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Simulación en el diseño de equipos con luz UV-C

Desinfectar con rayos UV-C las habitaciones y los sistemas de aire acondicionado es una de las principales formas de prevenir pandemias como el Coronavirus. En este artículo, mostraremos cómo se puede simular el efecto germicida de las fuentes de luz UV-C a la hora de diseñar los sistemas, especialmente los de ventilación.

¿Qué es la luz UV-C? Es el espectro electromagnético en el que se encuentra la luz visible y la luz ultravioleta. Éstas tienen longitudes de onda más pequeñas y se conocen principalmente como los rayos que son perjudiciales para nuestra piel en los días soleados. Una gama particular de ultravioleta, entre 200 y 280 nanómetros de longitud de onda, se conoce como UV-C (ultravioleta C).

Una característica muy importante de la radiación UV-C es que puede penetrar en el interior de los microorganismos, como bacterias, virus, mohos, etc. Al introducirse en las moléculas de estos microorganismos, alteran su ADN, dejándolos inactivos.

 

sanificazione UV-C anti coronavirus

 

Esta particularidad también se puede utilizar para higienizar objetos y fluidos como el aire o el agua, utilizando fuentes de luz UV-C como los LEDs o las lámparas de mercurio. La irradiación de los objetos permite eliminar la carga bacteriana y los virus de su interior. Los principales ámbitos de aplicación de este tipo de lámparas ultravioletas son los dispositivos de saneamiento y las aplicaciones de climatización -normalmente sistemas de aire acondicionado- en entornos como hospitales, oficinas, centros comerciales, transporte público y transporte en general.

En todos estos tipos de aplicación, la idea base es hacer pasar el aire o el agua -o incluso los objetos- a través de un conducto, donde hay lámparas ultravioletas, para que reciban una dosis de radiación UV-C suficiente como germicida, para eliminar la carga de microorganismos contra la que se quiere defender.

 

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El reto de esta aplicación tecnológica es poder identificar en la fase de diseño la dosis correcta de radiación UV-C necesaria para "inactivar" los microorganismos. La dosis viene dada por la intensidad de la radiación que el fluido recibe de las lámparas ultravioletas -que pasan por delante o a través de él- durante el tiempo de exposición. Es necesario identificar la dosis de radiación correcta y validar el dispositivo para diferentes configuraciones posibles del sistema. Por ejemplo, si hay que hacer cambios en el sistema de ventilación de un edificio. Todo esto debe hacerse de la forma más rápida, precisa y económica posible, para reducir los costes de diseño y el desarrollo de los dispositivos, sin comprometer los requisitos sanitarios.

La respuesta a estos retos tecnológicos es la digitalización, es decir, el uso de herramientas de simulación. Deben ser herramientas de simulación dedicadas al diseño. Este es el enfoque de Simcenter FLOEFD, la herramienta de simulación de Siemens Digital Industries Software, ideada para ser utilizada durante las primeras fases del diseño. Esto te permite estar seguro del correcto funcionamiento del dispositivo desde el principio, sin tener que esperar a las fases finales del diseño, donde el coste de corregir los defectos sería mucho mayor.

 

sanificazione UV-C anti coronavirus

 

¿Por qué Simcenter FLOEFD es una herramienta de simulación dedicada al diseño en fase inicial? Se trata de un software integrado en el CAD mecánico, es decir, un software de simulación que funciona dentro del entorno de diseño mecánico, que puede ser Solidworks, Creo, Solid Edge, NX o Catia. Esto permite al diseñador utilizar directamente la geometría creada para obtener el modelo de simulación fluidodinámica. De este modo, no se importan o exportan archivos STEP desde la herramienta de diseño a la de análisis, sino que se realiza una importación directa.

Asimismo, Simcenter FLOEFD es una herramienta muy fácil de usar, lo que permite crear modelos de simulación desde el primer día de su uso.

Además de estar integrado en el entorno mecánico y ser fácil de usar, Simcenter FLOEFD cuenta con toda la tecnología dedicada específicamente al sector de la iluminación. Esto hace que las simulaciones no sólo sean fáciles, sino también precisas. La herramienta cuenta con un modelo termo-óptico para modelar de la mejor manera posible los LEDs; modelos avanzados de radiación para calcular, por ejemplo, la radiación de la lámpara de mercurio o de los propios LEDs. Esto permite comprender dónde impacta la radiación de las fuentes de luz en las superficies a las que afecta. También, dispone de una tecnología específica para caracterizar las fuentes de luz ultravioleta y calcular cuál es la dosis germicida real que se libera y se acumula en los fluidos, de modo que se puede entender si una determinada hipótesis de diseño tiene suficiente acción germicida o no.

 

sanificazione UV-C anti coronavirus con simcenter floefd

 

Puedes ver esta tecnología en acción en una breve demostración de 15 minutos realizada por Stefano Morlacchi, Product Manager de Cadlog para el ámbito CFD. Morlacchi muestra un ejemplo de aplicación consistente en un simple tubo con orificios en la entrada y en la salida, que permiten el paso del aire procedente de un ventilador. En su interior hay una serie de LEDs que emiten radiación UV-C. Es posible variar el número y el tamaño de los agujeros de forma paramétrica, para simular la variación del efecto germicida, hasta alcanzar un umbral suficiente.

El vídeo de la demostración está disponible de forma gratuita en Cadflix, nuestra plataforma de vídeo a la carta.

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