Disseny sistema transferidor per generar aigua a alta pressió a partir d'una bomba Diesel Common Rail

Abstract

L’objectiu del present projecte és dissenyar un sistema capaç d’obtenir aigua potable a alta pressió partint d’una bomba del sistema d’injecció directa per conducte comú d’un motor Diesel turbo alimentat; establint les bases per a la fabricació d’un prototipus en una fase posterior. L’interès tècnic del projecte rau en primer lloc, en la definició d’un sistema novador basat en una transferència directa de pressió, sense elements mecànics estàndards com convertidors i en segons lloc, en el repte que significa fer-ho a pressions de fins a 1.600bar. Es planteja la transferència directa com un flux de líquid a través d’un volum (cambra) amb la particularitat que el flux d’entrada i el de sortida pertanyen a líquids diferents, en aquest cas, aigua i oli. Per evitar la barreja dels dos líquids a l’interior de la cambra, s’introdueix un element separador flexible (membrana), el qual no realitza cap tipus de treball sobre els líquids més que mantenir-los separats i permetre el seu flux. Degut a les altes pressions de treball, es realitza un estudi de la normativa europea en referència als recipients a pressió, principalment per la definició dels coeficients de seguretat. Pel disseny i càlcul dels components no estàndards, es realitza un estudi de mercat de referències tecnològiques i usos de l’aigua a alta pressió com són els sistemes de tall per raig d’aigua i els sistemes de conservació d’aliments per ultra-compressió. Els punts més exigents del projecte són el disseny de la cambra i la membrana on es realitza la transferència, degut principalment a les condicions de treball a pressions extremes. Això comporta un estudi detallat dels materials, càlcul del gruix de material resistent, tractaments complementaris per reforçar l’estructura enfront la fatiga (autofrettage). No obstant, també s’han generat qüestions respecte a la idoneïtat del sistema. Al ser sistema no continu, que en cas de necessitat, requereix d’un sistema paral·lel recíproc. Addicionalment, l’increment de capacitat del transferidor en duració de cicle continu significa increments en la secció de treball i per tant, increments exponencials en gruix de material resistent. Com a propostes per un posterior estudi funcional mitjançant prototipus, caldria investigar en la utilització de formes cilíndriques (en detriment de esfèriques) i el seu impacte en la vida útil de la membrana. En segon lloc, analitzar la viabilitat d’utilització del transferidor en lloc dels sistemes estàndard basats en multiplicadors, tant en cost com en prestacions.