Escuela de Ingenier´ıa Mec´anica
Facultad de Ciencias Exactas,
Ingenier´ıa y Agrimensura
Universidad Nacional de Rosario
M25 - S´ıntesis de mecanismos y m´aquinas
PCDC desaf´ıo de la NASA ”Low
Leakage Cryogenic Disconnects for
Fuel Transfer and Long-Term
Storage”
Docentes:
Valderrey, Marcelo.
Lupi, Rub´en.
Bregant, Alexis.
Alumno:
de Lajonquiere, Iv´an.
M25 S´ıntesis de Mecanismos y M´aquinas - EIM UNR Trabajo pr´actico Nº 2 de Lajonquiere, Iv´an.
´
Indice
1. Introducci´on 2
2. An´alisis de las propuestas 2
2.1. Efecto ´util deseado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2. Descripci´on casos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.3. Espectro conceptual de soluci´on. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4. Enriquecimiento del ECS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3. Soluci´on t´ecnica enriquecida 22
3.1. Acoplamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1.1. Cierre v´alvulas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.2. Sistema de centrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.3. Sistema de fijaci´on. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.4. Secuencia de acoplamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2. Validaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4. Conclusi´on 27
1
M25 S´ıntesis de Mecanismos y M´aquinas - EIM UNR Trabajo pr´actico Nº 2 de Lajonquiere, Iv´an.
1. Introducci´on
El siguiente trabajo presenta un PCDC (Postproceso Conceptual Divergente Convergente) sobre las
38 propuestas presentadas para el desaf´ıo de la NASA en la comunidad de GrabCad ”Low Leakage
Cryogenic Disconnects for Fuel Transfer and Long-Term Storage”. En el mismo se analizaron
las diferentes propuestas para poder clasificarlas y armar un ECS (Espectro de concepto de soluci´on) con
la intenci´on de proponer una nueva soluci´on con cierto grado de innovaci´on.
2. An´alisis de las propuestas
2.1. Efecto ´util deseado
El an´alisis de cada una de las propuestas que se realizaron lo hice en base al efecto ´util deseado que
estableci´o el desaf´ıo. El mismo establece que:
Realizar la conexi´on/desconexi´on de mangueras que transporten fluidos criog´enicos sin tener fugas durante
el proceso e ingreso de suciedad. Evitando el uso de sellos hechos de fluoelast´omeros.
2.2. Descripci´on casos
A continuaci´on se adjunta una breve descripci´on de cada uno de los puntos que consider´e importantes de
cada caso, en funci´on del efecto ´util deseado:
Propuesta 1 - DILIP PATEL
Figura 1: Propuesta 1.
No logr´e comprender bien el funcionamiento descripto, pero considero que no cumple la funci´on de ser
un tipo de conexi´on/desconexi´on r´apida, en este caso plantea una conexi´on fija la cual puede abrirse o
cerrarse mediante el uso de un cilindro hidr´aulico, pero no evita el ingreso de suciedad al estar desacoplado.
Utiliza sellos de tipo O-ring a los cuales no les especifica su material. Por lo cual lo considero descartado
como idea para mi soluci´on.
2
M25 S´ıntesis de Mecanismos y M´aquinas - EIM UNR Trabajo pr´actico Nº 2 de Lajonquiere, Iv´an.
Propuesta 2: Venturi Effect - Marcelo Valderrey
Figura 2: Propuesta 2.
Sistema de conexi´on/desconexi´on r´apida mediante apertura a trav´es del contacto entre dos superficies,
con asientos inspirados en v´alvulas de motores de combusti´on interna para realizar un correcto asiento del
cierre. La minimizaci´on de fugas durante el funcionamiento se realiza partir de implementar p´erdidas de
carga y efecto venturi. Sistema de alineaci´on mediante elementos el´asticos uni´on entre partes utilizando
imanes permanentes, donde para la conexi´on se generan fuerzas de atracci´on y para la desconexi´on utiliza
fuerza de repulsi´on. El cierre de los conductos se realiza utilizando resortes.
Propuesta 3: Magnetized Spring-Sealed Fuel Pump Disconnect - MIKE GRAY
Figura 3: Propuesta 3.
La propuesta consiste en el uso de resortes sellados y magnetizados los cuales producen una uni´on entre los
dos cilindros que se visualizan en la imagen. Como no posee demasiada informaci´on no logr´e comprender
del todo la propuesta, por lo cual la considero descartada.
3
M25 S´ıntesis de Mecanismos y M´aquinas - EIM UNR Trabajo pr´actico Nº 2 de Lajonquiere, Iv´an.
Propuesta 4: Magnetized Spring-Sealed Fuel Pump Disconnect - MATTHIAS ETZKORN
(a) (b)
Figura 4: Propuesta 4.
Sistema de conexi´on/desconexi´on r´apida mediante el uso de sistema macho hembra con asientos rectos,
posee asentamiento c´onico para garantizar una correcta alineaci´on. El sistema de grampas permite una
correcta fijaci´on una vez realizado el contacto entre partes, las grampas hacen contacto sobre la conexi´on
a partir de un servomotor con un sistema pi˜n´on-corona, para minimizar fugas entre las conexiones m´oviles
utiliza sellos deformables de Niquel basados en un desarrollo que hizo NASA, otra opci´on que brinda el
participante es la utilizaci´on de acero para resortes como material. Abierto al exterior, puede acumularse
suciedad en los conductos. El cierre de los conductos se realiza utilizando resortes.
Propuesta 5: Oleocon Hydraulic Quick Coupling - JOS GROOT
Figura 5: Propuesta 5.
Esta propuesta no es m´as que un acople comercial para oleohidr´aulica por lo cual considero que no est´a
adaptado para satisfacer el EUD y por eso lo descarto como idea para mi soluci´on.
4