Failure of steel tanks during their construction: experiments and computational modeling

La construcción de tanques de acero destinados al almacenamiento de petróleo plantea un estado de solicitaciones frente a la acción de viento que no está contemplado en las normativas. En la Patagonia Argentina, como en otros lugares reportados en la bibliografía, se han registrado casos de colapso de este tipo de estructuras durante la etapa constructiva a moderadas velocidades de viento. Estudios numéricos anteriores condujeron a determinar como factor desencadenante del mecanismo de colapso, la falta de integridad estructural por las irregularidades en la continuidad del apoyo en el sentido circunferencial. Un mayor conocimiento del comportamiento fluido-dinámico del viento permite ajustar las acciones actuantes usadas en el abordaje del estudio numérico. Este trabajo completa el análisis de tanques no anclados que colapsaron por acción del viento durante su etapa constructiva evaluando el patrón del flujo interior en los tanques mediante ensayos en túnel de viento, incluyendo estos resultados en el estudio numérico. La estructura se modela por elementos finitos mediante un código de propósitos generales, evaluando la inestabilidad del equilibrio mediante un análisis de bifurcación lineal (LBA) y análisis no lineal geométrico con imperfecciones (GNIA). Los ensayos permitieron determinar la formación de un vórtice interior que produce una depresión mayor que el de la estela a sotavento del tanque.During the construction of steel storage oil tanks, a state of stresses under wind loads is induced which is not covered by the regulations. Cases of collapse of such structures during their construction occurred in Patagonia Argentina and elsewhere under moderate wind speeds, as reported in the literature. Previous numerical studies concentrated on the identification of the collapse mechanism, which was related to the loss of structural integrity due to discontinuity of the support in the circumferential direction. An increased knowledge of the fluid dynamic behavior under wind allows obtaining an improved input used in the subsequent numerical study. This paper provides new insight into the wind behavior of unanchored tanks that collapsed during their construction by wind tunnel tests to evaluate the flow pattern inside the tanks, which is an input for the subsequent numerical study. The structure is modeled using a general purpose finite element code, in which instability is evaluated by Linear Bifurcation Analysis (LBA) and by Geometrically Nonlinear Analysis with Imperfections (GNIA). Tests allowed identifying that an inner vortex is induced which produces a greater depression than the downwind wake in the leeward region of the tank.Fil: Jaca, Rossana Claudia. Universidad Nacional del Comahue; ArgentinaFil: Cicerone, Esteban. Universidad Nacional del Comahue; ArgentinaFil: Hernandez, Facundo C.. Universidad Nacional del Comahue; ArgentinaFil: Lassig, Jorge Luis. Universidad Nacional del Comahue; ArgentinaFil: Godoy, Luis Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados En Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Cs.exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados En Ingeniería y Tecnología; Argentin

Diseño, simulación y análisis de un chasis de moto para motor wankel

El objetivo principal de este proyecto es el de realizar el diseño, simulación y análisis estructural de un chasis de moto, usando como base del diseño un motor rotativo Wankel en el que se deberán superar con éxito las condiciones de contorno establecidas para cada uno de los ensayos que evaluarán su respuesta a flexión lateral, flexión longitudinal y a torsión. Los pasos que se llevan a cabo para la culminación de nuestro principal objetivo consisten en modelar el chasis de la motocicleta mediante el programa de diseño gráfico Creo Elements/Pro, antes conocido como Pro/Engineer, gracias a la licencia facilitada por la Universidad Carlos III. Es un programa de diseño, fabricación e ingeniería asistida por ordenador muy popular entre los diseñadores mecánicos, muy polivalente y asequible en comparación con otros de su mismo rango como CATIA o Unigraphics. Seguidamente se realiza el mallado del prototipo para su simulación virtual y análisis de su comportamiento mecánico, verificando sus niveles de tensión, deformación y desplazamiento, ya que una de las fortalezas de este software es la disponibilidad de un módulo específico para diseño mecánico sin necesitar otro software adicional. Mediante el Método de Elementos Finitos (MEF) se aplican las condiciones de contorno para simular de la forma más fiable posible las circunstancias reales a las que se sometería nuestro chasis en la vida real, y se exponen los resultados obtenidos mediante tablas resumen y capturas de imágenes facilitadas por el programa de diseño. Finalmente se procede a validar positivamente el prototipo creado si tras analizar los valores de los resultados de tensión, deformación y desplazamientos en cada una de las simulaciones correspondientes a cada uno de los ensayos virtuales elegidos, éstos son satisfactorios bajo las condiciones de contorno establecidas. En caso contrario, se aplicarán todas las modificaciones pertinentes y necesarias sobre el diseño de nuestro chasis inicial, evaluándolo nuevamente hasta que podamos validar como apto nuestro prototipo.Ingeniería Industria

