El proyecto se desarrolló en dos fases principales:

1. Optimización del injerto de bifurcación

• Evaluación de diferentes configuraciones geométricas de conexión entre la tubería principal y la nueva tubería de descarga.
• Análisis de:
  • Presiones máximas y mínimas.
  • Pérdidas de carga locales.
  • Fluctuaciones de presión.
• Simulación bajo distintos escenarios operativos de la planta, cubriendo diversas casuísticas de funcionamiento.

2. Modelado del sistema completo y análisis del chorro

Una vez seleccionada la geometría óptima del injerto:

• Se modeló el sistema completo de tuberías.
• Se incluyó la válvula de chorro hueco en condiciones reales de operación.
• Se cuantificó la velocidad del chorro y la fuerza ejercida sobre el muro de impacto.
• Se evaluó el campo de velocidades en el espacio comprendido entre la descarga y el muro.

En la fase de optimización del injerto se comprobó que:

• Los picos de presión en la zona de conexión permanecían dentro de los límites admisibles de la tubería.
• La geometría seleccionada permitía transportar el caudal requerido para la descarga.
• La configuración final presentaba la menor pérdida de carga entre las alternativas evaluadas.
• Se reducían significativamente las fluctuaciones de presión respecto a otras opciones.

En el análisis del chorro de descarga se obtuvo:

• La velocidad máxima de impacto sobre el muro.
• La distribución de velocidades en la trayectoria del chorro.

Dado que las velocidades de salida eran elevadas, se propusieron mejoras orientadas a reducir la energía del chorro antes del impacto, con el objetivo de disminuir las cargas transmitidas al muro y aumentar la seguridad operativa del sistema.

Este estudio permitió garantizar un rediseño hidráulicamente eficiente, estructuralmente seguro y adaptado a las condiciones reales de operación de la central.

El estudio se desarrolló mediante simulación CFD, considerando de forma detallada:

• Todas las entradas y salidas del reactor.
• La composición del digesto introducido, incluyendo la fracción de materia orgánica dispersa.
• Las condiciones de operación (caudales y temperaturas de entrada).

El reactor dispone de tres circuitos de agitación independientes, cada uno con su propio inyector, que mezcla el digesto con el biogás generado para favorecer la reacción biológica.

Por ello, el modelo incluyó:

• Las diferentes secuencias de funcionamiento del sistema de agitación.
• Los tiempos de operación de cada circuito.
• La interacción entre los distintos flujos.
• El efecto térmico asociado a la mezcla y al proceso biológico.

Para comparar las dos geometrías propuestas, se evaluaron múltiples indicadores de rendimiento:

• Velocidad del digesto en el interior del reactor:

Se cuantificó el volumen total en el que la velocidad superaba el umbral mínimo recomendado, identificando zonas con riesgo de estancamiento.

• Tiempo de residencia y eficiencia de mezcla:

Se calculó el tiempo necesario para alcanzar una mezcla homogénea, determinando qué configuración presentaba un menor tiempo de renovación efectiva.

• Distribución de temperatura:

Se analizaron los gradientes térmicos para evaluar la eficiencia de transferencia de calor entre las distintas corrientes, factor clave para la estabilidad del proceso biológico.

• Concentración de materia orgánica y riesgo de sedimentación:
  Se estudiaron las zonas con mayor acumulación de sólidos y las probabilidades de deposición en caso de mezcla insuficiente.

El análisis permitió identificar la geometría que ofrecía:

• Mayor volumen activo con velocidades adecuadas.
• Menor tiempo de mezcla.
• Mejor homogeneidad térmica.
• Menor riesgo de acumulación y sedimentación de sólidos.

Gracias a la simulación CFD, fue posible optimizar el diseño del reactor antes de su construcción o modificación, reduciendo riesgos operativos y mejorando el rendimiento global del proceso de producción de biogás.

El proyecto se estructuró en dos fases principales:

• Análisis de la configuración original mediante simulación CFD, con el objetivo de:
  • Cuantificar la pérdida de carga del tramo.
  • Evaluar el impacto real de este segmento en el conjunto del sistema.
  • Identificar zonas de separación de flujo y turbulencias asociadas a los cambios bruscos de dirección y sección.

• Evaluación de alternativas geométricas, desarrollando y comparando distintas propuestas de rediseño orientadas a minimizar las pérdidas de carga y mejorar el comportamiento hidráulico.

El análisis de la geometría original confirmó que el tramo estudiado generaba una pérdida de carga considerable, principalmente debido a:

• Cambios de dirección bruscos en los ingletes.
• Separaciones de flujo y zonas de recirculación.
• Efectos adicionales derivados de la reducción de sección.

A partir de este diagnóstico, se plantearon dos soluciones de mejora:

1. Incorporación de deflectores internos en los cambios de dirección en inglete, con el objetivo de guiar el flujo y evitar desprendimientos.
2. Sustitución de los ingletes por codos curvos, suavizando el cambio de dirección y reduciendo la intensidad de las pérdidas locales.

Tras comparar las tres configuraciones (original y dos rediseños), los resultados mostraron que la opción con deflectores internos ofrecía el mejor desempeño, logrando una reducción del 22 % en la pérdida de carga respecto a la configuración inicial.

