Estudio de la fluidodinámica de relaves de cobre en un cajón distribuidor mediante softwares CFD

Abstract

Los softwares CFD (Computational fluid dynamics) son herramientas computacionales capaces de entregar, entre otras funciones, simulaciones fluidodinámicas capaces de reproducir el comportamiento de un flujo bajo distintos escenarios. Por otro lado, la minera Sierra Gorda SCM (SGSCM) ha decidido adelantar la operación de un nuevo espesador para tener tres de ellos operando y así estabilizar la concentración de relaves espesados. En este marco, se decide realizar un estudio de la nueva distribución de flujo del cajón distribuidor del sistema de transporte de relaves mediante la utilización de dos softwares CFD. Dichos softwares son ANSYS Fluent, el cual posee una licencia comercial, y OpenFOAM, un software de código abierto; Ambos softwares se configuran para realizar una simulación estacionaria en un escenario actual con dos espesadores y un escenario proyectado con la operación de tres espesadores. La metodología utilizada corresponde, en primer lugar, a modelar la geometría del cajón y mallarla dentro de ANSYS. Ahora bien, dado que lo que interesa es comparar ambos solvers, la geometría y mallado realizado en ANSYS es exportado hacia OpenFOAM con lo cual no existen diferencias en ese aspecto. Luego se utiliza el modelo Volume of Fluid (VOF) y se aplican las condiciones de borde en el modelo de ANSYS para simular el modelo en un estado estacionario, con el objetivo de obtener una resultados en un menor tiempo. Posteriormente, se configura el solver de OpenFOAM utilizando el mismo modelo (VOF) y condiciones de borde similares a las que se definieron en ANSYS Fluent. Los resultados obtenidos para el escenario de dos espesadores en ambos softwares responden a la operación actual del cajón distribuidor para un caudal de 4,16 m³/s, donde éste distribuye el flujo de manera aproximadamente homogénea hacia ambos con un 50,7% hacia el espesador Nº1 y un 49,4% promedio hacia el espesador Nº2 en ANSYS Fluent mientras que los resultados de OpenFOAM son de una distribución de un 51,2% hacia el espesador Nº1 y un 48,8% hacia el espesador Nº2. Respecto a los resultados obtenidos en el escenario proyectado, se obtiene que la simetría de distribución se pierde producto que el espesador ubicado entre el antiguo y el nuevo espesador recibe un 36,4% y un 38,8% en ANSYS Fluent y OpenFOAM, respectivamente. Para este caso los demás espesadores reciben lo restante de manera homogénea. Pese a existir diferencias en los resultados obtenidos desde ambos softwares, la forma distribución hacia los espesadores sigue la misma configuración, en que para el caso proyectado es el espesador Nº1 quien recibe un poco mas de caudal y en el proyectado es el espesador Nº2. Estos resultados se pueden explicar desde la diferencia en el paso de tiempo utilizado en ambos softwares, lo cual puede afectar a la precisión de la solución en ambos softwares.