Cristalerías del Loira
En pocas palabras
EOLIOS Ingénierie proporcionó una visión general de las condiciones termo-aerodinámicas de los diferentes fenómenos que tienen lugar en la cristalería de Veauche en relación con los procesos de los hornos y las máquinas IS.
Cristalerías del Loira
Año
2020
Cliente
O-I
Ubicación
Francia
Tipología
Cristalería
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Principales objetivos de la misión
El principal reto de las fábricas de vidrio es la optimización de los flujos de aire térmico. El vidrio que sale de los hornos debe enfriarse correctamente, manteniendo al mismo tiempo un entorno de trabajo adecuado para los operarios. Para esta misión, el equipo de EOLIOS aportó su experiencia en ingeniería del vidrio para validar y ayudar a la oficina de proyectos a controlar los fenómenos termo-aerodinámicos inducidos por las distintas etapas de fabricación a temperaturas muy elevadas.
Creación del gemelo digital
Para este estudio, se reprodujo todo el yacimiento de Veauche con un software 3D. La reproducción en 3D del yacimiento da como resultado un gemelo digital. Para que el estudio CFD sea correcto, debe reproducir fielmente todos los volúmenes de aire, la arquitectura del edificio y los hornos y máquinas IS.
Además, los resultados tienen en cuenta numerosos fenómenos físicos, como las temperaturas radiantes de las paredes, las corrientes de aire térmicas procedentes de los procesos de fabricación, la presión del viento, la ubicación y las características de las resistencias al flujo de aire y la presencia de sistemas mecánicos de movimiento del aire.
La creación de un gemelo digital muy detallado nos permite realizar cálculos muy precisos y así identificar rápidamente posibles problemas térmicos. Analizando estos resultados desde una perspectiva global o local, podemos anticipar posibles problemas y desarrollar soluciones innovadoras que aborden las distintas complicaciones detectadas.
Descripción de las máquinas IS
Las máquinas IS son máquinas para moldear vidrio. En un primer momento, la máquina se abastece de vidrio procedente del preembarcadero a través de un canal de distribución denominado alimentador. La función del alimentador es llevar el vidrio al distribuidor a la temperatura requerida por la máquina formadora, garantizando al mismo tiempo que la temperatura sea uniforme en toda la sección de vidrio.
Dadas las elevadísimas temperaturas que alcanzan estas máquinas, forman parte esencial del estudio, al igual que los hornos. EOLIOS propone estudiar los flujos térmicos-aire alrededor de estas máquinas teniendo en cuenta la ventilación natural proporcionada por los conductos de aire y la liberación de calor del vidrio. Estas máquinas están en contacto con los operarios, por lo que hay que velar por que se respeten sus condiciones de trabajo.
Principales resultados obtenidos
Durante las simulaciones CFD, el equipo de EOLIOS se centró en la ventilación natural de la cristalería y las temperaturas en el interior de la planta. En un primer momento, EOLIOS pudo detectar que la estructura del tejado se estaba sobrecalentando, con temperaturas de unos 50 °C. Por tanto, es necesario disponer de respiraderos en la parte superior para limitar el estancamiento de aire caliente.
Este análisis también reveló el principal impulsor del movimiento del aire en el volumen del edificio. El calor generado por el proceso en el horno y las máquinas IS calienta las masas de aire, que se ponen en movimiento por el tiro térmico(efecto chimenea) y por la ventilación de los procesos.
A continuación, el estudio aborda el caso de los flujos termoaerodinámicos de las máquinas IS. En la configuración actual del edificio, sin aberturas naturales, esto no parece óptimo. También se realizó un estudio de difusión de contaminantes para comprobar que la extracción de los humos de grasa de las máquinas IS se realiza correctamente. Se comprobó que cumplía las normas de seguridad.
Estudio de la extracción de contaminación de las máquinas IS - Visor 3D
Ventajas de la simulación CFD para las fábricas de vidrio
La simulación digital ofrece nuevas perspectivas a las oficinas de diseño. Esto permite prever un gran número de escenarios y, por tanto, controlar cualquier problema imprevisto asociado a un mal diseño. En el caso de las fábricas de vidrio, la modelización multifísica permite tener en cuenta todos los fenómenos que provocan los flujos de calor y aire.
Gracias a sus servidores de cálculo, los modelos EOLIOS pueden simularse en su totalidad con gran precisión en poco tiempo. Además, la experiencia de EOLIOS en ventilación general permite a nuestro equipo proponer soluciones innovadoras y pertinentes en caso de problemas de sobrecalentamiento. Sin embargo, implantar simulaciones CFD en su proceso de diseño implica recurrir a expertos en mecánica de fluidos, simulaciones térmicas y numéricas para garantizar que no se produzcan problemas en el futuro.
Vídeo resumen del estudio
Nuestros estudios de ingeniería CFD han simulado la transferencia de calor y aire que se produce en el entorno de una fábrica de vidrio. Esto incluye la evaluación de temperaturas yvelocidades del aire en las distintas zonas de la fábrica de vidrio, así como presiones, niveles de contaminación y niveles de CO2. También se utilizaron simulaciones CFD para evaluar la calidad del aire en el interior de la fábrica de vidrio y estimar los niveles de contaminantes interiores y exteriores. Esto puede ayudar a determinar si el sistema de ventilación es suficientemente eficaz para mantener unos niveles aceptables de contaminantes.
Por último, EOLIOS pudo diseñar las aberturas de ventilación natural para la ampliación y rehabilitación de la fábrica.
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