipo de pulverización que debe utilizarse como la ubicación óptima del mismo dentro de la tubería. En definitiva, podemos diseñar, desarrollar y colocar un inyector para garantizar que no se produzcan vibraciones inducidas por el flujo.
¿Por qué es esto importante? Las plantas de procesamiento químico pueden malgastar millones de dólares al tener que sustituir constantemente los equipos de pulverización o al tener que paralizar la planta debido a fallos en los equipos. Realizar estudios de CFD para garantizar una selección adecuada de los equipos 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 relieve lo que la tecnología está revelando actualmente a todos aquellos que están al tanto de las últimas novedades: la optimización de procesos que damos por sentados está mejorando casi todos los aspectos de la fabricación y los negocios, lo que se traduce en ahorro de costes, mayores beneficios y un aumento de la producción.
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