HVAC

EXPERIENCIA

SOLUTE ha realizado numerosas simulaciones HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) para distintos clientes del sector de automoción. Se ha llevado a cabo numerosas fases de desarrollo de climatización del habitáculo en automóviles y además se ha aplicado la metodología en autobuses. Estas fases han cubierto desde la evaluación del confort de los ocupantes hasta sistemas de deshelado y antivaho para garantizar la visibilidad del parabrisas.

Para abordar este tipo de estudios, SOLUTE se basa en su amplia experiencia y conocimientos de fluidodinámica y software de simulación CFD, que viene aplicando a problemas de naturaleza muy diversa.

Para llevar a cabo estos cálculos se emplean códigos comerciales (ANSYS, ALTAIR) y códigos de uso libre (OpenFOAM) sobre los que, aun con diferencias por su origen, prevalecen las normas de buena práctica en modelado, los criterios de analistas expertos y la base de una amplia experiencia.

METODOLOGÍA

El análisis se realiza mediante herramientas CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) empleando el Método de los Volúmenes Finitos (FVM) o el Método de Elementos Finitos (FEM), según el solver elegido. Para llevar a cabo estos cálculos se emplean códigos comerciales (ANSYS, ALTAIR) y códigos de uso libre (OpenFOAM) sobre los que, aun con diferencias por su origen, prevalecen las normas de buena práctica en modelado, los criterios de analistas expertos y la base de una amplia experiencia.

Tras un primer estudio del estado del arte y de los objetivos a alcanzar durante el desarrollo del sistema HVAC, se crean los modelos basados en la geometría y en el caso de estudio. De esta manera, se busca simplificar y discretizar el modelo, de forma que permita conseguir un compromiso entre precisión de los resultados y carga computacional. En la mayoría de las situaciones se utilizarán simulaciones estacionarias RANS (Reynolds-Averaged Navier Stokes) o su variable transitoria URANS (Unsteady RANS), y eventualmente también puede ser necesario recurrir a las más costosas, aunque precisas, LES (Large Eddy Simulation).

A partir de un escenario que contemple todas las físicas y todos los condicionantes propios del análisis a tratar (para lo cual habrá que definir las propiedades del fluido, su dominio y condiciones de contorno de manera apropiada), es posible calcular y determinar los aspectos deseados del modelo, como las distribuciones de presiones o velocidades, el caudal de aire o la temperatura.

En función de los resultados obtenidos, se estudia la validación del sistema HVAC original. Un aspecto a tener en cuenta es que, en la mayoría de los casos, la climatización en el interior de vehículos (coches, trenes o aviones) sigue directrices internas del fabricante y no están regidos por normativas externas. Una excepción a esta norma se encuentra en las especificaciones de aeronavegabilidad exigidas por la entidad certificadora competente en aviación, como las CS, Certification Specification (publicadas por EASA, European Air Safety Agency, autoridad certificadora europea) o las FAR, Federal Aviation Regulations (publicadas por la FAA, Federal Aviation Administration, autoridad estadounidense).

Además de un resultado cuantitativo, las herramientas utilizadas también permiten analizar el comportamiento cualitativo de los sistemas evaluados, detectando las zonas que provocan funcionamientos indeseados y las regiones que tienen potencial de mejora. De este modo, una vez terminada una primera serie de simulaciones, se realizan propuestas de mejora y se repite el proceso hasta alcanzar la solución óptima. Para ello, es fundamental contar con las habilidades y el conocimiento de ingenieros expertos en aerodinámica y mecánica de fluidos, ya que una correcta interpretación de los resultados y la identificación de posibles soluciones precisa conocer el comportamiento del fluido descrito por las ecuaciones de Navier-Stokes, así como la naturaleza de todos sus componentes.