Diseño con OpenFOAM y Validación Experimental de un Restrictor de Caudal en Simple Fase

Resumen

El uso de restrictores de caudal en sistemas donde existen grandes gradientes de densidad es justificado debido a la presencia de inestabilidades termohidráulicas. Un ejemplo de ello, son los sistemas en ebullición en donde existe la posibilidad de aparición de ondas de densidad. Estas fluctuaciones son especialmente significativas en la zona de dos fases debido al cambio brusco de densidad producto de la ebullición, propagándose aguas abajo del sistema con una cierta demora de tiempo y en modo de ondas. Un método efectivo para estabilizar un flujo de dos fases consiste en incrementar la pérdida de carga donde el fluido se encuentra en estado líquido. En este trabajo se estudian dos diseños de restrictores, caracterizados por su coeficiente de pérdida de carga en régimen de flujo turbulento. En primera instancia se realizaron simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) para determinar el coeficiente de pérdida de carga en los rangos de interés. Posteriormente se construyó un modelo experimental para validar los resultados, explorando un rango de Reynolds más amplio tal que contuviera al intervalo de cálculo. La comparación de los resultados arrojó valores consistentes entre las mediciones y las simulaciones, registrándose desvíos inferiores al 5% en promedio.