Diseño, construcción y pruebas a una prótesis transtibial

En este documento se realiza un estudio de factores que intervienen en el diseño y construcción de una prótesis transtibial con los cuales se va a realizar pruebas mecánicas para determinar la fiabilidad del diseño y la reducción de costos en producción de esta pieza. Se analiza algunos materiales que se pueden utilizar para este proyecto y también de las técnicas de manufactura usadas para crear piezas en plástico. Se realiza un diseño y se selecciona un solo material para crearlo; posteriormente se realiza la prueba mecánica de compresión y se determinan las propiedades del material. Con esto se pretende comprobar las características que necesita el material para cumplir con las condiciones de ser usado en la producción de prótesis. Se analiza el comportamiento del material a partir del uso de gráficas esfuerzo vs deformación para determinar las propiedades mecánicas del material y, posteriormente, compararlas con las que se obtuvieron con el uso de software. De acuerdo con los ensayos, se obtuvieron buenos resultados en el comportamiento real del material; se concluye que es una excelente opción si se desea empezar la producir prótesis con materiales más económicos e igual de eficientes

Diseño y construcción de un prototipo de trituradora de polipropileno (PP), polietileno tereftalato (PET), y aluminio para la elaboración de material compuesto dentro de un proceso de supra-reciclaje

The developed project was proposed as part of a novel solution to the problem of recyclable waste accumulation in Ecuador. This solution is based mainly on the upcycling of the most common waste: plastics and metals originated from beverage containers...El presente proyecto se propuso como parte de una solución novedosa al problema de acumulación de desechos reciclables en Ecuador. Esta solución se basa principalmente en el supra reciclaje de los desechos más comunes como son los plásticos y metales..

Diseño y construcción de un molino de bolas para la pulverización de arcillas en el laboratorio de materiales y catálisis de la Universidad de Córdoba

El presente proyecto realiza el diseño y construcción de un molino de bolas con el objetivo de brindar al laboratorio de Materiales y Catálisis de la Universidad de Córdoba, una solución funcional y rápida al proceso de pulverización manual de arcilla seca que venían efectuando, para fines de ser usada en la realización de prácticas de caracterización. Esta solución se desarrolló mediante la ejecución de tres etapas encaminadas hacia la ejecución de los objetivos planteados. En una primera etapa se logró obtener los parámetros iniciales mediante entrevistas realizadas al coordinador del laboratorio de Materiales y Catálisis de la Universidad de Córdoba con el fin de definir las especificaciones de entrada y salida del diseño. La segunda etapa consistió en hacer uso de la revisión literaria necesaria para lograr diseñar los elementos mecánicos y determinar los parámetros de operación que componen el molino de bolas. Finalmente se llevó a cabo la construcción y posterior prueba funcional del prototipo mediante ensayos experimentales. Con la construcción del dispositivo se logró minimizar los tiempos de producción de arcilla pulverizada en un 98.5% con respecto a la proceso manual empleado en el laboratorio de Materiales y Catálisis de la Universidad de Córdoba, además de ello duplicó la cantidad de material pulverizado, logrando así aumentar la realización de prácticas de caracterización de arcilla en el laboratorio de Materiales y Catálisis de la Universidad de Córdoba 15 ensayos más de lo habitual, llegando a un total de 20 ensayos por periodo académico. Este proyecto se desarrolló logrando el cumplimiento de los objetivos planteados de manera exitosa, realizando una contribución a la comunidad universitaria e incentivando a nuevas investigaciones en lo que a la arcilla se refiere.Pregrad

Diseño y construcción de un prototipo de máquina expendedora inversa de botellas plásticas PET con sistema de control automatizado