Este estudio demuestra cómo el uso de simulaciones CFD permite optimizar componentes hidráulicos de forma precisa, reduciendo pérdidas energéticas y mejorando la eficiencia global del sistema sin necesidad de intervenciones extensivas.

El proyecto incluyó:

• Análisis del efecto del viento para múltiples direcciones sobre un panel aislado, evaluando:
  • Fuerzas aerodinámicas (arrastre y sustentación).
  • Momentos generados sobre paneles y estructuras soporte.

• Simulación de una matriz completa de paneles, representando el layout real de la planta, con el objetivo de:
  • Analizar la influencia de la proximidad entre paneles.
  • Evaluar el efecto de apantallamiento entre filas.
  • Comparar las cargas en paneles perimetrales (especialmente en esquinas) frente a los paneles situados en el interior de la matriz.

Este enfoque permitió capturar fenómenos aerodinámicos que no pueden considerarse mediante modelos analíticos simplificados.

El análisis de las distintas direcciones de viento mostró que:

• La dirección Norte generaba las mayores cargas sobre los paneles en el caso estudiado.
• La dirección Sur producía cargas menores debido a la orientación y geometría del conjunto.

Asimismo, se identificaron diferencias significativas entre:

• Las primeras filas de paneles, que soportan mayores fuerzas aerodinámicas al estar más expuestas.
• Las filas centrales, donde el viento es más estable y las cargas son menores debido al efecto de apantallamiento.

También se evaluó la relación entre fuerza de arrastre y fuerza de sustentación, observándose que:

• Con viento procedente del Norte o lateral, predominan las fuerzas de sustentación.
• Con viento procedente del Sur, las fuerzas de arrastre son superiores a las de sustentación.

Este estudio permitió obtener un dimensionamiento más ajustado y realista de la estructura, optimizando la seguridad y evitando sobredimensionamientos innecesarios, todo ello en alineación con los requisitos del EUROCODE EN-1991-1-4.

El proyecto contempló:

• Dimensionamiento del sistema de ventilación, evaluando:
  • Tamaño de rejillas en caso de ventilación natural.
  • Selección y dimensionamiento de ventiladores en caso de ventilación forzada.
  • Cálculo de los caudales necesarios de aire fresco para asegurar una disipación térmica adecuada.

• Optimización de la disposición de entradas y salidas de aire, identificando las ubicaciones más eficientes para maximizar la renovación de aire con el menor consumo energético posible.

El objetivo es definir una solución técnica capaz de mantener las temperaturas dentro de los rangos exigidos por la normativa, asegurando eficiencia operativa y fiabilidad.

El uso de simulaciones CFD permitió diseñar y dimensionar tanto la ventilación natural como la forzada de forma precisa y eficiente, optimizando la evacuación de calor en una estancia cerrada con alta disipación térmica.

El estudio comenzó con la simulación de un caso base, considerando las condiciones más exigentes de operación en términos de carga térmica. Se analizaron:

• La distribución de temperaturas en la sala.
• Los campos de velocidad del aire.
• La dinámica de flujo generada por el sistema de ventilación inicial.

A partir de estos resultados, se desarrolló un proceso iterativo de optimización que incluyó:

• Rediseño de la ubicación de entradas y salidas de aire.
• Ajuste de los caudales de ventilación.
• Comparación entre distintas configuraciones de ventilación natural y forzada.

Finalmente, una vez alcanzada la configuración óptima, se evaluaron distintos escenarios operativos y ambientales para validar el sistema frente a diversas casuísticas reales de funcionamiento.

Como resultado, se obtuvo una solución técnicamente robusta, energéticamente eficiente y alineada con los requisitos normativos de temperatura, garantizando una adecuada disipación térmica incluso en las condiciones más desfavorables.

El proyecto se desarrolló en dos fases principales:

·         Análisis de la red de conductos HVAC:

Se estudió la distribución del aire en los conductos del sistema de climatización y ventilación (HVAC) para identificar zonas con elevadas pérdidas de carga y posibles desequilibrios en el reparto de caudales.

·         Análisis del comportamiento del aire en la sala:

Se evaluó la distribución del aire en el interior de la estancia mediante simulaciones CFD, identificando áreas con baja renovación de aire y mayor concentración de CO₂.

El análisis de los conductos HVAC reveló zonas con recirculaciones y altas caídas de presión, lo que generaba desajustes en la regulación del sistema. Dado que la instalación ya estaba en funcionamiento, modificar el trazado de los conductos o sustituir tramos con elevada pérdida de carga resultaba complejo y poco viable.

Como solución, se optó por realizar estrangulamientos locales en las bocas de impulsión, ajustando los caudales nominales requeridos en cada zona. Gracias a las simulaciones CFD, fue posible determinar de forma virtual el nivel exacto de regulación necesario en cada difusor, evitando intervenciones basadas en prueba y error.

Por otro lado, el estudio detallado de la concentración de CO₂ (ppm) y del número de renovaciones de aire por hora permitió identificar las zonas con mayores carencias de ventilación. A partir de estos resultados, se reajustaron los difusores para incrementar el aporte de aire en las áreas más desfavorables, logrando una distribución más homogénea y una mejora significativa en la calidad del aire interior.