Estudio y análisis de las pérdidas de carga en rejillas según la geometría y coeficiente de perforación

Abstract

En el presente Trabajo Fin de Grado se aborda el análisis numérico y el estudio experimental de las pérdidas de carga en rejillas. Se estudia la influencia de la geometría y del coeficiente de perforación en la caída de presión del flujo a través de ensayos realizados en el túnel de viento de la Escuela Superior de Ingeniería de Cádiz, así como mediante simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) en ANSYS Fluent. Se lleva a cabo un proceso de análisis experimental que abarca desde el diseño y desarrollo de un sistema que permita estudiar rejillas en el túnel de viento de la Escuela Superior de Ingeniería de Cádiz, hasta la configuración de un sistema de presión diferencial para la realización de medidas experimentales. Además, se realiza un proceso de verificación de la calibración del sistema de presión diferencial con el fin de garantizar la fiabilidad de los datos obtenidos. Por último, se aporta documentación técnica que asegura la verificabilidad, trazabilidad y reproducibilidad de las mediciones realizadas. Dentro del marco del análisis numérico, el estudio comprende desde el proceso de generación de la malla, la configuración del modelo y su posterior simulación. Finalmente, los resultados obtenidos se comparan con los experimentales a modo de validación del modelo numérico. A partir de los datos obtenidos, se analiza cómo diversos parámetros influyen en las pérdidas de carga, estableciendo relaciones numéricas que permiten proporcionar criterios de diseño para diferentes aplicaciones en función de los requisitos buscados.

In this Bachelor’s Degree Final Project, an experimental and numerical analysis of pressure losses in perforated plates is conducted. The influence of geometry and perforation ratio on flow aerodynamics is investigated through experiments performed in the wind tunnel of the Escuela Superior de Ingeniería de Cádiz, as well as through computational fluid dynamics (CFD) simulations carried out in ANSYS Fluent. An experimental procedure is developed, including the design and construction of a dedicated test system for studying perforated plates in the wind tunnel, together with the implementation of a differential pressure measurement system. Detailed documentation of the experimental methodology is provided to ensure traceability, reproducibility, and verifiability of the experiments. Furthermore, a verification and calibration process of the differential pressure system is performed to guarantee the reliability of the collected data. Regarding the numerical study, the work encompasses the entire process, from mesh generation and model setup to simulation and post-processing, followed by a comparison between numerical and experimental results for model validation. Based on the obtained data, the influence of grid geometry on pressure losses is analyzed, and relationships between configuration parameters and pressure drop are established. These results provide design criteria applicable to different engineering fields.