Diseño y construcción de una máquina instrumentada de ensayos de fatiga por flexión para materiales compuestos

Vista sencilla de ítem
dc.contributor.advisorMoreno Olano, Gonzalo Andrés
dc.contributor.advisorRueda Sánchez, Oscar Eduardo
dc.contributor.authorGil Sierra, Elian Hernando
dc.contributor.authorZambrano Jiménez, Hernando
dc.contributor.cvlacMoreno Olano, Gonzalo Andrés [0001770107]spa
dc.contributor.cvlacRueda Sánchez, Oscar Eduardo [0000100258]spa
dc.contributor.googlescholarRueda Sánchez, Oscar Eduardo [WtioYOUAAAAJ&hl=es&oi=ao]spa
dc.contributor.orcidRueda Sánchez, Oscar Eduardo [0000-0002-8977-9764]spa
dc.contributor.researchgateRueda Sánchez, Oscar Eduardo [Oscar-Sanchez-37]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialBucaramanga (Santander, Colombia)spa
dc.date.accessioned2021-11-24T20:24:52Z
dc.date.available2021-11-24T20:24:52Z
dc.date.issued2021
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEl presente proyecto se basó en el diseño y construcción de una máquina que permite realizar ensayos de fatiga por flexión para materiales compuestos principalmente. La máquina fue diseñada para aplicar un esfuerzo máximo de 200 Mpa, también cuenta con un sistema de monitoreo y control por medio de un conjunto de PLC y HMI, en esta ultima se pueden visualizar las variables involucradas en el proceso como la cantidad de ciclos y el esfuerzo experimentado por la probeta en tiempo real. La máquina de ensayos está dividida en tres secciones: Sistema electromecánico: allí se encuentra el motor, la transmisión de potencia, mecanismo de aplicación de carga y los sensores. Caja de potencia: Está ubicado el variador de frecuencia y el breaker de potencia. Caja de control: Se encuentra el PLC, la HMI, los módulos de tratamiento de señales y los breakers de control. El funcionamiento de la máquina es totalmente automático, únicamente se debe instalar la probeta en el lugar dispuesto para ello y seguir los pasos que se indican en la HMI, una vez la probeta falla esta se detiene y da por terminado el ensayo, adicionalmente es posible terminar el ensayo manualmente en caso de que se requiera. La máquina cuenta con manual de usuario y guía de ensayos, esto con el fin de facilitar su operación, también se adjunto un documento con el plan de pruebas que se le realizó a la máquina.spa
dc.description.abstractenglishThis project was based on the design and construction of a machine that allows to carry out flexural fatigue tests for mainly composite materials. The machine was designed to apply a maximum effort of 200 Mpa, it also has a monitoring and control system through a set of PLC and HMI, in the latter you can view the variables involved in the process such as the number of cycles and the stress experienced by the specimen in real time. The testing machine is divided into three sections: Electromechanical system: there are the motor, the power transmission, the load application mechanism and the sensors. Power box: The frequency variator and the power breaker are located. Control box: There is the PLC, the HMI, the signal processing modules and the control breakers. The operation of the machine is fully automatic, only the test piece must be installed in the place provided for it and follow the steps indicated in the HMI, once the test piece fails it is stopped and the test is terminated, additionally it is possible terminate the test manually if required. The machine has a user manual and test guide, this in order to facilitate its operation, a document was also attached with the test plan that was carried out on the machine.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1 2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................................... 2 2.1 DESCRIPCIÓN BREVE DEL PROBLEMA ......................................................... 2 2.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 2 3. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 4 3.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 4 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................. 4 4. ESTADO DEL ARTE......................................................................................................... 5 5. MARCO TEÓRICO.......................................................................................................... 