Foros de SóloIngeniería

- 22 May 2012, 12:08 #302147

Hola.

Estoy terminando mi proyecto fin de carrera sobre un generador eléctrico de imanes permantes. El cálculo eléctrico ya lo he acabado pero ahora mi profesor quiere que le haga un pequeño análisis de los esfuerzos que debería soportar la máquina mediante el programa Autodesk Inventor. Aquí surgen mis problemas porque de mecánica ando bastante pez.

El programa da opción a hacer un análisis modal y estático. El modal es para calcular resonancias y me dice mi profesor que no hace falta poner fuerzas pero en el estático sí. Y aquí pregunto yo, ¿además del par que recibe en el la máquina y el electromagnético que transmite que otras fuerzas destacables debería tener en cuenta?

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- 22 May 2012, 15:06 #302159

Hola.

Estoy terminando mi proyecto fin de carrera sobre un generador eléctrico de imanes permantes. El cálculo eléctrico ya lo he acabado pero ahora mi profesor quiere que le haga un pequeño análisis de los esfuerzos que debería soportar la máquina mediante el programa Autodesk Inventor. Aquí surgen mis problemas porque de mecánica ando bastante pez.

El programa da opción a hacer un análisis modal y estático. El modal es para calcular resonancias y me dice mi profesor que no hace falta poner fuerzas pero en el estático sí. Y aquí pregunto yo, ¿además del par que recibe en el la máquina y el electromagnético que transmite que otras fuerzas destacables debería tener en cuenta?

Así a bote pronto, el peso propio del rotor, y según sea el modo de transmitir el par tendrás fuerzas normales al eje, por ejemplo si la transmisión es por correa tendrás una tracción de las correas, si es por engranes, tendrás una fuerza tangencial para poder originar un par.
El único modo de transmisión en el que se pueden despreciar estas fuerzas es en un acoplamiento elástico o en transmisiones cardan.

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"La calidad perdura una vez olvidado el precio" Henry Royce

- 22 May 2012, 15:12 #302161

Buenas.

¿Te ha pedido calcular la resonancia de la máquina cuando está en funcionamiento? En ese caso tendrías que calcular la frecuencia natural (cuando el sistema está libre de fuerzas) y después calcular las frecuencias excitadoras que produce la máquina al estar en funcionamiento debida a las fuerzas que te comentan. Las frecuencias excitadoras tienen que estar alejadas de la frecuencia natural del propio sistema para que no exista resonancia. Una vez obtengas la frecuencia natural del sistema podrás hallar, por ejemplo, la velocidad a la que se produce dicha frecuencia, y esa velocidad será una velocidad crítica que no deberá tener la máquina para que no se produzca incremento en las amplitudes, es decir, resonancia.

Igual te estoy contando algo totalmente distinto a lo que te piden

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Me gustan las estructuras, los transportes y la PRL.

- 22 May 2012, 21:31 #302184

Gracias por las respuestas.

Para daros una mayor idea es un generador conectado directamente a una turbina eólica por lo que la transmisión aunque teóricamente no es parte del proyecto debería ser por engranajes.

El tema del peso tiene bastante lógica, y supongo que también debería representar las fuerza que ejercen los imanes permanentes...

Respecto al tema de la resonancia la verdad es que tengo dudas hasta yo de lo que me pide. Yo entiendo que lo lógico sea con el generador en marcha, pero si me dice que no hace falta que le ponga cargas no se muy bien a que se refiere. El programa por lo que he visto hasta ahora hace una simulación por elementos finitos utilizando diferentes frecuencias de un determinado rango.

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- 22 May 2012, 21:46 #302186

Gracias por las respuestas.

Para daros una mayor idea es un generador conectado directamente a una turbina eólica por lo que la transmisión aunque teóricamente no es parte del proyecto debería ser por engranajes.

El tema del peso tiene bastante lógica, y supongo que también debería representar las fuerza que ejercen los imanes permanentes...

Respecto al tema de la resonancia la verdad es que tengo dudas hasta yo de lo que me pide. Yo entiendo que lo lógico sea con el generador en marcha, pero si me dice que no hace falta que le ponga cargas no se muy bien a que se refiere. El programa por lo que he visto hasta ahora hace una simulación por elementos finitos utilizando diferentes frecuencias de un determinado rango.

No necesitas cargas porque lo que te pide es que halles la frecuencia natural del sistema y que verifiques que esta frecuencia quede lejos del régimen de giro del alternador.

