Desarrollo de una plataforma computacional para aplicaciones de spray líquidos en la industria

Abstract

Los aerosoles están presentes en muchas aplicaciones, en la inyección de combustible en motores y turbinas de gas, en hornos industriales y calderas, en la fabricación de piezas que inyectan metales líquidos, en el secado de muchos procesos de la industria farmacéutica y alimenticia; como promotor del intercambio de calor; para humidificación del aire; la impresión por chorro de tinta; aplicaciones agrícolas como pulverización de agroquímicos; en procesos industriales de lavado y limpieza; en recubrimientos y pinturas; para lubricación con nieblas de aceite; para el cuidado de la salud; y en protección ambiental. Estos ejemplos muestran la importancia de la tecnología de pulverización para la economía, para la salud y el bienestar de la sociedad. En muchos casos conocer las características del aerosol con cierto detalle es crucial para una aplicación efectiva. El diámetro de la gota y las distribuciones de velocidad afectan la penetración de la pulverización, los perfiles de relación de mezcla, así como las tasas de vaporización en diversas aplicaciones con combustión. En el caso de la fumigación agrícola, se requiere depositar gotas de un determinado tamaño sobre las plantas para lograr los objetivos deseados para su crecimiento y rinde. La deriva del aerosol agrícola podría tener efectos muy adversos en la salud y en el medio ambiente. Estos pocos ejemplos y muchos otros sirven para demostrar que comprender y controlar la inyección desde su etapa de formación dentro del pico inyector hasta la llegada al objetivo final, tiene un alto impacto sobre las consecuencias de la aplicación. En este proyecto se pretende desarrollar una plataforma computacional que simule desde la inyección de líquidos, su atomización en finas gotas hasta la llegada al objetivo final incorporando muchas de las interacciones que influyen sobre la efectividad de la aplicación. En particular se trabajará sobre dos problemas en los que hoy tenemos un avance, como ser la inyección de combustible en motores y la pulverización de agroquímicos a los cuales le agregaremos el entorno que proporciona su aplicación real, lo que sucede dentro de una cámara de combustión de un motor o la influencia de la turbulencia atmosférica, la inversión térmica, la aerodinámica producida por el vehículo aplicador en aplicaciones agrícolas. Esto nos permitirá poder atacar otros problemas desafiantes de la industria y de ahí pensar en innovar aumentando nuestra oferta tecnológica

Sprays are present in many applications, in the injection of fuel in engines, in gas turbines, in industrial furnaces and boilers, in manufacturing processes of parts that inject liquid metals, in spray drying in many industrial processes; as a heat exchange promoter, for humidifying the air; inkjet printing; agricultural applications such as spraying fertilizers, insecticides and pesticides; in industrial washing and cleaning processes; in coatings and paints; for oil mist lubrication; in applications to health care products; and in environmental protection.These examples are not a complete list but show the importance of spray technology for the economy, for the health and welfare of society.In many cases, knowing the characteristics of the spray in some detail is crucial for effective application. Drop diameter and velocity distributions affect spray penetration, mixing ratio profiles, as well as vaporization rates in various combustion applications. Agricultural spraying requires depositing drops of a certain size on the plants to achieve the desired objectives for their growth and yields. In addition, drift from the agricultural spray could have very adverse effects on health and the environment. These few examples serve to demonstrate that understanding and controlling the injection from its formation stage within the injector device until the arrival at the final objective has a high impact on the application.This project aims to develop a computational platform that simulates from the injection of liquids, its atomization in fine drops until the arrival to the final target incorporating the interactions that influence the effectiveness of the application. In particular, we will work on two problems in which today we have a breakthrough, such as the injection of fuel into engines and the spraying of agrochemicals to which we will add the environment that provides its real application, in the case of engines what happens within a combustion chamber and in the agricultural case, the influence of atmospheric turbulence, thermal inversion, aerodynamics produced by the vehicle, boom vibrations, among others.This will allow us to attack other challenging industry problems and hence think of innovation, increasing our technological offer