10 5.1 FATIGA ................................................................................................................ 10 5.2 MATERIALES COMPUESTOS .......................................................................... 13 5.3 NORMATIVA ...................................................................................................... 14 5.4 MECANISMOS .................................................................................................... 15 5.5 MOTORES ........................................................................................................... 15 5.6 AUTOMATIZACIÓN .......................................................................................... 16 5.7 ALCANCES DEL PROYECTO........................................................................... 17 6. METODOLOGÍA ............................................................................................................. 18 6.1 FASES DE LA METODOLOGÍA ....................................................................... 18 7. DISEÑO ............................................................................................................................ 19 7.1 PROPUESTAS DE DISEÑO ............................................................................... 19 7.2 EXPLORACIÓN DE SOLUCIONES .................................................................. 21 7.3 DISEÑO CAD ...................................................................................................... 24 8. SELECCIÓN Y CARACTERIZACION DE COMPONENTES ..................................... 28 8.1 GENERALIDADES DEL ENSAYO ................................................................... 28 8.2 SELECCIÓN DEL MOTOR ................................................................................ 31 8.3 SELECCIÓN DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA ........................................... 34 8.4 DISEÑO DEL EJE ................................................................................................ 38 8.5 SELECCIÓN DE LAS CHUMACERAS ............................................................. 46 8.6 COMPONENTES ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS ..................................... 48 8.7 DIAGRAMAS DE LA MAQUINA .....................................................................51 9. PROGRAMACIÓN .......................................................................................................... 54 9.1 PROGRAMACIÓN DEL VARIADOR DE FRECUENCIA ............................... 56 9.2 DISEÑO Y PROGRAMACION DE LA PANTALLA HMI ............................... 57 10. ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES ................................................................... 60 10.1 CALIBRACION SENSORES .............................................................................. 61 11. RESULTADOS Y EVIDENCIAS .................................................................................... 63 12. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 69 13. TRABAJOS FUTUROS ................................................................................................... 70 14. LISTA DE REFERENCIAS ............................................................................................. 71 15. ANEXO 2: PLAN DE TRABAJO .................................................................................... 74 16. ANEXO 3: TABLA DE ACTIVIDADES ........................................................................ 75 17. ANEXO 4: RESULTADOS ESPERADOS...................................................................... 79 vi 18. ANEXO 5: DOCUMENTACION UTILIZADA PARA LA SELECCIÓN DE LA TRANSMISION DE POTENCIA ................................................................................................ 79 19. ANEXO 6: DOCUMENTACION UTILIZADA PARA LA SELECCIÓN DE LAS CHUMACERAS ........................................................................................................................... 83 20. ANEXO 7: ANALISIS SIMULACION CAE .................................................................. 85 21. ANEXO 8: CALCULOS PRELIMINARES DEL EJE.................................................... 96 22. ANEXO 9: DESCRIPCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN ............................................. 105 23. ANEXO 10: MANUAL DE USUARIO ......................................................................... 110 24. ANEXO 11: 25. 26spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/15036
