Resumen de Efecto de la disposición de las toberas en la formación de depósitos primarios y secundarios en impactores inerciales multi-tobera
Los criterios de diseño para impactores inerciales se han desarrollado principalmente en base a impactores de tobera única mientras que prolifera el diseño y uso de impactores multi-tobera. Para el diseño de éstos últimos se asume que se comportan como un conjunto de toberas individuales. En base a ello, el objetivo principal de esta tesis fue el de analizar y cuantificar el efecto de la interacción entre chorros sobre la curva de eficacia de impactores multi-tobera, en función de la distancia entre toberas, y prestando especial consideración a la formación de depósitos secundarios, habitualmente observados en la separación de partículas en un impactor. Este objetivo se abordó experimental y numéricamente. En el primer caso, mediante la determinación de la eficacia de separación por cada tipo de depósito: primario, líneas rectas, halo y pérdidas en placa de toberas, partiendo de la generación de un aerosol líquido monodisperso y muestreando el mismo en un impactor de placas de tres toberas en triángulo equilátero distanciadas 2,5W; 4W; 6W y 8W con un S/W=1 y un rango de Re entre 465-2210. Se demostró que la interacción entre chorros se materializaba en cuatro efectos diferenciados: 1) la formación de un depósito primario adelantado, causado por la desviación del chorro en los casos en los que éstos se encuentran lo suficientemente próximos, que disminuye la ÖStk50 y genera una cola a bajas eficacias; 2) la generación de un depósito en forma de líneas rectas, formado en la zona de estancamiento entre chorros de la placa de impacto, responsable de generar una cola a bajas eficacias;3) la formación de un depósito en placa de toberas que se forma en las áreas de estancamiento en la parte inferior de la placa de toberas, normalmente asignado a perdidas que es necesario minimizar y 4) en la dispersión del halo. La formación del halo no depende de la existencia de múltiples toberas y la explicación de su formación debe tener en cuenta tanto efectos inerciales como gravitacionales y el balance entre los mismos. A Reynolds 465 el halo se forma principalmente por sedimentación y su efecto es severo tanto en la disminución de la ÖStk50 como de la pendiente de la curva de eficacia. A Reynolds 1380 y 2210, el halo se forma por separación inercial de las partículas al no seguir la separación de flujo de la placa de impacto y depositándose por gravedad, su efecto es aceptable a 1/Fr»10-4. Todos los efectos analizados subestiman la fracción fina en el muestro con impactores en cascada, generan colas a bajas eficacias, desplazan la ÖStk50 hacia ÖStk menores y suavizan la pendiente de la curva de eficacia, lo que en alguna medida, pudiera explicar las discrepancias encontradas hasta la fecha entre calibraciones experimentales y la teoría de diseño de Marple, 70; Rader, 1985. Se validaron los modelos numéricos para los impactores y rango de operación experimental, ya que se obtuvo un buen ajuste entre resultados experimentales y numéricos. La simulación fue realizada en base al modelo de Menter, 1994, SST k-¿ y tuvo en cuenta para la determinación de las trayectorias de partículas: un CD corregido, gravedad, dispersión turbulenta y el factor de Cunningham. El código CFD cumplió su objetivo de explicar y analizar la formación y el efecto de los diferentes depósitos sobre la curva de eficacia de separación, en un dominio computacional 3D multi-tobera.
