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Defended thesis of current programme

Mejora de los modelos dinámicos de máquina-herramienta mediante la aplicación del acoplamiento de receptancias inverso para la caracterización de uniones

EALO MUÑOZ, JON ANDER

Directors:
FERNANDES RODRIGUES, MARIA HELENA;
MUÑOA GOROSTIDI, JOKIN
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2020
Abstract:

Debido a que los tipos de unión entre componentes que forman las máquinas-herramienta tienen una gran influencia en su comportamiento dinámico, su correcta modelización es fundamental para la obtención de modelos fiables de estos sistemas mecánicos. Está tesis, desarrolla un método numérico-experimental para la identificación de las propiedades de las uniones entre componentes pertenecientes a la máquinas-herramienta. La metodología de identificación de uniones se basa en el método de acoplamiento de receptancias inverso y se desarrolla una novedosa y optimizada metodología de identificación de propiedades de las uniones de estructuras multi-componente por medio de identificación secuencial. Se utilizan información adquirida de medidas experimentales de la máquina ensamblada, con lo que la fase de medición no requiere la separación de los componentes. Los parámetros obtenidos para las uniones, dan lugar a modelos numéricos que reproducen adecuadamente el comportamiento dinámico real de la estructura ensamblada. Con respecto a la modelización de uniones se han tratado por separado los sistemas de accionamiento y los de guiado. Con la metodología se puede predecir el comportamiento de las máquinas en distintas configuraciones. Esta predicción parte de las propiedades de las uniones identificadas con la metodología presentada y la aplicación del método de Craig-Bampton adaptado al caso de una máquina-herramienta industrial. Este planteamiento permite avanzar en la obtención de modelos virtuales que permitan estimar el comportamiento de las máquinas en todo su espacio de trabajo.

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Una nueva aproximación a la optimización del proceso de WEDM en base a la experimentación y la analítica de cantidades masivas de datos.

CONDE FERNANDEZ, AINTZANE

Directors:
PLAZA PASCUAL, MARIA SORAYA;
SANCHEZ GALINDEZ, JOSE ANTONIO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

El proceso de corte mediante electroerosión por hilo siempre se ha caracterizado por conseguir tolerancias ajustadas en las piezas fabricadas, aun cuando estas contienen geometrías complejas, con cambios bruscos de dirección. Sin embargo, las necesidades cada vez más exigentes requeridas por sectores como el automovilístico o el aeronáutico han potenciado la investigación para la minimización de estos errores. Así, caracterizar y disminuir la vibración y deformación del hilo, el cual provoca las desviaciones en las piezas, sobre todo en los cambios de dirección, ha sido una de las tareas sobre las que más se ha investigado a lo largo de los años, aun cuando todavía no ha sido explicado su comportamiento en su totalidad. Por eso, en este trabajo se presenta, primero, un estudio para la caracterización del error en trayectorias circulares de diferente radio, con el fin de proponer, por un lado, una nueva metodología experimental para la medición directa del wire-lag o retraso del hilo, alejándose de los estudios y modelos teóricos empleados hasta la fecha; y, por otro, dos metodologías diferentes para corregir el error generado en las trayectorias circulares. La primera se trata de una compensación geométrica y, la segunda, del uso de una red neuronal artificial que prediga este error (evitando así la gran batería de ensayos a realizar) y de una técnica de optimización que genere una trayectoria alternativa para minimizar la desviación predicha. Una vez visto el buen resultado del empleo de las redes neuronales en el campo de la precisión, se propone su uso para la detección de eventos durante el proceso de corte. Puesto que estas técnicas tienen una enorme capacidad para manejar y analizar gran cantidad de datos, se utilizan las señales obtenidas del proceso de electroerosión para tal fin. Como ejemplo de aplicación de esta alternativa, se estudia el cambio del comportamiento de las señales de tensión obtenidas en el corte de una pieza con un cambio de espesor. Por otro lado, estas mismas señales de tensión son utilizadas para relacionarlas, junto con otras variables, con el espesor de pieza, de forma que pueda obtenerse una ecuación para identificar el espesor que se está erosionando en cada momento. Un estudio más exhaustivo de los resultados obtenidos permite obtener, a su vez, la antelación con la que puede determinarse una variación en el espesor a cortar. Por tanto, y como resumen de lo planteado en los párrafos anteriores, se puede concluir que el objetivo principal de esta tesis es demostrar la posibilidad de mejorar aspectos concretos del proceso de electroerosión por hilo mediante el uso de técnicas experimentales y de analítica de cantidades masivas de datos como alternativa a los modelos teóricos existentes en la literatura.

