Análisis y diseño de la carcasa de un mecanismo turbocompresor mediante tubos para aplicación naútica

Abstract

Este proyecto trata de dar respuesta al análisis de un innovador propulsor náutico, además del diseño y fabricación de una carcasa para ser ensayado en un banco de pruebas. El diseño de la carcasa para el banco de pruebas se hará en paralelo con el diseño del banco de pruebas donde se ensayará, que será hecho por otro alumno de la escuela. El diseño del propulsor pertenece a una patente de un antiguo alumno de ICAI, que nos facilitó su diseño en formato SolidEdge para poder hacer el estudio sobre su viabilidad. El propulsor consiste en dos tubos huecos con una hélice arrollada dentro, que tiene diferente paso en ambos tubos. Aparte, los tubos girarán a diferente velocidad gracias a que están acoplados a un diferencial mecánico que permite el giro relativo entre estos. El proyecto, por un lado, hará un análisis teórico del propulsor que será resuelto con las fórmulas clave de mecánica de fluidos y turbomáquinas. Mientras por otra parte, se hará una simulación computacional en el programa Fluent, donde por la carga computacional solo se simulará la acción del giro de los dos tubos con varios regímenes de giro diferentes, suponiendo así la acción del diferencial. Paralelo al análisis y suponiendo la viabilidad para ensayarlo, se hará el diseño de una carcasa del propulsor para poder ser ensayado. El diseño será muy parecido al de una bomba centrífuga, debido a que su funcionamiento es parecido y tiene varios elementos con la misma funcionalidad. Tras el diseño, se hará el proceso de fabricación y montaje, además de sacar los planos de la carcasa. Finalmente, se hará un estudio de costes para poder fabricarlo y se concluirá sobre su implantación en el sector náutico.This project tries studies the analysis of an innovative marine propeller, as well as the design and manufacture of a testing casing for a test bench. The design of the casing for the test bench will be done in parallel with the design of the test bench where it will be tested, which will be done by another student. The design of the propeller belongs to a patent of a former student of ICAI, who provided the design in SolidEdge format in order to study its viability. The propeller consists of two hollow tubes with a helix wound inside, which has different passage in both tubes. Also, the tubes will rotate at different speeds because they are coupled to a mechanical differential that allows the relative rotation between them. The project, on the one hand, will make a theoretical analysis of the propeller that will be solved with the key formulas of fluid mechanics and turbomachinery. While on the other hand, a computer simulation will be done in the Fluent program, where the computational load will only simulate the action of the rotation of the two tubes with several different rotation regimes, thus assuming the action of the differential. Parallel to the analysis and assuming the feasibility to test it, the design of a casing of the propeller will be made to be able to be tested. The design will be very similar to that of a centrifugal pump, because its operation is similar and has several elements with the same functionality. After the design, the manufacturing and assembly process will be done, in addition to drawing the plans of the housing. Finally, a cost study will be done to be able to manufacture it and it will conclude on its implementation in the nautical sector.