Simulación 3D de Procesos de Descarga de un Silo de Carbón Industrial ante Diferentes Condiciones de Carga

Abstract

La planta Siderurgica SIDERAR en San Nicolás utiliza coque para alimentar al alto horno durante la producción de acero. El coque se genera en hornos de coquería, los cuales son alimentados con carbón mineral. Este carbón es previamente almacenado en dos grandes silos y descargado secuencialmente por 3 líneas de 4 tolvas en la parte inferior. Las líneas se abren de a una a la vez cargando una serie de vagones. Este proceso se realiza secuencialmente alternando las líneas de descarga. En ciertas condiciones de trabajo los silos se cargan con distintas calidades de carbón, pudiendo co-existir en el silo. El objetivo es determinar la distribución de los materiales dentro del silo y a la salida, para ciertas configuraciones de carga iniciales (distribuciones) y diferentes secuencias de descarga (apertura de las líneas de tolvas). En este trabajo se analiza mediante simulación CFD 3D la distribución de dos tipos de carbón, A de buena calidad y B de baja calidad, durante el proceso de descarga del silo. Para la simulación se emplea un modelo multifásico tipo VOF y la reología del carbón se representa mediante el modelo de Jop, el cual permite estimar una viscosidad efectiva en función de la tasa de corte y la presión local. Con este modelo se analiza la descarga completa del silo a partir de tres alturas de llenado, imponiendo para cada altura varias distribuciones iniciales de ambos materiales. Los resultados permiten ver que ciertas distribuciones iniciales de A y B permiten tener la trazabilidad del material B y saber cuando y por cuales tolvas este será descargado.