Cálculo de la distribución de temperaturas en cierres mecánicos para gases mediante el método de los elementos finitos

Abstract

Los cierres mecánicos lubricados mediante gas han alcanzado en los últimos tiempos un ámbito de utilización muy amplio, en especial para el sistema de cierre de Turbocompresores. Presiones de hasta 250 bares así como velocidades de hasta 200 mis deben ser por ello alcanzables y dominables. Para la correcta interpretación del modo de funcionamiento de tales cierres es necesario el conocimiento del campo de temperaturas ya que las solicitaciones térmicas a las que se ven sometidos alcanzan a menudo valores en ningún modo despreciables. El objeto del presente proyecto es la elaboración de un programa que permita un rápido cálculo de las temperaturas que se alcanzan tanto en el cierre como en sus inmediaciones; para ello, han sido tenidos en cuenta distintos tipos de construcción (sencillo, doble y tandem con y sin cierre laberíntico intermedio) así como las posibles variaciones en cuanto a dimensiones, revoluciones poi minuto, materiales y demás variantes que la firma Feodor Burgmann viene utilizando para la construcción de dichos cierres. En último término el programa ha de ser capaz de responder a la importante cuestión de si el cierre, para su funcionamiento seguro, requiere de una cantidad adicional de gas para refrigerar. El modelo para el cálculo se realizará con la ayuda del método de los elementos finitos (programa Ansys ). Para la construcción del modelo se han tenido en cuenta además diversos efectos termodinámicos (balances de energía, transformación de energía cinética en calor. .. ) así como de transmisión de calor. El programa se ha concebido de tal forma que el número de datos de entrada para el usuario sea el mínimo posible. El problema será tratado como estacionario, axisimétrico y los gases serán considerados ideales.