La alta demanda de envases desechables, generalmente de características poliméricas (plástico), está repercutiendo en consecuencias graves en el medio ambiente debido a la contaminación que estos producen. La falta de programas de reciclaje en el Ecuador, que permita su recolección adecuada y posterior procesamiento, agrava aún más este problema. El presente proyecto, a través de una investigación básica y aplicada de carácter descriptivo, pretende generar un dispositivo para que la sociedad ecuatoriana aporte al cuidado y respeto al medio ambiente, con el fin de disminuir el impacto que produce el consumo de plástico. El objetivo del presente trabajo es el de diseñar un prototipo de máquina automática, capaz de procesar botellas plásticas mediante la reducción de su espesor hasta 11 mm, con el fin de facilitar la recolección de las mismas. En el presente estudio se considerará todas las variables físicas que intervienen en el proceso de reducción como: la fuerza requerida para reducir el volumen, la potencia necesaria, la selección de cada uno de los elementos que integran el equipo; así como: el costo, la calidad, la versatilidad y la ergonomía. En un inicio el sistema de compactación se efectuará mediante rodillos con púas, estos son impulsados por un moto reductor de 2HP de potencia. Este equipo es ideal para ser ubicado en centros comerciales, universidades, colegios e instituciones públicas, en donde existe una mayor afluencia de personas que consumen bebidas. Con el fin de incentivar el reciclaje de botellas plásticas, se plantea que exista una retribución que puede ser de tipo económica o por medio de tikets, para ser utilizados en locales asociados a la protección del medio ambiente.The high demand for disposable containers, generally of polymeric characteristics (plastic), is having a serious impact on the environment due to the pollution they produce. The lack of recycling programs in Ecuador, which allow adequate management and subsequent processing, aggravates this problem even more. This project is presented through a basic and applied research of a descriptive nature thus, is generated a device that contributes to the care and respect for the environment in our society, managing to reduce the environmental impact produced by the consumption of plastic. The objective of this work is to design a prototype of automation in a machine capable of processing plastic bottles by reducing their thickness (up to 11 mm), making it easier to collect them. In the present study, all the physical variables that intervene in the reduction process are considered as: force required for volume reduction, necessary power, besides the cost, quality, versatility, ergonomics and selection of each of the elements that make up the equipment. In the beginning, the compaction system is carried out by means of spiked rollers, which are driven by a 2HP power reduction motorcycle. This equipment is ideal to be located in strategic places where there is a greater inflow of people; like malls, universities, schools and public institutions. It is proposed to foster a culture of recycling through economic retribution or consumption coupons in local sponsors that wish to support this proposal

Diseño y construción de una máquina para ensayos de resistencia a la fatiga mecánica por flexión en probetas de polímeros impresos en 3D

En el presente trabajo de titulación se trazó el objetivo de diseñar una máquina para ensayos de resistencia a la fatiga mecánica por flexión rotativa y su posterior construcción con la modalidad de bajo costo para ensayar en probetas a base de polímeros impresos en 3D utilizando materiales de origen local en beneficio de los alumnos que realizan las prácticas en el Laboratorio de Mecánica de Materiales de la ESPOCH, para lo cual se analizaron investigaciones de donde se menciona que para dicha aplicación es primordial realizar el diseño de los subsistemas que intervienen en el desarrollo de la máquina como los son el mecánico, eléctrico y electrónico que está compuesto principalmente por motor eléctrico, cojinetes acoplados a chumaceras, acoples termoestables, mordazas, ejes, placas y una estructura que soporte las carga a ser aplicadas además de los pesos muertos respectivos. Continuando con la siguiente fase que fue la construcción de la estructura en base a las características originales del diseño de la máquina seleccionada, además de la implementación de los diferentes elementos de control electrónico, hay que tomar en cuenta que todos los elementos fueron fabricados y luego ensamblados siguiendo las especificaciones de diseño y las normas de seguridad industrial. Como resultado final una vez realizada la construcción de la máquina se logra estudiar de una mejor manera la Ciencia y la Resistencia de los materiales en las prácticas de laboratorio la que nos sugiere la utilización de probetas basadas en la norma ASTM D671, donde se indican los estándares a seguir para este tipo de ensayos, por lo que se recomienda cumplir con un adecuado plan de mantenimiento preventivo indicativo y conservativo para así garantizar la operación de la máquina, alargando su vida útil y realizar un estudio más estricto referente a las vibraciones mecánicas.In this titling work, the objective of designing a machine for testing resistance to mechanical fatigue by rotary bending was set and its subsequent construction with the low-cost modality to test in specimens based on 3D-printed polymers using source materials for the benefit of the students who carry out the practices in the Materials Mechanics Laboratory of the ESPOCH, for which investigations were analyzed where it is mentioned that for this application it is essential to carry out the design of the subsystems that intervene in the development of the Machine such as the mechanical, electrical and electronic one that is mainly composed of an electric motor, bearings coupled to bearings, thermoset couplings, clamps, shafts, plates and a structure that supports the loads to be applied in addition to the respective dead weights. Continuing with the next phase, which was the construction of the structure based on the original characteristics of the design of the selected machine, in addition to the implementation of the different electronic control elements, it must be taken into account that all the elements were manufactured and then assembled following design specifications and industrial safety standards. As a final result, once the construction of the machine is carried out, it is possible to study in a better way the Science and Resistance of materials in laboratory practices, which suggests the use of test tubes based on the ASTM D671 standard, where the standards to follow for this type of test, so it is recommended to comply with an adequate indicative and conservative preventive maintenance plan in order to guarantee the operation of the machine, lengthening its useful life and carrying out a more strict study regarding mechanical vibrations

