caesoft
  Quiénes somos [English] | +34 914479204

Mentor presenta en un webinar el trabajo de Cor Meyer (Coaltech): prevención de explosiones de metano utilizando CFD en minadores continuos.


La división de análisis mecánico de Mentor (hoy pertenece al grupo Siemens) ha presentado recientemente en un webinar (link al webinar) los trabajos de Cor Meyer, Coaltech (http://www.coaltech.co.za/) sobre prevención de explosines de metano provicadas en los entornos de minadores continuos.
Coaltech minador continuo
Coaltech minador continuo
Coaltech Minador continuo

El problema del metano y los minadores continuos


Un minador continuo es una máquina diseñada para arrancar material en el frente del tajo de mina y enviarlo de forma automática a un sistema de transporte. El carbón dentro del yacimiento tiene ocluidos los gases que se forman en el proceso de descomposición de la materia orgánica originaria del carbón. Con el arranque del carbón se liberan dichos gases que en algunos casos pueden incluso llegar a invadir la galería o provocar una explosión (si la concentración es la adecuada y existe un punto de ignición).
El minador consigue muy buenos rendimientos de arranque pero también una liberación más rápida de gases, por lo que el peligro de llegar a una atmósfera explosiva es más que posible.
El autor del trabajo ha utilizado FloEfd (programa de análisis de flujo de fluidos) para modelar la circulación de dichos gases en el entorno de la máquina de arranque y los sistemas de ventilación, llegando a proponer y testear mejoras que han demostrado su validez. Por tanto es una técnica asequible y rigurosa que permite conseguir mejoras de diseño en escenarios donde las geometrías no son uniformes y sencillas.
Coaltech geometrias de minador

Diseño CAD, problema de los detalles


Un modelo de minador al uso dispone de un tambor rotatorio en cabeza con el que arranca el mineral. Al caer es recogido por un primer sistema de transporte que luego a su vez traspasa la carga a un pánzer y a una cinta transportadora. La geometría tanto del tambor de arranque como de los mecanismos que rodean la máquina no tienen envolventes suaves como las de un avión o un coche de carreras. Esto plantea un problema de modelado y mallado que no todos los programas son capaces de resolver de forma solvente y sin pérdida de precisión.
Coaltech proceso de transporte de gases
Coaltech Minador continuo
Coaltech Minador continuo
Las geometrías complejas provocan recovecos y zonas de difícil ventilación, donde se podrían dar concentraciones explosivas (para que se produzca la explosión es necesario también que esté presente un punto de ignición). El CFD es una herramienta increíblemente eficaz para probar diseños de ventilación y estudiar cómo se realiza el arrastre del metano y la dilución del gas.

Simulación de detalles de diseño de superficies


Con objeto de investigar posibles mejoras algunas superficies del minador de pruebas fueron modificadas (esa información no es pública). El efecto de esas modificaciones junto con variaciones en los sistemas de ventilación hacen evidentes las mejoras, como puede verse en la siguiente imagen.
Coaltech Mejoras en diseño
Las cantidades de metano medidas antes y después de las modificaciones claramente muestran una tendencia de mejora que todavía está en proceso de estudio, pero que por sí mismas ya tienen un peso incontestable.
Coaltech reducción de metano
En algunos de los sensores la reducción casi bajó al 50% al medir en operación real.

Mejoras en diseño. Conclusiones


El CFD es un método de análisis que en muchos casos erróneamente se piensa que es inexacto, lento y que difícilmente aporta valor ("cuesta demasiado esfuerzo para el conocimiento que extraemos"). Quienes así piensan deberían tomar buena nota de ejemplos de uso como éste.
El análisis de CFD (si se hace con la herramienta adecuada, y FloEfd seguramente lo sea) da una información rápida y valiosa del comportamiento del fluido alrededor de modelos no necesariamente sencillos. Por supuesto es imprescindible un conocimiento de CAD y cómo traspasar determinadas geometrías, pero algo que no está fuera del alcance de cualquier ingeniero.
En CAEsoft hemos trabajado con el equipo de Mentor en el análisis de mejora del avión del equipo Team Velarde de Redbull (video sobre el trabajo). Nuestro trabajo en la preparación de modelos CAD nos dio la oportunidad de comprobar de primera mano la eficacia de FloEfd en el tratamiento de modelos CAD.