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
dc.relation.referencesAlmaguer-Zaldivar, P. M., & Estrada-Cingualbres, R. A. (2015). Evaluación del comportamiento a fatiga de una unión soldada a tope de acero AISI 1015. Ingeniería Mecánica, 18(1), 31-41spa
dc.relation.referencesAndres, T. R., Pahola, P., & Reyes-Ortiz, O. J. (2014, October). Automation of a fatigue machine for the load analysis in flexible pavements. In 2014 III International Congress of Engineering Mechatronics and Automation (CIIMA) (pp. 1-4). IEEEspa
dc.relation.referencesASTM B 593-96(2003) Standard Test Method for Bending Fatigue Testing for CopperAlloy Spring Materialsspa
dc.relation.referencesASTM E 468-11 (2004) Practice for Presentation of Constant Amplitude Fatigue Test Results for Metallic Materialsspa
dc.relation.referencesASTM E 739-10(2004) Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life (S-N) and Strain-Life (´-N) Fatigue Dataspa
dc.relation.referencesASTM E 74-13ª Standard Practice of Calibration of Force-Measuring Instruments for Verifying the Force Indication of Testing Machines.spa
dc.relation.referencesBeléndez, T., Neipp, C., & Beléndez, A. (2002). Estudio de la Flexión de una Viga de Material Elástico no Lineal. Revista Brasileira de Ensino de Física, 24(4), 383-38spa
dc.relation.referencesBhatkar, O. P., Mhatre, S. Y., Pilankar, A. S., Desai, V. S., & Katlikar, M. J. (2017). Design and fabrication of combined fatigue testing machine. Int. Adv. Res. J. Sci. Eng. Technol,spa
dc.relation.referencesCarlos, Q. Q. J., Ernesto, F. G., Víctor, Q. A., & Jorge, B. L. (2014). Diseño e implementación de un sistema de control y monitoreo basado en HMI-PLC para un pozo de agua potable. Ingeniería, investigación y tecnología, 15(1), 41-50spa
dc.relation.referencesChapman, S. J. (2012). Máquinas Eléctricas (Quinta ed.). México, D.F.: McGraw-Hilspa
dc.relation.referencesComposites Industry Market Overview. (2020, 22 enero). American Composites Manufacturers Association. https://acmanet.org/composites-industry-overview/spa
dc.relation.referencesDi Brico, M., & Mollerach, C. (2015). Máquina de ensayos de fatiga tipo Schenckspa
dc.relation.referencesFranco, G. & Marannano, Giuseppe & Pasta, A. & Mariotti, Gabriele. (2011). Design and use of a Fatigue Test Machine in Plane Bending for Composite Specimens and Bonded Joints. 10.5772/14480spa
dc.relation.referencesGarcia Fontes, J. A. (2013). Introduccion a la Automatizacion Industrial. Malaga: Universidad de Malaga.spa
dc.relation.referencesGondar, G. J., & Rodríguez, R. J. (2007). Diseño y construcción de una máquina para ensayos de fatiga de muestras planas por flexión alternativspa
dc.relation.referencesHamrock, B., Jacobson, B., & Schmid, S. (2000). Elementos de Máquinas. Mexico, D.F: McGraw-Hillspa
dc.relation.referencesI. (2020a, marzo 31). Centro de masas y momento de inercia. Recuperado 6 de enero de 2021, de https://www.elrincondelingeniero.com/centro-de-masas-e-inercia/spa
dc.relation.referencesJohnson, C. (2020, 3 enero). 2020 State of the Industry Report. Composites Manufacturing Magazine. http://compositesmanufacturingmagazine.com/2020/01/2020-state-of-the-industryreport/spa
dc.relation.referencesKulkarni, P. V., Sawant, P. J., & Kulkarni, V. V. (2018). Design and development of plane bending fatigue testing machine for composite material. Materials Today: Proceedings, 5(5), 11563-11568spa
dc.relation.referencesLee, M. (2020, 10 junio). The Future of the Motorcycle Technolgy: 5 big changes that you should expect to happen. Damon Motorcycles. https://blog.damon.com/motorcycle-technology-look-forward-futurespa
dc.relation.referencesMars, J., Chebbi, E., Wali, M., & Dammak, F. (2018). Numerical and experimental investigations of low velocity impact on glass fiber-reinforced polyamide. Composites Part B: Engineering, 146, 116-123spa
