El Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC), es un centro mixto en el que participan la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC y la Universidad de Zaragoza.
El Instituto se dedica al estudio de fenómenos relacionados con la Mecánica de Fluidos, con particular aplicación a temas medioambientales, incluyendo técnicas experimentales.
Sus principales líneas de investigación son:
El banco de ensayos para pilas de combustible PEM ha sido diseñado y fabricado por miembros del grupo para estudiar y caracterizar stacks de hasta 3 kW de potencia eléctrica. Como rasgo distintivo, y que la convierte en un diseño único, esta instalación cuenta con dos líneas independientes (“sistema dual”) para cada uno de los gases reactantes (H2 y O2), debido a que el rango dinámico de los controladores másicos actuales no permite cubrir con un único controlador todos los valores de flujos necesarios. De esta forma, con una única instalación es posible tener caudal desde 0.024 lN/min hasta 100 lN/min.
Además, cuenta con un sistema de humidificación por borboteo que es el encargado de aportar las condiciones de temperatura y humedad deseadas a las corrientes de gases reactantes, especialmente para pilas PEM de baja temperatura, así como un sistema de captación de agua mediante un intercambiador a contracorriente que permite cuantificar la cantidad de agua generada por reacción química en la pila. Dispone asimismo de otros dos sistemas, el de medida y control que garantiza que los reactivos lleguen a la pila con los parámetros apropiados de caudal, presión, temperatura y humedad relativa; y el de seguridad, que es el encargado de prevenir cualquier tipo de accidente o minimizar los daños sufridos en caso de que llegue a producirse. El sistema de control automático se ha realizado mediante el desarrollo de un software específico en LabView también desarrollado por miembros del grupo.
| Rangos de operación del banco dual | |||||||||||||||||||||
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| Control Electrónico | ||||
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Para realizar ensayos en monoceldas o pequeñas pilas de alta temperatura, al banco se le ha adicionado un horno que permite el calentamiento de las mismas hasta 200º. En este caso, se corresponde con un horno de tipo encastrable de la casa Fagor modelo FAR FC 801 X, con unas dimensiones de (60x60x58) cm. Este equipo tiene un ventilador interno que consigue mantener una atmósfera adecuada a una temperatura homogénea.
Imagen frontal del banco de ensayos dual
Imagen trasera del banco de ensayos dual
Entre las instalaciones fabricadas por el propio grupo, se encuentra un túnel de viento capaz de caracterizar diversas geometrías de flujo de placas de pilas de cátodo abierto o diferentes sistemas de ventilación analizando la pérdida de carga y caudal que circula. Se trata de una herramienta muy útil para el dimensionamiento de las condiciones de operación de los sistemas de refrigeración en las pilas de cátodo abierto. El túnel de viento está fabricado en PVC con geometría conocida y tiene tomas para la colocación de tubos de Pitot para medidas de caudal y pérdida de carga u otros sistemas de medición como columnas manométricas o sensores.
Túnel de viento durante el ensayo de la pérdida de carga a través de los canales catódicos de una pila de cátodo abierto
Posicionamiento de un Pitot en el interior del tubo de PVC para medir el caudal impulsado por un sistema de ventilación
La prensa se utiliza fundamentalmente para la formación de los sistemas membrana-electrodos. Se trata de una prensa hidráulica de columnas, con movimiento de cierre vertical, destinada al moldeo por compresión de piezas de pequeñas dimensiones (platos de compresión de 120x120 mm). Se trata de un equipo de la empresa Gibitre Instruments con control de presión hasta 400 bar y de temperaturas comprendidas entre 20 y 250°C.
| Especificaciones técnicas | ||||||||||||||||||
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Prensa de laboratorio Gibrite Instruments empleada para la formación de las MEAs de 5 capas |
El robot para atomización de las tintas catalíticas es de la firma I&J Fisnar Inc., modelo J4000-LF y cuenta con un brazo mecánico que controla el movimiento en el eje Y de la boquilla de atomización, una plataforma de sujeción que controla el movimiento en el eje X, una boquilla de atomización, modelo SV1000-SS, un regulador de caudal y tiempo de apertura de la válvula, modelo SVC 100.
El principio de funcionamiento que emplea el cabezal atomizador del robot es similar al de un aerógrafo. La válvula SV1000-SS está diseñada para trabajar con aire comprimido como coflujo para la atomización de líquidos de media y baja viscosidad. Su control se realiza mediante el regulador SVC100 que permite fijar la presión de trabajo.
Robot de atomización para la deposición de tintas catalíticas
Existen dos canales de entrada de aire, uno para atomización y otro de operación, ambos provenientes del regulador SVC100. La presión del aire de operación acciona el pistón abriendo o cerrando la válvula que da paso al líquido. Mientras que el aire de atomización fluye por un circuito individual en el cabezal, y es el encargado de atomizar la tinta. La dosificación del aerosol puede ajustarse girando un botón graduado situado en la parte superior de la válvula. La cantidad de material depositado y su homogeneidad se controlan mediante la presión de inyección del líquido, el tiempo de apertura de la válvula y la distancia de aplicación a la superficie a tratar. La tinta se deposita en una jeringuilla y es suministrada mediante la actuación de un émbolo accionado por un sistema de aire comprimido al cual se le coloca un regulador de presión.
Se trata de un robot programable con control de movimiento en los tres ejes, capaz de depositar cordones de un material sellante de unas dimensiones dadas en función del tamaño de la aguja que se utilice, la velocidad de desplazamiento del cabezal y la presión de inyección del fluido. El equipo es también de la firma I&J Fisnar, modelo 2500N-CE220SET, y dispone de un regulador de presión y tiempo para la inyección de los fluidos modelo SL101, el cual puede ser accionado manualmente o mediante la programación del robot.
| Especificaciones Técnicas |
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Rango de operación (X,Y,Z)
Carga máxima
Velocidades
Repetitividad
Resolución
Datos de memoria
Sistema de operacion
Método de control
Señales E/S
Interface externo
Carga del programa
Alimentación eléctrica 220V
Temperatura de trabajo
Humedad relativa
Dimensiones (ancho x prof x alto)
Peso
510, 510, 150 mm
11 kg
0.1-800 mm/sec
±0.01 mm per axis
0.01 mm
255 programs 30000 points
Punto a punto y camino continuo
Remoto y manual
16 entradas y 16 salidas
RS232C
Vía memory card
AC 180 - 250 V
0 - 40º C
20% - 95% sin condensación
676 x 728 x 799 mm
43 kg
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Robot dispensador del material sellante empleados como juntas
Ejemplo de aplicación del cordón de sellante sobre una placa bipolar