La multiplicadora del generador eólico en efecto es por engranajes, pero no tengo tan claro como es la transmisión de la multiplicadora al alternador, puede ir directa(acople estriado o enchavetado directo) también con acople elástico, o con un piñón intermedio.
En los dos primeros casos no habría cargas, el el último caso sí.

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"La calidad perdura una vez olvidado el precio" Henry Royce

- 22 May 2012, 22:39 #302192

El estudio de resonancia se hace sin tener en cuenta fuerzas exteriores. Es decir, es el estudio del propio sistema en sí, sin nada más.

Tienes que calcular la frecuencia o frecuencias (dependiendo de los grados de libertad de tu sistema) natural. Para ello, existen diferentes métodos pero me imagino que si lo hace por elementos finitos sólo tendrás que meter el dibujo, meter las características de los materiales, y las condiciones de contorno (biapoyado, empotrado, etc.).

Después, una vez que te calcule las frecuencias naturales (w1=50Hz, w2= 62Hz), tendrás que hayar la velocidad. Es decir, pasar de Hz a radianes por segundo y de ahí a RPM. Esas velocidades indican las velocidades a las cuales ese sistema (turbina-eje-generador o el que sea) entrará en resonancia.

Por lo tanto, simplemente tendrás que hacer un comentario diciendo que la velocidad del sistema tendrá que estar alejada de tal y tal valor para que así no se produzca resonancia, con sus respectivos inconvenientes: ruidos, vibraciones, fractura, etc.

Date cuenta de que la velocidad/velocidades que calcules a partir de la frecuencia natural variará según la parte del sistema. Es decir, para una frecuencia natural X la turbina (si es que tienes) y su eje girará a Y RPM. Pero si luego tienes engranajes que conectan con otro eje al generador, los engranajes harán que la velocidad/frecuencia varíe, por lo que tendrás que aplicar el gear ratio, que no sé cómo se dice en español. Es decir, la relación de engranajes o como se diga. Me refiero a que el hecho de que calcules una frecuencia natural y después la velocidad mediante cambio de unidades no significa que sólo tendrás una velocidad crítica. Para cada elemento del sistema, al haber engranajes, la frecuencia variará, por lo que la velocidad también. Así pues, una respuesta normal sería:

- frecuencia natural del sistema con referencia en el eje de la turbina: wn
- velocidad crítica del sistema en la turbina: X RPM
- velocidad crítica del sistema en el generador: Y RPM (calculado mediante el gear ratio)

Al final tu sistema no deberá trabajar a ninguna de esas velocidades porque acabará con resonancia.

Un saludo!

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Me gustan las estructuras, los transportes y la PRL.

- 24 May 2012, 08:04 #302330

Muchas gracias de nuevo, ya me voy enterando de que va el tema.

Un saludo.

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- 25 May 2012, 07:16 #302404

Hola.

(...) pero ahora mi profesor quiere que le haga un pequeño análisis (...)

Hola, hola Stoudamire,

Dale el análisis y los cálculos que le hagan falta a tu profesor, y no lo se los des rápido. En mi humilde opinión, ya vemos como dirigen los proyectos algunos. Cuidado con los proyectos interminables. Vamos, que lo dejes cerrado en la medida que puedas.

Salud y suerte, aspirante a colega

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"las cosas que no ha hecho Dios, llevan la mano de algún ingeniero por algún lado". JCas dixit.

- 25 May 2012, 12:46 #302455

Dale el análisis y los cálculos que le hagan falta a tu profesor, y no lo se los des rápido. En mi humilde opinión, ya vemos como dirigen los proyectos algunos. Cuidado con los proyectos interminables. Vamos, que lo dejes cerrado en la medida que puedas.

La verdad es que tienes razón. No sé cómo puede ser que un profesor que será ingeniero te diga "un pequeño análisis." Además, si el análisis es de resonancia, y si nunca has dado estos temas (análisis frecuencial por ordenador, Holzer, Dunkerley, Rayleigh...) no sé por qué te tiene que mandar hacerlo.

Yo, como dice Reivindicador, iría y que me dejara todo claro.

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Me gustan las estructuras, los transportes y la PRL.

- 26 May 2012, 06:09 #302487

Gracias por el consejo, la verdad es que estoy un poco hasta las narices, pero bueno con cosas peores tendré que tragar. Después de esto intentaré finiquitarlo ya.

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