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Characterization of the CBN wheel wear and modelling or its effects on NGV grinding.

VIDAL IRUSTA, GORKA

Directors:
ORTEGA RODRIGUEZ, NAIARA
Mentions:
Cotutelle PhD thesis
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2020
Abstract:

This thesis is focused on improving a paramount grinding process used in the aeronautic industry. The process is one of the last manufacturing steps of the nozzle guide vanes, which form the stator of the exhaust of aeroengines. The enhanced physical properties of the materials which these components are made of, result in adverse conditions during the grinding process in terms of thermal and mechanical loads. Besides, the short cycle time needed for accomplishing the high productivity of this sector promotes the appearance of issues related with these loads, such as thermal damage and vibration marks. That being said, the scrapping of the nozzle guide vanes at this late state of their manufacturing process involves significant economical loses because of the accumulated work carried out with expensive advanced technologies. The methodology of this thesis has been established in order to understand the influence of the affecting parameters and thus, improve the productivity while the good quality of the parts is ensured. The wear suffered by the wheels is considered as one of the most influential aspects on the grinding performance. Therefore, at first, a topographic analysis of the grinding wheel surface was conducted on different moments of the grinding wheel life. In this way, the wear types and their evolution could be detected and measured from a brand-new wheel to a totally worn wheel. Secondly, the process was studied in detail through experiments. Due to the complexity of the industrial process, a test bench was specially designed for reproducing the grinding conditions in a controlled manner. In order to enhance the consistency with the industrial process, the same superabrasive material and workpiece alloy were used. In addition, the value of the input parameter was calculated taking the industrial process as a reference. In this way, not only the input, but also the outputs could be controlled and measured. Thus, the forces and the surface quality were measured in order to understand the influence of the input parameters such as the grinding speed and contact depth. Finally, the information gathered in the previous two steps was used for developing a numerical model based on the finite element method. The model reproduced the contact between a multigrain surface and the workpiece material. Both of them were defined with the physical properties of the materials used in the industrial process. In addition, the model addressed accurately the geometry of the grinding wheel since the real topography was imported into the model through a procedure specially developed for this study. The results obtained from this study revealed that there was a coherency between the experiments and the model that can be explained through mechanical and thermal principles mentioned previously by other authors. Thus, the results obtained from this study allows to understand the influence of the input parameters on the process. On this basis, the methodology developed in this thesis present a useful scenario for the study of grinding processes by means of experiments and numerical models that comprises some aspects that have not being comprised previously in bibliography.

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Approaches for improvement of EDM performance and for the understanding of electrode wear phenomena

FLAÑO ALAÑA, OLATZ

Directors:
IZQUIERDO ARAMBURU, BORJA;
SANCHEZ GALINDEZ, JOSE ANTONIO
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

