Studio CFD degli effetti aeraulici in una vetreria.

Creazione del gemello digitale

Per questo studio, l'intero sito di Veauche è stato riprodotto con un software 3D. La riproduzione 3D del sito dà luogo a un gemello digitale. Affinché lo studio CFD sia corretto, esso riprende fedelmente l'insieme dei volumi d'aria, l'architettura dell'edificio nonché i forni e le macchine IS.

Inoltre, i risultati tengono conto di numerosi fenomeni fisici come le temperature radianti delle pareti, il tiraggio termico generato dai processi di fabbricazione, la pressione del vento, la posizione e le caratteristiche delle resistenze al flusso dell'aria, nonché la presenza di sistemi meccanici che movimentano l'aria.

La creazione di un gemello digitale molto dettagliato ci permette di realizzare calcoli di grande precisione e quindi di individuare rapidamente potenziali problemi termici. Analizzando questi risultati in una prospettiva globale o locale, possiamo prevedere eventuali problemi ed elaborare soluzioni innovative che si adattano alle diverse complicazioni individuate.

Descrizione delle macchine IS

Le macchine IS sono macchine per la formatura del vetro. All'inizio, la macchina è alimentata con vetro dal pre-bacino attraverso un canale di distribuzione chiamato feeder. Il ruolo del feeder è portare il vetro al distributore alla temperatura richiesta dalla macchina di formatura garantendo al contempo l'omogeneità della temperatura in tutta la sezione del vetro.

Date le altissime temperature in gioco in queste macchine, esse costituiscono un punto essenziale dello studio al pari dei forni. EOLIOS si propone di studiare i flussi termo-aeraulici attorno a queste macchine considerando la ventilazione naturale assicurata da camini aeraulici e il rilascio di calore del vetro. Poiché queste macchine sono a contatto con gli operatori, occorre prestare attenzione al rispetto delle condizioni di lavoro di questi ultimi.

Principali risultati ottenuti

Durante le simulazioni CFD, il team EOLIOS si è concentrato sulla ventilazione naturale della vetreria nonché sulle temperature all'interno dello stabilimento. In un primo momento, EOLIOS ha potuto rilevare che il lanternino di copertura era in surriscaldamento con temperature dell'ordine di 50 °C. È quindi necessario che esso disponga di alette nella parte alta per limitare la stagnazione dell'aria calda.

Questa analisi ha anche permesso di mettere in evidenza il motore principale dei movimenti d'aria nel volume dell'edificio. Infatti, la generazione di calore da parte del processo a livello del forno e delle macchine IS riscalda le masse d'aria che sono allora messe in movimento per tiraggio termico (effetto camino) e dalla ventilazione dei processi.

Successivamente, lo studio ha trattato il caso dei flussi termo-aeraulici delle macchine IS. Nella configurazione attuale dell'edificio, in assenza di aperture naturali, ciò non sembra ottimale. È stato realizzato anche uno studio sulla diffusione degli inquinanti per verificare che l'estrazione dei fumi di grasso delle macchine IS avvenga correttamente ; questa è stata giudicata conforme alle norme di sicurezza.

I vantaggi della simulazione CFD per le vetrerie

La simulazione numerica offre nuove prospettive agli studi di progettazione. Permette di prevedere un gran numero di scenari e, di conseguenza, di padroneggiare tutti gli imprevisti legati a una cattiva progettazione. Nel caso delle vetrerie, la modellazione multifisica permette di tenere conto della totalità dei fenomeni all'origine dei flussi termo-aeraulici.

Grazie ai suoi server di calcolo, i modelli di EOLIOS possono essere simulati nella loro interezza con grande precisione in un lasso di tempo ridotto. Inoltre, l'esperienza di EOLIOS nell'aeraulica generale permette al nostro team di proporre soluzioni innovative e pertinenti nel caso di problemi di surriscaldamento. Implementare simulazioni CFD nel tuo processo di progettazione significa rivolgersi a esperti in meccanica dei fluidi, termica e simulazioni numeriche per assicurarsi che nessun problema si verifichi in futuro.

Sintesi video dello studio

I nostri studi di ingegneria CFD hanno permesso di simulare il trasferimento termico e aeraulico che si produce nell'ambiente della vetreria. Questo include la valutazione delle temperature e delle velocità dell'aria nelle diverse zone della vetreria, nonché le pressioni, il tasso di inquinamento e il tasso di CO₂. Le simulazioni CFD sono state utilizzate anche per valutare la qualità dell'aria all'interno della vetreria e per stimare i livelli di inquinanti all'interno e all'esterno. Questo aiuta a determinare se il sistema di ventilazione è sufficientemente efficace per mantenere livelli di inquinanti accettabili.

In conclusione, EOLIOS ha potuto realizzare la progettazione delle aperture di ventilazione naturale nell'ambito dell'ampliamento e della riqualificazione dello stabilimento.