SIMULACIONES CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) DE CÁMARAS DE FILTROS PARA TURBINA DE GAS DE CENTRALES ELÉCTRICAS: EVALUACIÓN DE DIFERENCIAS ENTRE MODELOS 2D Y 3D

Resumen

Las turbinas de gas consumen un gran volumen de aire durante su funcionamiento. La calidad del aire que entra al sistema es esencial para el rendimiento y la longevidad de una turbina de gas. Se emplea un mecanismo de filtración para regular la calidad del aire mediante la eliminación de contaminantes. Para turbinas de alta potencia, el sistema de filtrado puede estar compuesto por cientos de filtros individuales. Por lo tanto, para lograr el mejor rendimiento, se necesita un diseño cuidadoso. Sin embargo, un dimensionamiento correcto de las casas de filtrado es a menudo complejo. Sus dimensiones y costes de fabricación dificultan el diseño y la experimentación. El modelado numérico ha jugado un papel crucial en el diseño y optimización de productos/sistemas complejos. En la literatura, se han propuesto varios métodos para reducir los recursos computacionales y acelerar el proceso de simulación. La hipótesis del flujo bidimensional representa una de las estrategias más utilizadas en diferentes casos industriales. Gran parte de la investigación de los últimos años se ha centrado en establecer la precisión de los resultados de los modelos de simulación 2D en comparación con los modelos 3D. El objetivo de este estudio es proponer un método de diseño y optimización de casas de filtros, que integra, en un marco único, modelos de simulación 3D y 2D. Estos últimos se aprovechan para acelerar el proceso de diseño, reduciendo el tiempo y los recursos computacionales. Los modelos de simulación 2D han sido definidos de acuerdo a simulaciones 3D validadas físicamente. El error en la estimación de los campos de temperatura, presión y velocidad utilizando modelos de simulación 2D, considerando los 3D como referencia, es inferior al 5%. Palabras clave: Filtros; Dinámica de fluidos computacional; Prototipado virtual; Modelado 2D; Turbina de gas para centrales eléctricas