El ascensor hidráulico - Universidad Carlos III de Madrid
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Universidad Carlos III de Madrid Escuela Politécnica Superior Cálculo Informático de Ascensores Hidráulicos según Norma 81-2 PROYECTO FIN DE CARRERA Raúl Padilla Cabrera Ingeniería Técnica Mecánica Índice 1. Introducción 2. Cálculos de la aplicación 3. Funcionalidades de la aplicación 4. Conclusiones Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Índice 1. Introducción Problemática y normativa Objetivos Solución propuesta 2. Cálculos de la aplicación 3. Funcionalidades de la aplicación 4. Conclusiones Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Introducción • Definición: elemento electro-mecánico destinado al transporte de personas • El pionero: Elisha Graves Otis, fundó su propia compañía de ascensores en 1853 • Tipos de ascensores: – Hidráulico: un motor hidráulico produce movimiento por presión sobre un fluido (aceite) – Eléctrico: el movimiento lo produce un motor eléctrico que mueve una polea Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera El ascensor hidráulico Pistón Cabezal para cables de suspensión Guía Fijaciones a pared de las guías Cabina Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Problemática y normativa • La normativa es tediosa. Búsqueda constante de datos para los cálculos • Cálculos repetitivos y complicados. Probabilidad de iteración • TODOS los cálculos son necesarios para poder presentar el proyecto en el Ministerio de Industria • No existen programas comerciales para los cálculos (sólo a nivel de empresas privadas del sector) Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Objetivos – Solución propuesta • Automatización mediante aplicación informática (Visual Basic 6) • Necesidad de conocimientos básicos para su uso • Herramienta flexible y ampliable • Contrastar los resultados a través de programa comercial de elementos finitos Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Índice 1. Introducción 2. Cálculos de la aplicación Cálculo estructural y selección de GUÍAS Comprobación por elementos finitos Cálculo de CABLES DE SUSPENSIÓN Cálculo y selección de PISTONES hidráulicos Cálculo de la UNIDAD MOTOR, PÉRDIDAS DE CARGA en las conducciones 3. Funcionalidades de la aplicación 4. Conclusiones Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Cálculo estructural y selección de GUÍAS • Tipos de esfuerzos o cargas: – Flexión – Pandeo – Torsión • Cálculos para las distintas situaciones de carga previstas en la norma: – Uso normal – Carga y uso normal – Actuación de un dispositivo de seguridad (la más restrictiva) • Iteración automática para encontrar el perfil que cumple todas las restricciones Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Comprobación por elementos finitos • Método de división infinitesimal de componentes estructurales • Uso de programa comercial para verificar los resultados obtenidos (SOLIDWORKS) = Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Cálculo de cables de suspensión • Cálculo de cables partiendo del diámetro de la polea tractora • Cálculo de la polea tractora partiendo de las características de los cables de suspensión • Iteración automática en los dos casos anteriores para encontrar la polea tractora o el cable adecuado Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Cálculo y selección de pistones hidráulicos • Permite calcular el pistón necesario según las solicitaciones de carga impuestas (PANDEO) • Cálculo iterativo automático para superar los criterios de esfuerzos de pandeo • Módulo adicional de comprobación de resistencia a presión en las paredes y fondo de los cilindros • Módulo de cálculo de desplazamiento del vástago del cilindro por variaciones de temperatura y/o presión Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Cálculo de la unidad motor/bomba • Cálculo de pérdidas de carga en conducciones rígidas, flexibles o de ambas combinadas • Selección de la potencia del motor necesaria con la posibilidad de variar los rendimientos de la instalación • Cálculo del caudal necesario de la bomba para una velocidad prefijada Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Índice 1. Introducción 2. Cálculos de la aplicación 3. Funcionalidades de la aplicación Base de datos abierta y ampliable INFORME ECONÓMICO. Almacenamiento e impresión de resultados VISIÓN GENERAL de la aplicación VIDEOS de funcionamiento 4. Conclusiones Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Base de datos abierta y ampliable • Posibilidad de añadir, modificar o borrar componentes y precios a través del programa para utilizarlos internamente en los cálculos: – – – – – Perfiles de guía Cables de suspensión Pistones hidráulicos Chasis de cabina Operadores para puertas, etc Microsoft ACCESS • Posible modificación de precios de los componentes para el informe económico de la instalación Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera INFORME ECONÓMICO. Almacenamiento e impresión de resultados • Utilización de los precios almacenados y/o modificados para realizar un informe de costes • Impresión por pantalla/impresora del informe económico • Almacenamiento de los datos del estudio en ficheros • Almacenamiento de resultados en la base de datos para su posterior consulta Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Datos Visión general de la aplicación Guías Motor Espesores / fondos de pistones Pandeo en pistones Cables Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Vídeos de funcionamiento REPRODUCIR VIDEO 1 REPRODUCIR VIDEO 2 Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Índice 1. Introducción 2. Cálculos de la aplicación 3. Funcionalidades de la aplicación 4. Conclusiones Trabajos futuros Presupuesto Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Conclusiones • Automatización de tareas repetitivas • Cálculos rápidos según normativa. Mejor relación tiempo-coste • Aplicación novedosa e intuitiva • Accesible para usuarios con conocimientos básicos • Resultados coherentes con los obtenidos por una aplicación comercial • Programa informático con base de datos editable y ampliable Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Trabajos futuros • Cálculos para velocidades superiores a 1 m/s. • Costes energéticos de la instalación • Posibilidad de generar planos CAD para enlace con órdenes de taller • Enlace con programas de control de precios y almacén Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Presupuesto DURACIÓN (HORAS) IMPORTE (€) FASES ADQUISICIÓN ORDENADOR 900 2 13.000 1 - 2 7.800 120 71.500 1100 MODELADO 3D Y CÁLCULO ELEMENTOS FINITOS 3.750 50 PRUEBAS 3.250 50 100.200 € 1.325 h ADQUISICIÓN LICENCIA STANDALONE SOLIDWORKS + MÓDULO DE ELEMENTOS FINITOS DESCARGA DE VERSIONES GRATUITAS DE OTROS PROGRAMAS NECESARIOS ANÁLISIS Y DISEÑO IMPLEMENTACIÓN TOTAL Ascensor Hidráulico v1.0 Universidad Carlos III de Madrid Raúl Padilla Cabrera Universidad Carlos III de Madrid Escuela Politécnica Superior Cálculo Informático de Ascensores Hidráulicos según Norma 81-2 PROYECTO FIN DE CARRERA Raúl Padilla Cabrera Ingeniería Técnica Mecánica
