| TAZ-TFM-2020-1382 |
Diseño y validación de un piloto regulador de presión para válvulas hidráulicas de diafragma
Escudero Brun, Diego
Cuartero Salafranca, Jesús (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2020
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Ingeniería e Infraestructura de los Transportes
Máster Universitario en Ingeniería Mecánica
Resumen: En este proyecto, se aborda la problemática existente en el funcionamiento de un piloto regulador propiedad de la empresa RIS IBERIA S.L que se encuentra en fase de desarrollo tras no haber sido validado por no haber obtenido resultados aceptables de funcionamiento en campo.
Inicialmente, se presenta el campo de aplicación de este modelo de piloto regulador las válvulas hidráulicas de diafragma, explicando brevemente su modo de operación, punto necesario para la comprensión del funcionamiento del piloto. Entonces, se exponen los componentes que forman el piloto regulador, explicando su naturaleza y características materiales y separándolos en dos zonas del mismo.
Una vez conocidos los componentes, se explica el modo de operación del piloto regulador, diferenciando de nuevo entre las dos zonas de este y explicando la finalidad de cada una de ellas. Para finalizar la comprensión del dispositivo, se ejemplifica con un caso y finalidad real aplicándolo a una válvula hidráulica de diafragma.
Entendiendo completamente el funcionamiento, se comienza analizando su desempeño en banco de pruebas y en distintos equipos de presión, para determinar los problemas que existen en este diseño y sus deficiencias en la operación. Se encuentran las causas de estas deficiencias y se procede a dar solución a todas ellas modificando componentes y proponiendo una mejora de diseño cualitativa, con el objetivo de abordar todas las deficiencias observadas.
Para definir completamente el componente rediseñado, se realiza un estudio de elementos finitos sobre el software de simulación “ABAQUS para definir completamente las modificaciones propuestas. Como paso previo a la simulación, se determinan las propiedades de los materiales hiperelásticos para conocer su comportamiento. En primer lugar, se realiza un ensayo de compresión uniaxial de una muestra real. Se presenta la metodología seguida para determinar la curva tensión-deformación del ensayo y así poder evaluar el material y definirlo a través de uno de los modelos de comportamiento de materiales hiperelásticos en términos de energía de deformación.
Se presenta el modelo axisimétrico simplificado para la simulación, detallando las características inherentes a un estudio de elementos finitos. En última instancia, como resultado de esta simulación tras simular todos los step que recrean la situación real de trabajo del piloto, se obtiene la geometría óptima que determina un ajuste óptimo en términos de estanqueidad y rozamiento para una situación a presión nominal.
Para verificar experimentalmente los resultados obtenidos en la simulación, se aplican estas modificaciones a un piloto regulador y se ensaya en la misma situación que la de la simulación.
Finalmente, se presenta una mejora de diseño alternativa explicando brevemente las características que considero beneficiosas pese a que supongan una mayor inversión en términos de rediseño y adaptación a los demás componentes del piloto regulador.
Inicialmente, se presenta el campo de aplicación de este modelo de piloto regulador las válvulas hidráulicas de diafragma, explicando brevemente su modo de operación, punto necesario para la comprensión del funcionamiento del piloto. Entonces, se exponen los componentes que forman el piloto regulador, explicando su naturaleza y características materiales y separándolos en dos zonas del mismo.
Una vez conocidos los componentes, se explica el modo de operación del piloto regulador, diferenciando de nuevo entre las dos zonas de este y explicando la finalidad de cada una de ellas. Para finalizar la comprensión del dispositivo, se ejemplifica con un caso y finalidad real aplicándolo a una válvula hidráulica de diafragma.
Entendiendo completamente el funcionamiento, se comienza analizando su desempeño en banco de pruebas y en distintos equipos de presión, para determinar los problemas que existen en este diseño y sus deficiencias en la operación. Se encuentran las causas de estas deficiencias y se procede a dar solución a todas ellas modificando componentes y proponiendo una mejora de diseño cualitativa, con el objetivo de abordar todas las deficiencias observadas.
Para definir completamente el componente rediseñado, se realiza un estudio de elementos finitos sobre el software de simulación “ABAQUS para definir completamente las modificaciones propuestas. Como paso previo a la simulación, se determinan las propiedades de los materiales hiperelásticos para conocer su comportamiento. En primer lugar, se realiza un ensayo de compresión uniaxial de una muestra real. Se presenta la metodología seguida para determinar la curva tensión-deformación del ensayo y así poder evaluar el material y definirlo a través de uno de los modelos de comportamiento de materiales hiperelásticos en términos de energía de deformación.
Se presenta el modelo axisimétrico simplificado para la simulación, detallando las características inherentes a un estudio de elementos finitos. En última instancia, como resultado de esta simulación tras simular todos los step que recrean la situación real de trabajo del piloto, se obtiene la geometría óptima que determina un ajuste óptimo en términos de estanqueidad y rozamiento para una situación a presión nominal.
Para verificar experimentalmente los resultados obtenidos en la simulación, se aplican estas modificaciones a un piloto regulador y se ensaya en la misma situación que la de la simulación.
Finalmente, se presenta una mejora de diseño alternativa explicando brevemente las características que considero beneficiosas pese a que supongan una mayor inversión en términos de rediseño y adaptación a los demás componentes del piloto regulador.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
Notas: Aporto documento de aprovación de la empresa y declaración de autoría en la secretaría a través de regtel.
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