Tenemos experiencia con diversos tipos de problemas de simulación de ingeniería. Aquí encontrará algunos ejemplos de proyectos interesantes desarrollados por nuestro equipo de trabajo.
Edición del número especial de la revista Processes.
Libro “CFD Modelling and Simulation of Water Turbines”. Processes, 10, 69, 2022. Editores Santiago Laín & Omar López. MDPI, Suiza, 2022. (Descargar)
Prefacio: Las simulaciones numéricas para la predicción del desempeño de las turbinas hidráulicas se están convirtiendo en una herramienta estándar en la práctica de ingeniería. Este libro se enfoca en el modelado y la simulación de turbinas de agua para energía hidroeléctrica convencional y no convencional. El alcance de este libro incluye temas de estado del arte en el campo de la producción de energía hidroeléctrica, tales como: modelado de turbinas-bomba, simulación de turbinas de eje horizontal y vertical para aplicaciones hidrocinéticas y modelado de plantas hidroeléctricas. Finalmente, este libro promete ser una buena referencia para investigadores y estudiantes de posgrado que comparten un interés en predecir confiablemente el rendimiento de las turbinas de agua basadas en simulaciones numéricas.
Interventoría técnica, administrativa, jurídica, contable, financiera, ambiental y social a la revisión, confrontación, complementación y apropiación de estudios y diseños, así como la construcción de la estación elevadora de aguas residuales de Canoas y sus obras complementarias, incluyendo su puesta en marcha y operación asistida.
Interventoría de la modelación CFD y del modelo físico hidráulico escala 1:10 para la entrada desde el Interceptor Tunjuelo-Canoas, el pozo de cribado, el canal de conexión, el pozo de bombeo, el vertedero de excesos, la salida al túnel de emergencia, y los ductos de succión de las bombas principales de la Estación Elevadora de Aguas Residuales de Canoas con capacidad máxima de 36.2 m3/s y una cabeza estática de 45 m cumpliendo el estándar ANSI/HI 9.8-2018 (Pump intake design) realizados por el laboratorio Deltares (Delft, Holanda) y la empresa consultora Ingetec durante la etapa de diseño hidráulico. En estos modelos bifásicos (agua-aire) fue necesario determinar la superficie libre de los flujos para analizar la posibilidad del arrastre de aire hacia la succión de las bombas, la formación de vórtices superficiales, y los niveles máximos en cada estructura hidráulica (transición del Interceptor Tunjuelo-Canoas al área de cribado, canales y rejas de cribado, canal de interconexión, vertedero de excesos, túnel de emergencia, y cámaras de bombeo). El diseño hidráulico era difícil por la corta distancia de los pozos de cribado y bombeo pero los modelos CFD permitieron evaluar alternativas, establecer los lineamientos para el diseño de las estructuras hidráulicas, y evaluar su correcto desempeño. Ayesa Ingeniería y Arquitectura S.A.U. Sucursal Colombia. Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, Bogotá, Colombia, 2019-2022.
Simulación CFD del sistema de aire acondicionado del Coliseo Live.
Simulaciones de algunos ductos de suministro de aire frío y sus boquillas y ductos de extracción de aire caliente hechos en material textil, así como del movimiento transitorio con transferencia de calor del aire al interior del volumen principal del coliseo con un flujo total de 220,000 cfm y una capacidad para más de 21,000 personas con el fin de evaluar las condiciones de comodidad térmica del diseño original. Se recomendaron varias modificaciones al diseño para mejorar los patrones de flujo, reducir el consumo de energía y asegurar la comodidad térmica del público en las graderías, la platea y la tarima. Coliseo Live SAS, Bogotá, Colombia, 2021.
Alternativas técnicas, económicas, operativas y ambientales tendientes a optimizar el sistema de circulación de las aguas de refrigeración de la central termoeléctrica de Paipa
Modelo computacional termodinámico, de transferencia de calor, y operativo de las piscinas de enfriamiento en relación con sistemas alternativos como torres de enfriamiento y sistemas de aspersión en estanques y sus efectos sobre los condensadores del ciclo termodinámico, la eficiencia térmica de la planta de ciclo Rankine de 187 MW y la temperatura del río Chicamocha. Grupo Valrex-Tepsa. Gestión Energética S.A. E.S.P. Bogotá y Paipa (Boyacá), Colombia, 2015-2016.