dc.relation.referencesMedidores, A. P. D. (2018, 20 septiembre). Sensores. Recuperado 23 de agosto de 2020, de https://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/sensores.htspa
dc.relation.referencesMoreno García, W. F., & Gallo Suarez, J. E. (2013). Diseño, construcción y prueba de un banco para determinar la pédida mecánica debida a rodamientosspa
dc.relation.referencesMtjo, A. P. (s. f.). 1-HMI Introduccion-HMI. Recuperado de: https://www.academia.edu/18172455/1_HMI_Introduccion_HMIspa
dc.relation.referencesNisbett, R. G. (2012). Diseño en Ingeniría Mecánica de Shegley. México, D.F.: McGraw-Hill.spa
dc.relation.referencesNormanyo, E., Husinu, F., & Agyare, O. R. (2014). Developing a human machine interface (HMI) for industrial automated systems using siemens simatic WinCC flexible advanced software. Journal of Emerging Trends in Computing and Information Sciences, 5(2), 134-144spa
dc.relation.referencesNorton, R. L. (2009). Diseño de Maquinaria. Mexico, D.F. : McGraw-Hillspa
dc.relation.referencesRauf, H., Ahsenkhattak, M., Khan, H. S., Jalal, M., & Gul, R. M. (2020, January). Development of an Indigenous Flexural Fatigue Testing Machine for Composite Laminates. In 2020 17th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST) (pp. 137-140). IEEEspa
dc.relation.referencesSagar, M.L., Dhanshre, P.N., Aakash,V.T., Anit, A.G., Mainak B.(2018, 5 abril). Design & Development of Bending Fatigue testing Machine for Composite Materials. International Research Journal of Engineering and Technospa
dc.relation.referencesSIEMENS. (2018a). SIMATIC S7 Controlador programable s7-1200. Recuperado 6 de junio de 2021, de https://media.automation24.com/manual/es/91696622_s71200_system_manual_esES_es-ES.pdfspa
dc.relation.referencesStaff, L. (2019, 17 junio). Protocolos de comunicación industriales. Recuperado de https://www.logicbus.com.mx/blog/protocolos-de-comunicacion-industriales/spa
dc.relation.referencesTelemecanique. (2006). Altivar 11. Recuperado 6 de junio de 2021, de https://download.schneiderelectric.com/files?p_enDocType=User+guide&p_File_Name=1623801.pdf&p_Doc_ Ref=1623801spa
dc.relation.referencesVanegas Useche, L. V. (2018). Diseño de Elementos de Máquinas. Pereira: orial Universidad Tecnológica de Pereiraspa
dc.relation.referencesVester Business. (2019, 23 agosto). ¿Qué es y cÃ3mo funciona la automatizaciÃ3n Industrial? Recuperado 23 de agosto de 2020, de https://vestertraining.com/automatizacion-industrial-que-es-como-funciona/spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordsMechatronicspa
dc.subject.keywordsFatigue testsspa
dc.subject.keywordsElectromechanical systemspa
dc.subject.keywordsControl boxspa
dc.subject.keywordsMachine designspa
dc.subject.keywordsMathematical modelsspa
dc.subject.keywordsMaterial fatiguespa
dc.subject.keywordsStructural failuresspa
dc.subject.keywordsMechanical designspa
dc.subject.keywordsSensorsspa
dc.subject.lembMecatrónicaspa
dc.subject.lembDiseño de máquinasspa
dc.subject.lembModelos matemáticosspa
dc.subject.lembFatiga de materialesspa
dc.subject.lembFallas estructuralesspa
dc.subject.lembDiseño mecánicospa
dc.subject.proposalEnsayos de fatigaspa
dc.subject.proposalSistema electromecánicospa
dc.subject.proposalMotorspa
dc.subject.proposalCaja de controlspa
dc.subject.proposalSensoresspa
dc.titleDiseño y construcción de una máquina instrumentada de ensayos de fatiga por flexión para materiales compuestosspa
dc.title.translatedDesign and construction of an instrumented bending fatigue testing machine for composite materialsspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.localTrabajo de Gradospa
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TP

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 2 de 2
Miniatura
Nombre:
2021_Tesis_Elian_Gil_Hernando_Zambrano.pdf
Tamaño:
13.73 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Tesis
Descargar
Miniatura
Nombre:
2021_Licencia_Elian_Hernando_Gil.pdf
Tamaño:
301.43 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Licencia
Descargar

Bloque de licencias

Mostrando 1 - 1 de 1
Miniatura
Nombre:
license.txt
Tamaño:
829 B
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción:
Descargar

Colecciones

Pregrado Ingeniería Mecatrónica