Modelado de la evaporación no-isobárica del hidrógeno líquido en tanques de almacenamiento
La presente propuesta se fundamenta en la hipótesis de que es posible desarrollar un modelo de orden reducido, preciso y predictivo para la evaporación no-isobárica del hidrógeno líquido (LH₂) en tanques de almacenamiento. Este modelo busca predecir la tasa de generación de gas de ebullición en función de la presión, los perfiles espaciales y temporales de temperatura y velocidad en las fases líquida y gaseosa. En particular, se elucidará como estas variables afectan el perfilo espacio temporal de flux de calor en las paredes del tanque, que determina las tasas de evaporación y no ha sido investigado en detalle. Se utilizarán modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD) de distinta complejidad para balancear validar los supuestos de los modelos simples. El enfoque metodológico se centra en el desarrollo de submodelos rigurosos de transferencia de calor conjugada, con el fin de esclarecer la interacción entre fenómenos como la estratificación térmica, la ebullición en las paredes y la evaporación superficial.
La novedad de esta investigación radica en abordar de manera integral los fenómenos de transferencia conjugada de calor en condiciones de almacenamiento no-isobárico, un régimen más representativo de aplicaciones industriales a pequeña y mediana escala. A pesar de más de un siglo desde la invención de los recipientes criogénicos y décadas de desarrollo de modelos, aún no existe una herramienta predictiva robusta para este tipo de almacenamiento. La reducción del modelo desde simulaciones multifásicas hacia una formulación unidimensional multidominio permitirá no solo identificar los fenómenos dominantes, sino también reducir drásticamente los tiempos de cómputo, haciendo viable la optimización del diseño y operación de tanques de LH₂ en contextos industriales reales.
Concurso: FONDECYT de iniciación
Duración del proyecto: 24 meses
Investigador principal: Felipe Huerta Pérez
