Estudio de la dinámica de fluidos en un cabezal de entrada de gases utilizando CFD

Abstract

En el presente documento se muestra la modelación, simulación y análisis de la dinámica de fluidos dentro de un cabezal de entrada de gases a un reactor de reducción directa. En este tipo de reactor se obtiene fierro esponja, un insumo en la producción de acero. En la modelación del flujo de gases se utiliza el modelo turbulento k-ε en flujo isotérmico con viscosidad y densidad constantes. Además, se considera que la presión es la misma en la parte final del sistema. La simulación se realizó mediante un programa de dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés) que utiliza el método de elementos finitos. Previamente a la simulación del sistema deseado se verificó la influencia que algunos parámetros del programa tienen sobre los resultados. Tales parámetros son: tamaño de malla utilizado, tipo de elementos finitos y parámetros de estabilización turbulenta. Inicialmente se modela y simula una geometría base para analizar el perfil de velocidades y presiones a lo largo del cabezal. Posteriormente se realiza un análisis de sensibilidad de algunos parámetros de diseño en vías de un proceso de optimización.