Diseño y estudio de una bomba hidráulica centrífuga mediante la generación de su prototipo virtual

Abstract

[ES] El siguiente Trabajo Fin de Máster, consiste en el modelado de una bomba centrífuga comercial, a la que se le aplicará una serie de métodos para su análisis y mejora. Este, se explicará a la largo de la memoria, detallando el proceso de diseño y ensamblado de todas las partes de la máquina. Posteriormente, se tratará la parametrización de uno de sus componentes, para después realizar una simulación dinámica, comprobando el correcto funcionamiento del modelo y los esfuerzos ocasionados. Después, con las fuerzas y momentos calculados, se aplicará al eje el método de los elementos finitos para conocer el estado tensorial y deformación en régimen permanente. Por último, para cerrar el Trabajo Final de Máster, se elaborará una simulación del fluido en velocidad y presiones, para alcanzar las conclusiones del modelo. Para la primera parte, que incluye el prototipado virtual y su análisis, se ha utilizado el software Inventor Profesional 2014, perteneciente a la marca comercial Autodesk Inc. Dicho programa, ha sido tratado a lo largo del Grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales y en el Máster Universitario de Ingeniería Industrial, en la especialidad de Diseño y fabricación de producto. Para la parte de simulación del fluido, se va a utilizar el software Ansys 15.0, el cual fue usado en la asignatura del grado Tecnología de Máquinas. Además, para la ejecución del proyecto, se han necesitado diversos conocimientos adquiridos lo largo de la etapa universitaria. Entre ellos, cabe destacar máquinas hidráulicas, dinámica de fluidos o resistencia y elasticidad de los materiales.

[EN] The following Master Thesis consists of modelling a centrifugal pump from current market, which will be analysed and improved using different methods. This MT will be described in depth throughout the report, detailing the modelling and the assembly process. Subsequently, the parametrization of one part of the machine will be covered. Besides, the assembly has been tested by means of a dynamic simulation in order to validate its normal operation and to know the strains of the model. Then, the shift has been analysed with the Finite Element Method to find out the stress state and deformations under steady regime. Finally, a fluid simulation has been carried out to estimate its pressure and velocity. For the first part of this Master Thesis, which includes virtual prototyping and its analysis, Inventor Professional 2014 has been applied. This CAD application has been used during Industrial Technology Degree and Industrial Engineering Master in the area of Product Design and Manufacturing. For the second part Ansys 15.0 has been used, software taught on Machine technology course. Furthermore, other skills gained at university period have been used, such as hydraulic machines, fluid dynamics or resistance and elasticity of materials.