Modelo hidroabrasivo de las válvulas de inyección en turbinas Pelton para la selección de materiales y procesos que controlen la erosión por sedimentos en las plantas hidroeléctricas colombianas.
Desarrollo de la simulación computacional CFD del transporte de sedimentos y el desgaste abrasivo de superficies en tuberías principales, ramales, distribuidores y válvulas de aguja para una turbina Pelton de 125 MW con un caudal de 20.3 m3/s. Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Los Andes. AES Chivor y Colciencias. Bogotá, Colombia, 2014-2015.
Optimización del producto y del proceso extrusión-soplado de asientos en PEAD para el sistema de transporte masivo
Mediante la simulación computacional del proceso de extrusión-soplado de PEAD y una intervención mínima en la línea de producción fue posible optimizar el espesor de la pared de las sillas para buses de transporte público sin comprometer su resistencia mecánica reduciendo la cantidad de material necesario en cada pieza. Adicionalmente, mediante la simulación transitoria de la transferencia de calor entre el material y el molde de soplado y enfriamiento, se identificó una deficiencia en el sistema de refrigeración que, una vez corregida, permite aumentar la rata de producción en un 25% con una inversión marginal. Universidad de Los Andes. Bioplast. Bogotá y Armenia, Colombia, 2012.
Mejoramiento de la comodidad térmica mediante ventilación natural
La Universidad de Los Andes cuenta con un edificio donde se alberga una parte de sus sistemas de cómputo y se encuentra el equipo humano de servicios de tecnologías de la información. Debido a un cambio en los puestos de trabajo se quería verificar que un esquema de ventilación natural sería suficiente para mantener la comodidad ambiental para los trabajadores. La Dirección de Planta Física de la misma universidad solicitó el desarrollo de un modelo y una simulación usando el programa EnergyPlus con el fin de establecer la evolución temporal de la temperatura interior del edificio en varios pisos y puntos a lo largo del año tomando en cuenta la variación climática ambiental representada por el Año Meteorológico Típico para la ciudad de Bogotá. Los resultados de la simulación permitieron establecer algunos periodos y puntos críticos y validar el diseño arquitectónico frente a la comodidad ambiental. Durante algunas semanas se registraron datos con instrumentos (temperatura, humedad e iluminación) que luego se compararon con el modelo computacional para validar las simulaciones y sus resultados.
Flujo de agua y aire en un inodoro para verificación detallada del diseño
La disminución en el consumo de agua en dispositivos sanitarios de uso común como los inodoros constituye uno de los requerimientos más importantes hoy día para las empresas fabricantes. El diseño de inodoros de bajo consumo típicamente se aborda experimentalmente usando pruebas de laboratorio estipuladas en normas técnicas de la “American Society of Mechanical Engineers” (ASME). La dinámica de fluidos computacional (CFD) permite el análisis detallado del flujo del agua en un inodoro, así como la cuantificación detallada de variables de desempeño que no pueden ser medidas experimentalmente a costos razonables. Este modelo computacional complementa el diseño de los inodoros de bajo consumo, tanto como las pruebas experimentales de laboratorio desarrollados por la empresa Corona S.A. para lograr un producto que satisfaga los requerimientos.
Optimización del radiador de un transformador eléctrico de potencia
Los transformadores eléctricos de potencia disipan grandes cantidades de calor que deben ser evacuadas para prevenir recalentamientos excesivos. Para este fin se usa un sistema de radiación al medio ambiente que funciona mediante el movimiento natural de un aceite que actúa como líquido refrigerante. La empresa Siemens S.A. en Colombia solicitó el desarrollo de un modelo computacional de un radiador para transformadores de potencia. La simulación permitió la mejora operativa del radiador desde el punto de vista de la transferencia de calor y la reducción del número de paneles requeridos en transformadores de alta potencia.