El tubo del vórtice de Ranque-Hilsch (TVRH) es un dispositivo mecánico sin partes móviles que permite generar, a partir de un fluido a presión, dos corrientes a diferentes niveles de temperatura. Este dispositivo encuentra empleo en diversos campos y, recientemente, ha surgido una aplicación novedosa de sumo interés en refrigeración localizada en intervenciones quirúrgicas. Una parte importante de los estudios experimentales disponibles en la bibliografía abierta referidos a TVRHs se llevaron a cabo con dispositivos marca EXAIR. Simultáneamente, resulta usual que para las simulaciones CFD se utilicen las dimensiones y características constructivas de estos tubos con el fin de procurar una validación directa de los resultados generados. Parte de estos estudios experimentales reportan una caída en el rendimiento del dispositivo a fracciones de caudal (frío/entrada), relativamente bajas, entre 0.2 y 0.4. Mientras que, en las simulaciones, se indica la aparición de una zona de reflujo en la salida correspondiente al caudal frío en el rango de operación mencionado. En nuestro conocimiento, a la fecha y en la bibliografía abierta, no se ha establecido un vínculo entre ambos fenómenos.

En este contexto, se propone estudiar la influencia de la relación de diámetros (salida fría respecto del diámetro nominal, d/D) en el rendimiento del TVRH y el efecto que presenta este parámetro en la generación de reflujo reportado en las simulaciones. Para ello se partió de una geometría conocida (d/D=0.54), correspondiente a un TVRH EXAIR y se realizaron simulaciones, utilizando un modelo CFD previamente validado, modificando la relación de diámetros.

Como resultado de las simulaciones se logró alcanzar una conceptualización del vínculo entre la zona de reflujo y la relación d/D, y pudo cuantificarse la influencia de la relación de diámetros en el rendimiento del dispositivo.