Browsing by Author "Cavieres Vega, Rolando Eriel"
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Thesis Optimización del diseño estructural y térmico de un estanque criogénico tipo dewar para el almacenamiento de hidrógeno líquido(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-07) Cavieres Vega, Rolando Eriel; Sariego Pastén, Pedro Marco; Departamento de Ingeniería Mecánica; Mena Yanssen, RafaelEl hidrógeno líquido (LH2) representa una de las formas de almacenamiento energético con mayor densidad gravimétrica disponible, con un poder calorífico de 120 MJ/kg, aproximadamente tres veces superior al de los combustibles convencionales. Sin embargo, su almacenamiento a 20 K impone condiciones extremadamente exigentes, siendo el fenómeno de boil-off —la evaporación continua por transferencia de calor inevitable— el principal obstáculo técnico, especialmente crítico en sistemas de pequeña escala donde la relación superficie/volumen incrementa proporcionalmente las pérdidas térmicas. Este trabajo desarrolla el diseño estructural y la optimización térmica de un estanque criogénico tipo Dewar de 0,12 m³ para el almacenamiento de hidrógeno líquido, orientado a su uso como sistema de apoyo a la investigación experimental en instalaciones universitarias. El diseño mecánico de los recipientes interno (AISI 316L) y externo (ASTM A516 Gr.70) se desarrolló conforme al ASME BPVC Sección VIII División 1, evaluando espesores nominales de 3, 4 y 5 mm. Se evaluaron comparativamente cuatro alternativas de sistema de soporte interno —varillas en configuración X-3D, discos anulares y correas compuestas con tope axial de G10-CR—, considerando simultáneamente criterios estructurales y térmicos, dado el fuerte acoplamiento entre ambos dominios. El aislamiento multicapa (MLI Mylar/Net) que recubre el recipiente interno se evaluó en cuatro configuraciones de 10, 15, 20 y 40 capas. El desempeño estructural de los recipientes y del sistema de soporte se verificó mediante simulación por elementos finitos en Autodesk Inventor, mientras que el desempeño térmico global del sistema —integrando el calor conducido a través del MLI y del sistema de soporte seleccionado— se evaluó mediante simulación en BoilFAST. Los resultados muestran que(...).
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