El área de Modelación y Simulación (ModSim) de ProCycla tiene como objetivo potenciar el uso de la modelación fluidodinámica computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics) como herramienta para diseñar y optimizar procesos industriales que involucren el uso de fluidos.
La dinámica de fluidos computacional consiste en el empleo de ordenadores y de técnicas numéricas para resolver todos aquellos problemas físicos que están relacionados con el movimiento de los fluidos, así como otros fenómenos asociados como la transferencia de calor, las reacciones químicas y el arrastre de sólidos.
Mediante la construcción de un gemelo digital (digital twin), podemos ayudarte a seleccionar la mejor geometría de tu reactor o las condiciones de operación del proceso.
Ofrecemos flexibilidad en el uso de software, pudiendo utilizar tanto programas comerciales como Ansys, Inc o de acceso libre como OpenFoam para realizar las simulaciones y resolver las ecuaciones matemáticas que expresan las leyes por las que se rigen los fluidos.
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Muestra de un sistema de aireación en tanque abierto con agua. Realizado con OpenFoam y visualizado en Paraview.
¿Qué tipos de sistemas podemos representar con CFD?
La modelación fluidodinámica (CFD) implica la resolución de las ecuaciones que gobiernan el transporte de movimiento, masa y energía de un fluido, considerando sus variaciones en el tiempo y en el espacio.
Por ello, los prototipos virtuales basados en CFD son los modelos que permiten la representación más realista de los fenómenos fluidodinámicos, permitiendo el estudio de una amplia variedad de procesos industriales, incluyendo:
- Sistemas de una fase y multifásicos
- Sistemas con fluidos newtonianos y no-newtonianos
- Sistemas con mezcla mecánica y neumática
- Sistemas con régimen de flujo laminar, en transición y turbulento
¿Qué características de un sistema podemos estudiar con CFD?
Vaciado de agua en un tanque cerrado. Simulación realizada con OpenFoam y visualizada en Paraview.
Mediante prototipaje virtual se pueden estudiar características claves para optimizar la eficiencia y rendimiento de los procesos industriales, como:
- patrones de flujo,
- aparición y distribución de volúmenes muertos,
- formación de vórtices,
- distribución de tiempo de residencia,
- perfiles de concentración de componentes,
- perfiles de temperatura, etc.
A diferencia de otros tipos de modelos, los gemelos digitales tienen la ventaja de permitir caracterizar las mencionadas variables tanto en el espacio como en el tiempo, logrando un entendiendo cabal del proceso.
Ventajas en el uso de técnicas CFD
Las técnicas CFD presentan numerosas ventajas. En primer lugar, permiten obtener información muy valiosa sobre cada una de las variables de los flujos industriales y reducen los costes derivados de la experimentación o de nuevos diseños.
La CFD nos da la posibilidad de analizar sistemas o condiciones muy difíciles de reproducir experimentalmente sin afectar al desarrollo del proceso, como temperaturas muy altas o bajas, movimientos relativos, etc. No obstante, es importante contar con profesional cualificado para ejecutar programas y definir modelos.
Además, permite reducir la huella de carbono que genera todo proceso industrial.