ESTUDIO CFD DE PÉRDIDA DE CARGA EN VÁLVULA DE TESLA T45-R

Resumen

La válvula de Tesla es una válvula anti-retorno sin partes móviles, cuya operación depende fuertemente de la velocidad de flujo. Este conducto desarrolla pérdidas de carga asimétricas debido a su diseño geométrico, comportándose como un diodo hidráulico con cierto grado de eficiencia. En el sentido de flujo directo, la pérdida de carga es relativamente baja, mientras que en sentido inverso la resistencia hidráulica es mayor. En el presente trabajo, desarrollamos un modelo numérico, basado en Fluidodinámica Computacional (CFD), para estudiar la válvula de Tesla normalizada T45-R. Simulamos el flujo incompresible y laminar en este dispositivo. En primera instancia, analizamos la precisión del modelo mediante un análisis de convergencia en malla. Posteriormente comparamos la predicción numérica de pérdida de carga con datos experimentales para bajos números de Reynolds, obteniendo un buen acuerdo. Observamos diferencias menores al 15% para sentido directo y por debajo del 6% para el sentido inverso. La predicción de diodicidad del CFD difiere del dato experimental por debajo del 5%. Los resultados obtenidos del coeficiente de pérdida K discrepan de los datos experimentales en menos del 14%. Asimismo, comparamos los resultados CFD con modelos a parámetros concentrados disponibles en la bibliografía, observando un buen acuerdo para un rango de número de Reynolds más amplio que el analizado experimentalmente. Como resultado de este estudio contamos con una herramienta numérica para el diseño de este tipo de dispositivos, particularmente aplicados en el ámbito de la microfluídica, habiendo verificado su precisión en este rango de operación.