Estudo CFD dos efeitos aeráulicos numa vidraria.

Criação do gémeo digital

Para este estudo, a totalidade do local de Veauche foi reproduzida com um programa 3D. A reprodução 3D do local dá origem a um gémeo digital. Para que o estudo CFD seja correto, este reproduz fielmente o conjunto dos volumes de ar, a arquitetura do edifício, bem como os fornos e as máquinas IS.

Além disso, os resultados têm em conta numerosos fenómenos físicos, como as temperaturas radiantes das paredes, a tiragem térmica resultante dos processos de fabrico, a pressão do vento, a localização e as características das resistências ao escoamento do ar, bem como a presença de sistemas mecânicos que movimentam o ar.

A criação de um gémeo digital muito detalhado permite-nos realizar cálculos de grande precisão e, assim, identificar rapidamente potenciais problemas térmicos. Ao analisar estes resultados numa perspetiva global ou local, podemos antecipar eventuais problemas e desenvolver soluções inovadoras adaptadas às diferentes dificuldades identificadas.

Descrição das máquinas IS

As máquinas IS são máquinas para a conformação do vidro. No início, a máquina é alimentada com vidro a partir do ante-forno através de um canal de distribuição chamado feeder. O papel do feeder é levar o vidro ao distribuidor à temperatura exigida pela máquina de conformação, assegurando a homogeneidade da temperatura em toda a secção do vidro.

Dadas as temperaturas muito elevadas envolvidas nestas máquinas, elas constituem um ponto essencial do estudo, tal como os fornos. A EOLIOS propõe-se estudar os fluxos termoaeráulicos em torno destas máquinas, tendo em conta a ventilação natural assegurada por poços aeráulicos e a libertação de calor do vidro. Como estas máquinas estão em contacto com os operadores, é preciso estar atento ao respeito pelas suas condições de trabalho.

Principais resultados obtidos

Nas simulações CFD, a equipa EOLIOS concentrou-se na ventilação natural da vidraria, bem como nas temperaturas no interior da fábrica. Num primeiro momento, a EOLIOS detetou que a edícula de cobertura estava em sobreaquecimento, com temperaturas na ordem dos 50 °C. É, por isso, necessário que esta disponha de grelhas na parte superior para limitar a estagnação do ar quente.

Esta análise permitiu igualmente evidenciar o principal motor das deslocações de ar no volume do edifício. Com efeito, a produção de calor pelo processo ao nível do forno e das máquinas IS aquece as massas de ar, que são então postas em movimento pela tiragem térmica (efeito de chaminé) e pela ventilação dos processos.

Em seguida, o estudo debruçou-se sobre os fluxos termoaeráulicos das máquinas IS. Na configuração atual do edifício, na ausência de aberturas naturais, a situação não parece ótima. Foi também realizado um estudo sobre a difusão de poluentes para verificar que a extração dos fumos de gordura das máquinas IS se faz corretamente ; esta foi considerada conforme às normas de segurança.

As vantagens da simulação CFD para as vidrarias

A simulação numérica abre novas perspetivas aos gabinetes de conceção. Permite prever um grande número de cenários e, por conseguinte, dominar todos os imprevistos ligados a uma má conceção. No caso das vidrarias, a modelação multifísica permite ter em conta a totalidade dos fenómenos na origem dos fluxos termoaeráulicos.

Graças aos seus servidores de cálculo, os modelos da EOLIOS podem ser simulados na íntegra com grande precisão num curto espaço de tempo. Além disso, a experiência da EOLIOS em aeráulica geral permite à nossa equipa propor soluções inovadoras e pertinentes em casos de problemas de sobreaquecimento. Integrar simulações CFD no seu processo de conceção é recorrer a especialistas em mecânica dos fluidos, térmica e simulação numérica para garantir que nenhum problema surja no futuro.

Síntese vídeo do estudo

Os nossos estudos de engenharia CFD permitiram simular a transferência térmica e aeráulica que ocorre no ambiente da vidraria. Isto inclui a avaliação das temperaturas e das velocidades do ar nas diferentes zonas da vidraria, bem como das pressões, do nível de poluição e do teor de CO₂. As simulações CFD foram igualmente utilizadas para avaliar a qualidade do ar no interior da vidraria e para estimar os níveis de poluentes no interior e no exterior. Isto ajuda a determinar se o sistema de ventilação é suficientemente eficaz para manter níveis de poluentes aceitáveis.

No final, a EOLIOS pôde realizar a conceção dos vãos de ventilação natural no âmbito da ampliação e da reabilitação da fábrica.