La electroerosión (EDM) es un proceso termo-eléctrico en el que el material se elimina mediante una serie de descargas eléctricas generadas entre el electrodo y la pieza, que se encuentras sumergida en un medio dieléctrico. Son dos los principales tipos de electroerosión empleados hoy en día industrialmente la electroerosión por penetración (SEDM) y la electroerosión por hilo (WEDM. La tesis está centrada en SEDM. Los principales objetivos de la tesis son: - Mejora del rendimiento de corte por SEDM del material SIC con electrodo en forma de lámina de cobre. Para ello se plantean dos tipos de diseño de electrodo con objeto de mejorar el proceso. - Mejorar el rendimiento de EDM en el mecanizado de ranuras de alta relación de aspecto. Para ello se plantea un electrodo convencional al que se le han taladrado agujeros. El objetivo es mejorar la limpieza durante la erosión, consiguiendo así una mejor estabilidad del proceso. Ello conlleva menores tiempos de erosión. - Desarrollo de una metodología para el análisis del desgaste y del gap, basada en indicadores fáciles de aplicar tanto en geometrías sencillas como complejas. - Desarrollo de una metodología que contempla ensayo experimental con simulación térmica, para la definición de la energía absorbida por el electrodo durante la erosión. - Desarrollo de un modelo térmico que define la distribución de temperaturas en el electrodo bajo condiciones industriales.

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Metodología integral para el diseño y propuesta de operación mejorada de fresadoras portables con criterios de optimización global de capacidades

EGUIA IBARZABAL, JOSU

Directors:
LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL;
URIARTE IBARROLA, LUIS GERARDO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2017
Abstract:

La fabricación y el mantenimiento de piezas de gran tamaño se realizan a día de hoy mediante máquinas grandes cuando se realizan en taller y máquinas especiales cuando las tareas se llevan a cabo in-situ. Ambas soluciones presentan problemas que en los últimos años han desembocado en el planteamiento de una nueva clase de máquina: las máquinas portables. Son estas máquinas pequeñas (en consecuencia, transportables), que se puedan adaptar a la pieza (independientemente de su tamaño) y trabajan de forma autónoma y libre referenciadas con respecto a las características geométricas de las piezas. A pesar de su utilidad, son máquinas complejas de diseñar y analizar. Para solucionar estos problemas, esta tesis propone una metodología basada en técnicas virtuales que combina en un solo modelo virtual tres elementos clave de las máquinas portables: un modelo multibody flexible de la estructura y de fuerzas de proceso, un modelo de errores geométricos y un modelo del sistema de referenciación. Esta metodología integrada se emplea en el desarrollo y la optimización de una máquina portable en miniatura de tres ejes en serie para las operaciones post-soldadura de la vasija ITER. Como primera aportación de la tesis, esta actividad demuestra que la metodología permite la optimización del sistema y presentar mejoras contrastables sobre las máquinas del estado de la técnica. Estas mejoras se centran en los subsistemas estructurales y de referenciación de la máquina. Las mismas herramientas virtuales se emplean a continuación para evaluar los límites funcionales de las máquinas portables, pues se estiman los errores del uso de estas máquinas y se realiza el presupuesto de errores, obteniendo así nuevo conocimiento acerca del impacto de cada subsistema en el funcionamiento global y marcando el camino para mejoras tecnológicas futuras. Por último, se plantea un sistema de control automático y autónomo para máquinas portables. Para demostrar la validez del método virtual y las conclusiones obtenidas gracias a su uso, se emplea éste sobre una máquina fresadora existente convencional de tres ejes donde se comprueba que la metodología aquí planteada es efectiva a la luz de los resultados experimentales obtenidos, al anticipar fielmente el funcionamiento de la máquina real. Esta metodología permitirá mejorar tanto el proceso de desarrollo como las capacidades de las máquinas portables destinadas al mecanizado de grandes piezas y por tanto lograr un avance en el sector de la máquina herramienta.

