Modelado físico de la incidencia de un chorro de aire sobre una superficie de agua

Resumen

El uso de chorros de gas (oxígeno) es fundamental en diversos procesos de aceración, como el Horno Básico de Oxígeno (BOF, por sus siglas en inglés) o en el Horno Eléctrico de Arco (EAF). Estos chorros mejoran la transferencia de calor, masa y cantidad de movimiento en el metal y el mezclado de especies y son muy importantes en la formación de escoria espumosa. En este trabajo, se realizaron mediciones experimentales de las dimensiones de la cavidad formada en la superficie líquida por la incidencia de un chorro, así como también se obtuvieron vectores de velocidad en la zona aledaña a dicha cavidad. Éstas, se midieron usando una cámara de alta velocidad, mientras que los mapas vectoriales se obtuvieron por la técnica PIV (Particle Image Velocimetry). Las velocidades y las dimensiones de las cavidades se determinaron como función de las principales variables de proceso: flujo de gas, distancia entre tobera y superficie libre, diámetro de tobera y ángulo de lanza. Las dimensiones de la cavidad se procesaron estadísticamente, como función de las variables de proceso y como función de los números adimensionales que lo gobiernan. En este caso, el número de Froude junto con el deWeber controlan la geometría de la depresión. El flujo en el seno del líquido es principalmente afectado por el flujo de aire, la altura y el ángulo de la lanza.