1 Dinámica de Interfases en Fenómenos de Fusión, Conversión y Refino de Cobre Carlos Conca Rosende Departamento de Ingeniería Matemática & Centro de Modelamiento Matemático Universidad de Chile III Seminario Internacional de Aplicaciones de las Matemáticas Lima, 2-5 de Agosto de 2006

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3 Vista General

4 CT Corte Longitudinal

5 Interior del CT

6 Corte Transversal

7 Toberas

8 Toberas El aire frío enfría al bañoLas paredes calientan el aire inyectado Modelamiento matemático de la inyección de aire en una tobera de soplado del CT

9 Toberas Se desarrolló de un modelo matemático que permite calcular eficientemente el flujo y la temperatura del gas al interior de una tobera de inyección, para distintas condiciones de operación

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12 Acreciones La formación de la acreción se modela como un fenómeno de solidificación

13 CT Corte Transversal

14 Acreciones en Toberas Estudios RealizadosSimulación numérica de la formación de acreciones en toberas (Solidificación de metal blanco estático enfriado por aire de soplado) Experiencias en laboratorio

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17 Inyección de Burbujas Dinámica de inyección de burbujasOleaje en el CT

18 Inyección de Burbujas Estudios RealizadosCálculo de frecuencias propias de oscilación para un flujo potencial Simulación numérica de inyección de burbujas en una maqueta tajada del CT. (Velocidades de inyección; 82 m/s, 100 m/s, 120 m/s y 140 m/s)

19 Simulación numérica 3D Vista isométrica

20 Dinámica del Oleaje Se desarrollo un modelo para predecir el slopping del baño en el reactor CT que permite entregar indicaciones directas para el control del oleaje. Zona donde emerge el jet es un nodo de oscilación. Se está trabajando en un modelo tridimensional que da cuenta del oleaje longitudinal que también se presenta en el reactor combinando las Ecuaciones de Navier-Stokes con las ecuaciones de Saint Venant

21 Dinámica del Oleaje

22 Dinámica del Oleaje

23 Dinámica del Oleaje Se realizó un cálculo de las amplitudes del oleaje 3D en 4 puntos del CT variando el largo L de la zona de toberas, utilizando el modelo anterior.

24 Inyección por Lanzas

25 Inyección por Lanzas Estudios RealizadosCálculo de frecuencias propias de oscilación, en un flujo potencial Estimación de las dimensiones de la cavidad usando un modelo analítico simplificado de chorro turbulento Simulación numérica 2D de inyección de aire sobre agua para distintas combinaciones H / V H = Altura de la Lanza V = Velocidad de salida de los gases

26 Oleaje y Campo de VelocidadesH=170 [mm] V=50 [m/s] Oleaje y Campo de Velocidades

27 Caida y Fusión de Carga FríaChoques sólidos fluidos Fusión de carga fría

28 Fusión de Carga Fría Estudios RealizadosSimulación numérica de la Fusión de Cobre en Cobre Líquido bajo Convección Natural Simulación de la Fusión de Carga Cría en Metal Blanco bajo Convección Forzada

29 Resultados Obtenidos V relativa = 0,01 [m/s] Campo de temperaturaFracción de líquido

30 Resultados Obtenidos

31 Modelo Colisiones Sólido-FluidoCampo de Velocidades Campo de Presiones Malla de cálculo

32 Propuestas TecnológicasChoque Térmico Se estimarán los esfuerzos mecánicos inducidos por los gradientes de temperatura en la salida de las toberas de soplado Pulsos de Presión Se propone estudiar el efecto de pulsos de presión en las toberas de soplado sobre el oleaje Estudio de la penetración de Carga Fría en el baño Relacionar la penetración en el baño con la granulometría de la carga fría y con la fluidodinámica del baño En particular, determinar en que fase del baño ocurre la fusión