EOLIOS elaboró un diagnóstico de las condiciones térmicas de la fábrica, optimizó los sistemas de climatización y diseñó sistemas de captación específicos — a partir de un gemelo digital completo de la línea de producción.
EOLIOS diseñó los sistemas de climatización de una fábrica de producción de guantes. El estudio permitió elaborar un diagnóstico de las condiciones térmicas del emplazamiento, optimizar las instalaciones de tratamiento climático y desarrollar sistemas de captación específicos, integrados directamente en las líneas de producción.
El reto de un proyecto así es dominar los fenómenos termo-aeráulicos específicos inducidos por las diferentes etapas de fabricación a alta temperatura. Los estudios CFD permitieron visualizar estos fenómenos según las estaciones con el fin de optimizar los sistemas de tratamiento climático, a partir de un gemelo digital completo de la línea de producción.
Una fábrica de producción de guantes de látex se compone de varias etapas. El látex se mezcla primero con aditivos para crear la mezcla de base. Esta mezcla se calienta a continuación y se transforma en una materia plástica estirable, colocada en un molde donde una prensa hidráulica forma el guante.
Una vez formado el guante, se enfría ligeramente y luego se desmolda y lava. Tras el lavado, puede recibir un empolvado para flexibilizarlo y facilitar el agarre. Una vez seco, el guante está listo para ser embalado y expedido.
La producción de guantes de látex tiene un impacto directo en la temperatura de la fábrica, debido a los procesos de calentamiento y enfriamiento implicados. Durante el calentamiento, la mezcla de látex se lleva a temperaturas elevadas para hacerla maleable; los moldes y la prensa hidráulica también se calientan para formar mejor el guante. Durante el enfriamiento, el guante se lleva a temperaturas más bajas con el fin de endurecerlo y hacerlo más resistente. El calor desprendido por estas fases puede aumentar sensiblemente la temperatura en la fábrica.
Así, las zonas donde se calienta la mezcla de látex y donde se calientan los moldes y las prensas hidráulicas son más calientes que las demás. A la inversa, las zonas de lavado y secado del guante son generalmente más frescas, ya que no están expuestas a los mismos procesos de calentamiento y enfriamiento.
La simulación CFD (Computational Fluid Dynamics) permite resolver los problemas de temperatura heterogénea en una fábrica de producción de guantes de látex. Simula los flujos y los movimientos de fluidos en el interior de la fábrica y permite a los ingenieros comprender mejor cómo afectan los diferentes factores a la temperatura.
La simulación CFD ayudó así a los ingenieros a determinar las mejores ubicaciones para los equipos, a optimizar los flujos de aire y a identificar las fuentes de calor susceptibles de afectar a la temperatura.
Se modelizó en CFD la totalidad de la línea de producción. Hornos, cubetas de ácido, sistemas de equipos y armarios eléctricos de potencia se integran con precisión en el estudio. La finura de resolución CFD permite obtener una distribución de temperatura compleja, muy próxima a las condiciones reales. Los fenómenos de inducción de las boquillas de soplado, así como los efectos de los penachos térmicos de los hornos, se capturaron con gran precisión.
Los primeros estudios permitieron comprender los principales fenómenos térmicos propios de la fábrica y de su sistema de producción. Esta comprensión y su restitución simplificada a los equipos de diseño permitieron implicar al conjunto de la cadena de diseño (ingeniero de climatización e ingeniero de Sistemas) en la búsqueda de una solución. El uso del modelo 3D desde la fase de estudio permitió diseñar sistemas de captación de calor a medida, integrados directamente en las líneas de producción.
El modelo 3D dedicado a la difusión de aire fue objeto de un proceso iterativo que permitió optimizar sucesivamente la difusión, completado a lo largo de los últimos desarrollos del proyecto en el marco del diseño de climatización. La comprensión global de los fenómenos térmicos permitió además afinar el dimensionamiento de los intercambiadores de aire para la creación de sistemas de recuperación térmica por parte del cliente.
En paralelo, el estudio se interesó por las cubetas de inmersión en ácido clorhídrico que sirven para la limpieza de los productos. Esta parte de la cadena se caracteriza por la difusión en el aire de contaminantes que hay que captar eficazmente. La evaluación de la concentración de partículas se llevó a cabo no solo cerca de la zona de emisión — para verificar el buen funcionamiento de los sistemas de captación — sino también en el conjunto de la fábrica, teniendo en cuenta la particularidad de la línea y el impacto de cada sistema.
El estudio de la difusión de los contaminantes consiste en estudiar las diferentes fuentes de contaminación generadas por el proceso: uso de productos químicos, equipos de alto consumo, vertidos líquidos y gaseosos, emisiones de partículas y de ruido. Un análisis detallado de las fuentes y las consecuencias permite determinar las medidas de reducción y de control, identificar las posibles fuentes de contaminación y evitarlas. El análisis puso finalmente en evidencia oportunidades de mejora del rendimiento medioambiental así como de la salud y la seguridad de los operarios.
El gemelo digital de la línea de producción permitió obtener información precisa y un análisis eficaz de los flujos térmicos en el entorno. Los resultados se utilizaron para optimizar la ubicación de los equipos y el dimensionamiento de los sistemas de climatización, con el fin de alcanzar un funcionamiento óptimo dentro de los límites impuestos por las normas de seguridad.
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Un gemelo digital es una herramienta potente para mejorar el rendimiento de los procesos industriales: permite simular, probar y analizar los sistemas y sus componentes en un entorno virtual con el fin de obtener optimizaciones concretas. Al final, nuestros ingenieros aportaron una comprensión completa y profunda de los fenómenos termo-aeráulicos en el diseño. La optimización de los sistemas y el desarrollo de dispositivos de medición permitieron ganancias de temperatura de aire del orden de 15 °C a iso-caudal (es decir, sin coste de instalación adicional). Se diseñaron y dimensionaron sistemas de captación de contaminantes y de recuperación de energía a medida.
La principal consideración de los estudios termo-aeráulicos es asegurarse de que el flujo de aire y la temperatura sean adecuados para el funcionamiento óptimo de la fábrica. Se llevó a cabo un análisis en profundidad del entorno de producción para determinar los factores que influyen en la calidad del aire y la temperatura según las estaciones. Se tomaron medidas para controlar el nivel de contaminantes y reducir su impacto. Los resultados mostraron que la calidad del aire y la temperatura eran suficientes para una producción óptima, y que las medidas de control de los contaminantes eran eficaces — se formularon recomendaciones para mantener este nivel de calidad reduciendo al mismo tiempo el coste de los sistemas de tratamiento climático.
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