Aluminio expandido como inhibidor de explosiones en depósitos que contienen gases o líquidos inflamables

Abstract

El presente trabajo investigativo se centra en el estudio de aluminio expandido como supresor de explosiones en depósitos de combustibles. Su estudio se remonta a finales de los años 80, época en que aparecieron por primera vez. Inicialmente se realizó una extensa investigación bibliográfica sobre aplicaciones de materiales de aluminio expandido, principalmente sobre sus propiedades como supresor de explosiones, ya que este tema no tiene precedentes de estudio en la UPC. Se estudió el comportamiento del material en pequeños depósitos sometidos a calentamiento y su influencia en la ebullición del fluido. Además se simuló estos procesos con COMSOL Multiphysics. Para lograr estos objetivos se realizaron sencillos experimentos con depósitos tubulares de aproximadamente 1 metro de longitud y se midió la temperatura del fluido y sus gradientes térmicos. Además se observó con una cámara de alta definición el proceso de ebullición del fluido en depósitos con y sin aluminio expandido. Las simulaciones no se pudieron realizar con los parámetros exactos de las experimentaciones, ya que modelar esas dimensiones requería muchos recursos informáticos. A bajas temperaturas (150ºC) el aporte del Aluminio expandido es casi nulo y la trasferencia de calor se desarrolla sobre todo por convección, además este relleno no impide las corrientes convectivas. A altas temperaturas el aluminio expandido refrigera la superficie caliente de un depósito. En el caso de fluidos no presurizados como el agua este efecto está limitado por su temperatura de ebullición. El relleno también retrasa el inicio de la ebullición nucleada, que en el agua comienza a los 105ºC aproximadamente. Con respecto a la simulación, a limitación de trabajar en 2D y la geometría de la malla de aluminio expandido impidió que se obtuvieran resultados cualitativamente reales. Se determinó que la aleación utilizada pertenece a la serie 3000. Con el presente proyecto se abre una nueva línea de investigación enfocado al estudio y desarrollo de estos materiales.