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Modelos de predicción del comportamiento a fatiga de componentes sometidos a tratamientos mecánicos

AVILES AJURIA, ALEXANDER

Directors:
ALBIZURI IRIGOYEN, JOSEBA;
AVILES GONZALEZ, RAFAEL
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Esta Tesis presenta el estudio y comparación del efecto de los tratamientos mecánicos de shot-peening y bruñido de baja plasticidad en el comportamiento a fatiga de ciclos altos del acero 34CrNiMo6 de temple y revenido. Se han obtenido datos cuantitativos, coeficientes y métodos útiles para el diseño y cálculo de fatiga de componentes sometidos a esos tratamientos. Para lo cual se han realizado ensayos de fatiga rotatoria, a fin de obtener las curvas de fatiga tensión-duración de probetas mecanizadas, pulidas a espejo, sometidas a shot-peening y bruñidas. Se observa que, en comparación con las probetas mecanizadas, el límite de fatiga de las bruñidas se incrementa en un 52%, mientras el de las tratadas con shot-peening lo hace en un 39% y se analiza el efecto de la integridad superficial en estos incrementos. Se han realizado a su vez ensayos de fatiga axial del material base, con diferentes relaciones de tensión, como resultado de los cuales se comprueba que el método de Dietmann para tener en cuenta el efecto de las tensiones medias es el más adecuado para este material, además se ha estudiado la influencia del tipo de carga en la resistencia a la fatiga: flexión y axial. Adicionalmente, a fin de tener una mejor comprensión del campo de tensiones residuales en el interior de las probetas bruñidas y completar la información de los ensayos experimentales, se ha realizado un modelo y estudio elasto-plástico, mediante elementos finitos, que proporciona resultados muy similares a los de las medidas experimentales. Se proponen además dos métodos para predecir la evolución de las tensiones residuales superficiales en el tiempo y su relación con el comportamiento a fatiga.

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Metholology for hybrid manufacturing of turbomachinery integral rotary components in thermoresistant super alloys.

GONZALEZ BARRIO, HAIZEA

Directors:
CALLEJA OCHOA, AMAIA;
LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

El principal objetivo de esta tesis doctoral consiste en abordar de manera conjunta las diferentes etapas dentro de la cadena de producción de fabricación híbrida (aditiva y sustractiva) de componentes de alto valor añadido, más concretamente componentes rotativos integrales (IBRs) dentro del sector aeronáutico. Siguiendo dicho propósito, se ha desarrollado una metodología esquemática que correlaciona dichas etapas: fabricación aditiva, fabricación mediante el arranque de viruta y medición y control. Además, se presenta la implementación de todas ellas dentro del mismo entorno de fabricación (software CAD/CAM/CAE), reduciendo de este modo el uso de recursos. En lo que respecta a la fabricación aditiva, este estudio se ha centrado en el proceso Laser Metal Deposition (LMD). Ante la necesidad de software CAM para la definición de estrategias de LMD, principalmente cuando se utiliza para la reparación o creación de piezas de geometría compleja que requieren de aporte en 5 ejes simultáneos. Para ello, se presenta el desarrollo de un módulo completo de CAM específico para LMD que ofrece la posibilidad de definir tres tipos de operaciones: capa a capa, 3 ejes y 5 ejes simultáneos. Por otra parte, también se ha trabajado en el campo del mecanizado por arranque de viruta. En dicho campo se abordan dos líneas diferentes, una relacionada con la optimización mediante algoritmos matemáticos de estrategias de mecanizado utilizadas y la otra relativa a nuevos procesos como complemento o alternativa a los procesos convencionales actuales (Mecanizado Súper Abrasivo).

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Four-point contact slewing bearings for wind turbines: advances in structural modelling and friction torque calculation

