
Personal investigador del CITENI publica en Journal of Fluid Mechanics un avance clave para la industria del acero
Personal investigador del CITENI publica en Journal of Fluid Mechanics un avance clave para la industria del acero
La industria del acero se enfrenta al reto continuo de asegurar la calidad de sus productos, especialmente para protegerlos de la corrosión. Uno de los métodos más eficaces para lograrlo es la galvanización, un proceso que implica recubrir el acero con zinc para evitar que se oxide. Las líneas de producción industrial trabajan a una velocidad controlada para evitar defectos durante el proceso, como variaciones en el espesor del recubrimiento del acero que podrían afectar su durabilidad y eficacia.
En este contexto, el investigador David Barreiro, del Grupo Integrado de Ingeniería (GII) del Centro de Investigación en Tecnoloxías Navais e Industriais (CITENI) del Campus Industrial de la Universidade da Coruña (UDC), ha contribuido a la publicación de un artículo innovador en la revista Journal of Fluid Mechanics (volumen 992), editada por la Cambridge University Press y clasificada en el cuartil Q1 en mecánica de fluidos. El trabajo ha sido realizado en coautoría con Anne Gosset y Marcos Lema, también del GII, y Miguel A. Méndez, investigador del von Karman Institute for Fluid Dynamics.
El estudio, titulado «On the coupling instability of a gas jet impinging on a liquid film», investiga la dinámica del escurrido por chorro en el proceso de galvanización a través de simulaciones avanzadas de dinámica de fluidos computacional (CFD). Los resultados permitirían aumentar la velocidad de esta técnica sin comprometer la calidad del acero y mejorar así la productividad de la industria.
NUEVAS FORMAS PARA CONTROLAR EL PROCESO DE ESCURRIDO
La técnica de galvanizado más empleada se denomina escurrido por chorro y utiliza un «cuchillo de aire» (air knife en inglés) que proyecta aire a alta velocidad sobre el revestimiento de zinc líquido aplicado al acero. Este proceso es esencial para regular el espesor del recubrimiento y garantizar la calidad del acero galvanizado.
Como simular un proceso real supone un importante coste de computación, Barreiro utiliza números adimensionales, que son cantidades sin unidades físicas, como el número de Reynolds y el número de Kapitza. Estos números ayudan a comparar diferentes condiciones y a entender cómo las fuerzas, como la tensión superficial, la inercia y la viscosidad, afectan al comportamiento de la película líquida.
El artículo analiza la interacción gas-líquido y cómo se generan los defectos en el recubrimiento de zinc en condiciones que no se habían explorado antes, pero que son más próximas a la realidad. Gracias a este planteamiento, las simulaciones han logrado imitar el comportamiento de la película líquida de zinc utilizando agua, con mayor turbulencia y tensión superficial que investigaciones anteriores, ya que son parámetros que afectan significativamente a la estabilidad del proceso. Finalmente, extrapola los resultados para recrear situaciones muy similares a las que se dan en un contexto real.
Este avance tiene un gran potencial para la industria del acero porque permite crear nuevas formas de controlar el proceso de escurrido. Al optimizar el espesor del recubrimiento de zinc, se garantiza la calidad y durabilidad del acero galvanizado. Es un aspecto particularmente importante en los productos destinados a la industria del automóvil, por ejemplo, ya que la ausencia de defectos permite reducir el espesor de la capa de pintura echada después, y con reducir los costes. Gracias a la capacidad de aplicar los resultados de las simulaciones a situaciones reales permite a las empresas mejorar directamente su producción.

COLABORACIÓN Y FINANCIACIÓN
Para realizar la investigación se han utilizado 10 millones de horas en el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) concedidas por la Red Española de Supercomputación. Un esfuerzo computacional que ha generado más de 10 terabytes de datos, fundamentales para analizar y simular la interacción entre el chorro de gas y la película de zinc durante el proceso de galvanización. Además, el trabajo se desarrolló en estrecha colaboración con el von Karman Institute, centro de investigación belga reconocido por su excelencia en el campo de la dinámica de fluidos y la investigación aplicada. El estudio fue financiado parcialmente por la empresa metalúrgica Arcelor Mittal, líder mundial en la producción de acero y una de las principales impulsoras de las innovaciones en los procesos metalúrgicos. La investigación también contó con la financiación de las becas predoctorales de la Xunta de Galicia, que respaldaron al investigador David Barreiro a lo largo del proceso.
PRÓXIMA DEFENSA DE TESIS
David Barreiro presentará su tesis doctoral el próximo viernes 25 de octubre a las 11 h en el Edificio de Batallones del Campus Industrial de la Universidade da Coruña. Dirigida por Anne Gosset y Marcos Lema, investigadores del Grupo Integrado de Ingeniería (GII), la investigación de Barreiro es significativa para la industria del acero, en concreto para la producción de bobinas de acero galvanizado, ya que proporciona un mayor entendimiento sobre los procesos de revestimiento y abre la puerta a mejoras significativas en la calidad de los recubrimientos.