La simulación de fluidos se ha convertido en una herramienta fundamental en el diseño de calderas de biomasa, permitiéndonos explorar aspectos críticos de su funcionamiento. En el corazón de este proceso se encuentra el estudio de la mezcla de los gases de combustión generados en la parrilla con el aire secundario y terciario, así como la post-combustión que se deriva de esta mezcla. A través de la simulación, analizamos la evolución de las temperaturas de los gases a lo largo de la caldera, la transferencia de calor, la influencia del ensuciamiento, la pérdida de carga y el fundamental tiempo de residencia de los gases de combustión.
Tiempo de residencia de los gases de combustión
El tiempo de residencia es un factor crítico en el diseño de calderas de biomasa y residuos. Para cumplir la normativa, los gases de combustión deben mantenerse a temperaturas superiores a 850ºC durante al menos 2 segundos.
Modelo de simulación de fluidos
En nablaDot, hemos desarrollado un modelo fluidodinámico integral que abarca la geometría detallada de la caldera y considera un modelo de combustión de gases. Este modelo capta con precisión fenómenos como el flujo de gases de combustión, la turbulencia, la transferencia de calor por convección, la radiación y la reacción química. Además, calcula la transferencia de calor en los bancos de tubos mediante una aproximación de medio poroso.
Resultados
Hemos puesto a prueba el funcionamiento de una caldera de biomasa utilizando nuestro modelo fluidodinámico y hemos confirmado que cumple con los requisitos de tiempos de residencia, pérdida de carga y transferencia de calor. Además, hemos empleado este modelo para explorar diversas mejoras en el diseño de la caldera, acelerando el proceso hacia su versión final.
Otras aplicaciones
El modelo fluidodinámico que hemos desarrollado no se limita a una única caldera de biomasa; puede adaptarse para simular el flujo de gases de combustión en una variedad de configuraciones. Asimismo, el modelo empleado para calcular el tiempo de residencia, un parámetro esencial en muchos procesos industriales, se puede aplicar a diversos análisis en el ámbito industrial.