Resumen

El regulador de presión es un dispositivo común utilizado para regular la presión de trabajo de plantas y máquinas. En los sistemas de propulsión aeroespacial, se utiliza para presurizar los tanques de cohetes de propulsante líquido a una presión especificada para obtener el caudal másico de propulsante requerido. En este trabajo, se desarrolla un modelo generalizado para realizar el análisis dinámico de un regulador de presión de forma que se pueda alcanzar una presión constante en la salida. Se desarrolla un modelo matemático no lineal de regulador de presión que consta de ecuación dinámica de presión, temperatura, ecuación de caudal másico y eje móvil en el interior del regulador. El sistema de ecuaciones diferenciales no lineales y acopladas se simula numéricamente y se calcula la presión y la temperatura para las condiciones requeridas y los parámetros de diseño dados. También se calculan la apertura de la válvula y el caudal másico en función de la presión de entrada y el tiempo dados. Al final, se compara una solución analítica basada en la hipótesis de caudal másico constante con una formulación no lineal. Los resultados demuestran un alto grado de confianza en el marco de modelado no lineal propuesto en este trabajo. El modelo propuesto resuelve un problema real de un sistema de propulsión líquida de cohetes. Para el sistema real considerado, la presión de entrada del regulador disminuye linealmente de 150 bar a 60 bar y se requiere una presión de salida de casi 15 bar del regulador de presión para el tiempo de funcionamiento completo de 19 s.

• Materias:Análisis Matemático Matemáticas Algebra Ingeniería Lógica matemática
• Subjects:Mathematical Analysis mathematics Algebra Engineering Mathematical logic
• Palabras claves:Regulador de presión; presión de trabajo; tanques de cohetes de propulsante líquido; análisis dinámico; modelo matemático no lineal; caudal másico.
• Keywords:Pressure regulator; working pressure; liquid propellant rocket tanks; dynamic analysis; nonlinear mathematical model; mass flow rate