Dimensionamiento – Chimeneas – Laboratorio
Dimensionar una red de chimeneas en el laboratorio
El objetivo principal de este estudio es comprender y mejorar el rendimiento de los conductos de humos en los sistemas de combustión, haciendo especial hincapié en la reducción de las caídas de presión y la eliminación del riesgo de condensación. Los conductos de humos, si no están bien diseñados, pueden crear barreras en el flujo, aumentando la necesidad de potencia adicional para mantener el flujo requerido, lo que se traduce en una importante ineficacia energética. Se trata de una cuestión crucial, ya que afecta no sólo ala eficacia operativa, sino también a la sostenibilidad general de los sistemas.
Además, laacumulación de condensación en el interior de las tuberías puede provocar problemas de corrosión, acortando la vida útil de la infraestructura. Esto requiereun estudio en profundidad del comportamiento térmico y dinámico de los fluidos dentro de las tuberías, para proponer soluciones de diseño adecuadas que minimicen estos efectos indeseables. En última instancia, el proyecto pretende fomentar la seguridad y la sostenibilidad de los sistemas de gestión de gases de combustión.
Diseño y cálculo de pérdidas de carga en conductos de humos de laboratorio
Año
2025
Cliente
Laboratorio nacional francés de metrología y ensayos (LNE)
Ubicación
Francia
Tipología
Proceso industrial
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Reducir las caídas de presión y la condensación en los sistemas de combustión
Diagnóstico de las limitaciones del conducto de humos para un rendimiento óptimo
Cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de rocío de los gases de combustión, puede producirse condensación, lo que da lugar a una acumulación de líquido potencialmente corrosivo. Esto no sólo daña las tuberías, sino que puede comprometer la seguridad de todo el sistema. Las normas industriales y reglamentarias también imponen requisitos estrictos en materia de seguridad y rendimiento sostenible para prevenir estos riesgos. Por último, las restricciones prácticas, comoel espacio limitado para la instalación de tuberías, elacceso para el mantenimiento y el cumplimiento de la normativa local, pueden influir significativamente en el diseño y la instalación de los sistemas.
Criterios técnicos para maximizar la eficiencia de los conductos de humos
Para garantizar laeficacia y fiabilidad de los conductos de humos, hay que respetar estrictamente una serie de criterios técnicos y de diseño. En primer lugar, reducir las pérdidas de presión requiere un diseño que favorezca un flujo de humos lo más suave y constante posible, minimizando los ángulos de curvatura y evitando los obstáculos en la trayectoria del flujo. Esta optimización estructural limita la necesidad de energía adicional para mover los gases de combustión, reduciendo así los costes energéticos.
Además, es esencial un aislamiento térmico adecuado para mantener las temperaturas internas de la tubería por encima de los puntos de rocío calculados para los distintos componentes de los gases de combustión. Esto ayuda a evitar cualquier forma de condensación que no sólo podría deteriorar las tuberías, sino también provocar fugas y daños imprevistos. La elección de los materiales también es crucial, ya que requiere metales resistentes a la corrosión o revestimientos diseñados para soportar las condiciones ácidas que pueden provocar los humos.
Modelización CFD: una revolución en el análisis de los gases de combustión
Mejorar el rendimiento de los gases de combustión mediante la tecnología CFD
La modelización de dinámica de fluidos computacional (CFD ) está demostrando ser una herramienta indispensable para este estudio, ya que proporciona soluciones analíticas a los complejos retos que plantea la gestión de los gases de combustión. El CFD permite recrear con precisión las condiciones internas de los conductos de humos, permitiendo una visualización detallada de los flujos de fluidos. Gracias a esta tecnología, es posible evaluar el impacto de cada elemento de diseño en las pérdidas de presión, optimizar las configuraciones para limitar estas pérdidas y mejorar asíla eficiencia energética global del sistema. Las simulaciones también pueden predecir las variaciones de temperatura a lo largo de las paredes de las tuberías, identificando las zonas críticas donde el riesgo de condensación es mayor y permitiendo probar las intervenciones sin los costes asociados a la fabricación e instalación de un prototipo físico.
Al proporcionar datos valiosos sobre el comportamiento dinámico de los fluidos, el CFD permite explorar distintos escenarios de diseño antes de ponerlos en práctica, reduciendo considerablemente el tiempo y los costes asociados al desarrollo de nuevas instalaciones. Además, la capacidad de modelar el comportamiento de las tuberías en distintas condiciones de funcionamiento permite predecir y mitigar posibles fallos antes de que se produzcan, contribuyendo así a la fiabilidad y seguridad del sistema.
Estrategias de optimización del trazado de tuberías para una mayor eficiencia energética
Al diseñar las tuberías, se tuvo especial cuidado en elegir el trazado para minimizar las pérdidas de presión. Optimizar el trazado exigió un análisis meticuloso de las posibles configuraciones, teniendo en cuenta las limitaciones espaciales y las características inherentes a los lugares de instalación. Las curvas se han reducido al mínimo, prefiriendo las suaves curvas de tres segmentos a los ángulos agudos, para reducir las turbulencias que aumentan la resistencia al flujo. Los tramos de tubería se han diseñado para mantener un diámetro uniforme, evitando estrechamientos bruscos que pudieran crear cuellos de botella. Además, la disposición coherente de los segmentos de tubería ha optimizado el trazado general, reduciendo la longitud total de las tuberías y las pérdidas de carga asociadas a la fricción interna.
Mediante la integración de un enfoque de modelización CFD en el proceso de diseño, se utilizaron simulaciones paraidentificar las configuraciones más eficientes, garantizando un flujo laminar y continuo a la vez que se minimizaba laenergía necesaria para evacuar los humos. Gracias a estas estrategias de diseño, el sistema propuesto no sólo cumple los requisitos normativos, sino que mejora el rendimiento energético global, garantizando una mayor sostenibilidad y eficiencia de las instalaciones.
Optimización de los gases de combustión en redes de tuberías mediante EOLIOS
EOLIOS es reconocida por sus avanzados conocimientos técnicos y su capacidad para llevar a cabo con rigor proyectos de ingeniería de gases de combustión. Con una gran experiencia en modelización CFD, EOLIOS utiliza las últimas tecnologías para analizar y optimizar los flujos de humos, garantizando que los conductos de humos sean eficientes y cumplan las normas más exigentes. Los ingenieros y especialistas de EOLIOS conocen a fondo la dinámica de fluidos y las limitaciones térmicas, lo que les permite proponer soluciones innovadoras y personalizadas que incorporan las mejores prácticas del sector.
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Vídeo resumen del estudio
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