Examinando por Materia "FEM"

Mostrando 1 - 3 de 3
  • Miniatura
    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de aerogenerador tipo Darrieus helicoidal para su operación en el campus Palmas de la Universidad EIA
    (Universidad EIA, 2024) Santiago Cuadros, Kevin Andrés; Wilches Peña, Luis Vicente
    RESUMEN: se desarrolló el diseño de concepto para un aerogenerador de eje vertical tipo Darrieus helicoidal. Siguiendo la metodología de diseño de producto propuesta por Karl T. Ulrich se identificaron necesidades y especificaciones de diseño para el aerogenerador, se crearon conceptos de solución y se seleccionó el mejor a partir de criterios de calificación que respondían a estas mismas especificaciones. Posteriormente se evaluó el desempeño teórico mediante el uso del software QBlade y en condiciones de operación presentes en el campus Palmas de la Universidad EIA, con una velocidad de viento de 4 a 8 m/s y a una altura de 10 m sobre el nivel del suelo. Finalmente, se identificaron los elementos críticos del aerogenerador y se realizó una propuesta básica de posibles materiales y procesos de manufactura para su fabricación, incluyendo un análisis FEA para evaluar esfuerzos y deformaciones en condiciones críticas de operación, es decir, velocidades de viento de hasta 12 m/s. Se obtuvo un diseño de concepto de un aerogenerador Darrieus helicoidal de tres álabes en aluminio, con un generador de imanes permanentes de velocidad variable, con soportes radiales en ‘V’, un sistema de control automatizado mediante un microcontrolador Arduino FIO, sistema de almacenamiento y entrega de energía eléctrica y una torre en cercha de tubos, que satisfizo las necesidades de diseño identificadas.
  • Miniatura
    ÍtemSólo datos
    Evaluación del estado de esfuerzos y deformaciones del diseño de un aerogenerador de eje vertical Darrieus tipo H
    (Universidad EIA, 2023) Lezcano Aguirre, Mariana; Wilches Peña, Luis Vicente
    RESUMEN: Tres piezas / componentes tomadas del concepto previo de un generador eólico tipo Darrieus fueron analizadas y rediseñadas. Estas metodologías incluyeron el análisis FEM para esfuerzos y deformaciones, el uso de cálculos analíticos con modelos simples y el desarrollo completo de un proceso de diseño de concepto / detalle siguiendo los pasos de la metodología de diseño clásica propuesta por Karl Ulrich. EL análisis FEM mostró que los materiales y las formas seleccionadas satisficieron las solicitaciones mecánicas de una operación atípica del aerogenerador en la universidad EIA campus Palmas. La metodología de Ulrich además permitió la integración de una gran variedad de recomendaciones de diseño acerca de formas, materiales, procesos de manufactura y ensamble, que mejoraron la estabilidad estática y el desempeño de todo el aerogenerador.
  • Miniatura
    PublicaciónAcceso abierto
    Herramienta del tipo caja transparente enfocada a la solución de problemas estático-lineales en estructuras delgadas mediante la simulación por elementos finitos.
    (Universidad EIA, 2021) Medina Martínez, Urbano Alfonso; Mercado Navarro, Fredy Andrés
    RESUMEN: En el presente trabajo se desarrolla una herramienta computacional basada en elementos finitos enfocada a la solución de problemas estático-lineales en estructuras delgadas, definidas como aquellas en donde una de las direcciones es de mucho menor magnitud que las otras dos. Se implementa el elemento MITC4 para la discretización del sistema para poder solucionar el problema de bloqueo numérico, el cual genera rigideces artificiales en la matriz y causa que se prediga de manera errónea las variables solución y es intrínseco del tipo de estructuras por tratar. Se decide realizar el presente trabajo para poder generar una guía en donde el usuario pueda obtener un entendimiento teórico-práctico del método de elementos finitos y pueda realizar este tipo de simulaciones con mejor criterio ingenieril, de manera óptima y con más seguridad respecto a la solución. Para obtener estos resultados, se hace primero un planteamiento teórico del fenómeno físico correspondiente a la mecánica estructural, el modelo matemático asociado y el método numérico necesario para llegar a la solución. En esta sección se identifican las principales asunciones realizadas en las distintas formulaciones, esenciales para no plantear problemas en los que estas no se cumplan. Luego, se entra en detalle en el elemento MITC4, exponiendo los distintos sistemas y bases coordenados asociados, la relación constitutiva para materiales isótropos, el tensor de deformaciones infinitesimales y el proceso para obtener la matriz de rigidez. Una vez estudiadas todas estas ideas, se realiza la implementación del elemento en la herramienta computacional y se pone a prueba. Se emplean distintos casos pruebas formulados en la literatura para verificar un correcto desarrollo y convergencia de los resultados. Por último, se estudia la respuesta estático-lineal de una estructura, realizando un análisis de convergencia de malla y comparando los resultados con la solución analítica del caso de estudio y la solución dada por el software comercial ADINA. De esta forma, se tiene como resultado del presente trabajo una herramienta computacional de uso abierto la cual se puede descargar de la cuenta de GitHub del autor, usuario UrbanoMedina o directamente mediante el link https://bit.ly/2TRcVtX aplicable a la solución de problemas estructurales en estructuras delgadas planas.