ESTUDIO CFD DE UN EXTRACTOR PARA UN HORNO DE COBRE

DATOS DEL PROYECTO

Clientes: ANIVI

Fecha: 2026

Tecnología Simulación: CFD

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este proyecto fue estudiar el funcionamiento de un sistema de extracción acoplado a un horno de fundición de cobre con el fin de validar su funcionamiento y evaluar su influencia sobre el sistema.

Para ello, hemos caracterizado el comportamiento del flujo mediante la comparación del campo de velocidades, la distribución de la temperatura en el interior del equipo, las regiones más susceptibles a impactos de partículas y el flujo másico de salida con las medidas experimentales proporcionadas.

Para realizar este análisis se han utilizado simulaciones de Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) donde se requerían modelos de flujo compresible en los que se activaron el cálculo de especies difusivas, los sumideros de calor y el módulo de partículas con masa, sin DEM activo para contactos. El software utilizado para el proyecto es ScFlow, de MSC Cradle.

MODELOS CFD

En este caso partimos de las dos geometrías de detalle -una para cada altura de la campana a estudiar- del sistema y sus componentes y generamos unos modelos adaptados para el estudio del flujo que permitieran estudiar las regiones de interés y redujeran los requisitos de mallado en zonas menos relevantes.

Tras ello, configuramos los modelos CFD teniendo en cuenta el caudal de entrada y de salida, así como las condiciones de funcionamiento y la granulometría y densidad de las cenizas.

Finalmente, escogimos un mallado que nos permitiera captar pequeñas variaciones del flujo con el nivel de detalle requerido para validar la metodología propuesta.

En la siguiente imagen se observa una vista global del mallado utilizado:

ESTUDIO MEDIANTE SIMULACIÓN CFD

Tras definir los modelos, podemos calcular los diferentes casos de estudio resolviendo numéricamente las ecuaciones que definen el movimiento de los gases para flujo compresible y turbulencia en análisis transitorio.

El efecto de la pulverización se modela mediante una región donde se produce la generación de vapor y otra que actúa como sumidero de calor según los datos de entrada que permiten correlar los resultados con los datos observados experimentalmente.

Evaluamos en primer lugar los criterios de convergencia monitorizando los residuos y la estabilidad de los parámetros a estudio, especialmente las velocidades y los balances de masas. Una vez evaluados, se verifica que los mapas de velocidades y la distribución del caudal se ajusten a los datos experimentales proporcionados para cada simulación.

En la siguiente imagen se muestran las líneas de corriente graficando la temperatura de una de las configuraciones estudiadas: