En este proyecto se analiza el patrón de flujo y movimiento del aire en una serie de salas limpias dentro de un complejo de laboratorios. El objetivo es identificar riesgos en la fase de diseño para prevenir zonas de estancamiento del aire o recirculaciones importantes en las salas. Para el proyecto se ha empleado el software ScStream, de MSC Cradle.
En primer lugar, generamos una geometría de la sala a partir de los planos y los datos de los equipos interiores de tamaño relevante para interferir con el flujo.
Tras ello configuramos el modelo CFD con las condiciones de entrada y extracción definidas en el diseño, teniendo en cuenta el equilibrio de caudales diseñado en el sistema de ventilación. Además debemos escoger un modelo de turbulencia que permita para captar los fenómenos de interés del estudio con un mallado adecuado.
Finalmente escogemos el mallado a utilizar para la simulación. Para este proyecto empleamos una malla cartesiana, que presenta importantes ventajas computacionales y nos permite definir un nivel de refinamiento apropiado.
En la siguiente imagen se observa una vista global del mallado utilizado:
Tras definir los modelos, podemos calcular los diferentes casos de estudio resolviendo numéricamente las ecuaciones que definen el movimiento del aire. Cuando los modelos terminan de calcularse, pasamos a obtener los resultados en la etapa de postproceso.
Estudiamos en primer lugar los mapas de velocidades y las líneas de corriente que se obtienen en las diferentes salas. En estos casos queremos comprobar que las líneas de corriente tengan trayectorias directas de alimentación a retorno, evitando recirculaciones que puedan afectar a las zonas de trabajo. Mediante los mapas de velocidad evaluamos también que no haya zonas sin movimiento de aire, en donde puedan producirse faltas de renovación locales.
También utilizamos otras medidas como el índice de captación de cada retorno, que nos permite identificar de qué partes de la sala absorbe aire cada extracción, para evaluar si la disposición geométrica es adecuada.
En la siguiente imagen se observa un ejemplo de líneas de corriente que parten de una de las alimentaciones de la sala, que podemos usar para estudiar el comportamiento del aire en la región.
Finalmente utilizamos una visualización de trazadoras para representar de forma aproximada el comportamiento de cada sala limpia ante un test de humo inocuo. Esta visualización es de gran utilidad para prever el resultado de un potencial ensayo y corregir los problemas identificados antes de llevar a cabo el ensayo real.
La siguiente figura muestra algunas imágenes extraídas del test de humo realizado mediante simulación en una de las salas limpias:
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