HERAS MIGUEL, IKER

Directors:
ABASOLO BILBAO, MIKEL;
AGUIRREBEITIA CELAYA, JOSU
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Este resumen sintetiza el contenido de la presente tesis doctoral y su objetivo es el de ofrecer una visión general de la misma para aquellos lectores que no hablen inglés. A lo largo de las siguientes líneas se explican brevemente el objeto de la tesis, los trabajos realizados y las conclusiones derivadas de los mismos. El contenido de este resumen no coincide con el del Abstract (resumen en inglés), en el cual se exponen las líneas principales de la tesis de manera más superflua. Los rodamientos de vuelco (slewing bearings en inglés) son elementos de máquina enfocados a aplicaciones de orientación. Estos componentes se emplean en máquinas de muy diferente naturaleza, como grúas, brazos robóticos, centros de mecanizado, tuneladoras, tomógrafos computarizados, radiotelescopios o seguidores solares. Además de en las máquinas mencionadas, los rodamientos de vuelco también cumplen un papel fundamental en los aerogeneradores. En este último caso, se requiere de cuatro rodamientos de este tipo: uno para la orientación de la góndola y tres para permitir el giro de las palas. La función del primero es la de encarar la turbina contra el viento, mientras que los otros tres son responsables del ángulo de paso de las palas, y por lo tanto de la energía a extraer del viento. Así pues, han de soportar cargas importantes y de distinta naturaleza debidas fundamentalmente al peso propio de los componentes, el empuje del viento y las fuerzas centrífugas. Los rodamientos de vuelco son, por lo tanto, elementos de grandes dimensiones que han de soportar combinaciones de cargas axiales y radiales junto con un importante momento de vuelco. Asimismo, su modo de trabajo implica rotaciones oscilatorias a bajas velocidades en torno a una posición, como contraste al giro continuo y de altas revoluciones común en los rodamientos convencionales. Debido a su naturaleza, son componentes cuya sección transversal tiene dimensiones muy inferiores a las dimensiones globales. Se trata por ende de un componente de gran esbeltez, donde la flexibilidad de los anillos adquiere una relevancia especial. Otra diferencia respecto a los rodamientos convencionales es que no van montados sobre un eje, sino que se ensamblan a las estructuras adyacentes mediante uniones atornilladas. Los aerogeneradores constituyen una fuente de energía limpia y renovable que viene experimentando un crecimiento constante durante los últimos años. Su presencia en el mix energético ha adquirido tal relevancia que, de acuerdo con los últimos informes de WindEurope, a finales de 2016 se alcanzó una capacidad total instalada de 153.7GW en Europa. Esto sitúa a la energía eólica como la segunda fuente de electricidad del continente, sólo por detrás del Gas Natural. La relevancia del sector eólico implica una gran demanda de rodamientos de vuelco, que se ve reflejada en la cantidad de multinacionales dedicadas a su manufactura, como la sueca SKF; las alemanas Rothe Erde, Schaefler, e IMO; las americanas Kaydon y Timken; la francesa Rollix; o la japonesa NSK. Este sector también está presente en el País Vasco, donde las empresas Iraundi S.A. y Laulagun Bearings S.L. tienen su sede principal. Dada la competencia en el sector y las condiciones de trabajo cada vez más exigentes a las que se ven sometidos los rodamientos de vuelco, debidas principalmente al aumento de las dimensiones de los aerogeneradores y a su emplazamiento en entornos hostiles, existe una demanda para el mejor conocimiento del comportamiento de estos. Existen normas enfocadas al diseño de rodamientos que ofrecen métodos y formulaciones simples para garantizar su integridad estructural frente a cargas estáticas y dinámicas. No obstante, estas normas están enfocadas a rodamientos convencionales, y no contemplan las particularidades de los rodamientos de vuelco, cuya geometría y condiciones de trabajo son notablemente diferentes. Para cubrir el hueco de estas normas, la NREL (National Renewable Energy Laboratory) publicó una guía de diseño enfocada a rodamientos de vuelco para aerogeneradores, que es ampliamente reconocida y utilizada por los fabricantes no sólo para aplicaciones eólicas. No obstante, esta guía no contempla aspectos tan relevantes como la flexibilidad de los anillos o la precarga. Asimismo, el par de fricción se plantea como una función lineal de las fuerzas aplicadas, formulación ampliamente utilizada pero que demuestra tener importantes limitaciones. