Simulació tèrmica d’un bescanviador de calor acoblat al col·lector d'escapament de motors de combustió interna, pel funcionament en atmosferes potencialment explosives

El projecte que es presenta a continuació, es centra en l’estudi i simulació tèrmica dels bescanviadors de calor emprats per a la refrigeració dels gasos de combustió d’un motor situat en atmosferes potencialment explosives. La finalitat tèrmica d’aquests aparells refredadors consisteix en reduir la temperatura de sortida dels gasos d’escapament per sota d’una determinada temperatura admisible, a l’hora que mantenir tota la superfície del refredador en contacte amb l’atmosfera per sota de la mateixa temperatura, que queda regulada segons la normativa UNE-EN 1834 aplicada als motors en atmosferes potencialment explosives. En aquest projecte es realitza una simulació numèrica d’un bescanviador de geometria molt específica, amb la clara finalitat de conèixer la importància quantitativa de tots els paràmetres que intervenen en el procés tèrmic. Aquesta simulació tèrmica haurà de permetre dissenyar un bescanviador de calor de potència i dimensions diferents amb un temps molt menor que l’actual, en que només es dissenyava en base a consideracions exclusivament experimentals i de know-how. L’empresa GALI INTERNATIONAL S.A. comercialitza actualment amb aquest tipus de bescanviadors per la refrigeració dels fums de combustió de motors convencionals que han de funcionar en atmosferes potencialment explosives. Aquesta empresa ha arribat al disseny dels actuals models en base, essencialment, a resultats experimentals. La demanda d’unes noves prestacions de potència aboca als tècnics de l’empresa a realitzar un disseny experimental que sense el suport d’una simulació fa que aquest procés sigui massa lent, costós, i poc competitiu. I amb aquesta finalitat, s’estudien els diferents models de bescanvi de calor reconeguts en el sinus de l’aparell, diferenciant cada tipus de bescanvi segons les zones on es produeixen i els sistemes que hi intervenen, a més de les pèrdues de càrrega que tenen lloc en els diversos conductes que configuren el sistema. La culminació de l’estudi consisteix en la implementació d’un programa informàtic que realitza les simulacions numèriques d’una manera automàtica, i que permet variar els principals paràmetres geomètrics de l’aparell. Els resultats que s’obtenen de les simulacions permeten avaluar la resposta dels refredadors de manera ràpida i el compliment de les especificacions de treball definides per normativa, en primer lloc, sense oblidar les de seguretat