Estudio, diseño y construcción de una plataforma pivotante para ensayo del sistema de control de actitud (ACS) de un cubesat

En el mundo académico existen ciertas dificultades para realizar ensayos con satélites reales. Esto se debe a los elevados costes que acarrean este tipo de elementos y a los tiempos de desarrollo prolongados en relación a los tiempos lectivos estipulados para el alumnado. Este hecho obliga en muchas ocasiones a sustituir estas sesiones prácticas por simulaciones computacionales. En este proyecto se desarrolla el diseño a nivel mecánico y electrónico de un banco de pruebas para el testeo de control de actitud de CubeSats 1U. Este banco de pruebas incluye la plataforma pivotante que permite el libre movimiento del nanosatélite y, además, el diseño de un CubeSat 1U totalmente equipado para controlar su orientación espacial. Todo el conjunto permite que el usuario final tan solo deba elaborar los algoritmos de control necesarios e implementarlos en el Hardware para realizar pruebas. La disposición del CubeSat en el puesto de ensayo da lugar a ciertas ventajas gracias al diseño realizado. A grandes rasgos, el CubeSat 1U se introduce en el interior de una esfera, la cual pivota libremente sobre un soporte que actúa como cojinete de aire. De esta forma, el nanosatélite puede girar 360º en todos sus ejes, lo que permite realizar ensayos de control de actitud sin restricciones físicas que lo limiten. Cabe destacar que el sistema permite ensayar con CubeSats de mayor número de unidades utilizando tan solo una semiesfera. El diseño del CubeSat 1U es modular. Esto permite la sustitución de los elementos de su interior de forma rápida y sencilla pudiendo, incluso, eliminar o ampliar funcionalidades del nanosatélite. La configuración básica para este proyecto incluye el uso de 3 volantes de reacción, una Unidad de Medición Inercial de 9 grados de libertad, 3 sensores de luz, un sistema de comunicación inalámbrico XBee y la alimentación del sistema mediante una batería. El CubeSat se controla con una placa Arduino Nano, con lo que se facilita la fácil implementación de los algoritmos de control desarrollados por el usuario. Tanto el CubeSat como la plataforma pivotante se basan en la combinación de COTS con piezas manufacturadas mediante fabricación aditiva. Este hecho propicia el carácter low cost de este banco de pruebas, que ha sido desarrollado y modelado por completo mediante el software de CAD mecánico SolidWorks®

Diseño y fabricación de un chasis de una motocicleta de 125cc 2T para la I competición internacional

El presente proyecto tiene como objeto, el diseño y fabricación de un chasis de una motocicleta para la competición MotoStudent. El proyecto incluirá: • Elaboración de la fase de prediseño con programa de modelado sólido en 3D. • Selección de alternativas para la obtención del prototipo final. • Cálculo, análisis y dimensionamiento de los elementos estructurales de la motocicleta. • Elaboración de planos finales en 2D y selección de componentes normalizados y comerciales, que hagan viable la fabricación del prototipo. • Realización de presupuesto de los costes de material y mano de obra. El proyecto incluye todos los planos necesarios para su fabricación, los cálculos justificativos, el análisis ante las solicitaciones críticas de los elementos diseñados, así como la justificación de todos aquellos componentes comerciales seleccionados.No solo se trata de hacer el mejor diseño posible, hay que tener en cuenta que los medios tanto económicos como técnicos están muy limitados, por lo que el diseño debe ceñirse a ellos, lo que se diseñe tiene que poder fabricarse.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen