Optimización de diseño de la tapa de antirretorno de un compresor de hidrógeno

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo el diseño, análisis estructural, fabricación y validación funcional de un prototipo destinado a mejorar el rendimiento térmico en sistemas de compresión de hidrógeno. Partiendo de una versión anterior del componente, se ha desarrollado una nueva geometría con el fin de optimizar la transferencia de calor entre el hidrógeno comprimido y el fluido refrigerante, reduciendo así la temperatura del gas y mejorando la eficiencia global del proceso. La metodología ha incluido la creación del modelo CAD, el análisis por elementos finitos para validar la integridad estructural bajo condiciones de presión de hasta 264,5 bar, la fabricación del componente y su posterior integración en un banco de ensayo. Las pruebas funcionales han confirmado tanto la resistencia mecánica del diseño como su capacidad para disminuir la temperatura del hidrógeno comprimido, contribuyendo así a una operación más eficiente. El proyecto se enmarca dentro de la actividad de mejora continua del departamento de I+D, aportando una solución realista, técnicamente viable y alineada con los retos actuales en el campo del hidrógeno. Finalmente, se proponen líneas de trabajo futuras orientadas a la optimización del volumen muerto, la reducción de costes de mecanizado y la validación prolongada en condiciones reales de operación.

This thesis focuses on the design, structural analysis, manufacturing and functional validation of a prototype aimed at improving thermal performance in hydrogen compression systems. Based on a previous version of the component, a new geometry was developed to optimize heat transfer between the compressed hydrogen and the cooling fluid, thus reducing the gas temperature and increasing the overall efficiency of the process. The methodology included the creation of a CAD model, finite element analysis to validate structural integrity under internal pressures up to 264.5 bar, the manufacturing of the component and its integration into a test bench. Functional testing confirmed both the mechanical resistance of the design and its ability to lower the temperature of the compressed hydrogen, enabling more efficient operation. The project is part of the continuous improvement efforts of the R&D department, providing a realistic and technically feasible solution aligned with current challenges in the hydrogen sector. Future work is proposed to optimize dead volume, reduce machining costs, and perform long-term validation under real operating conditions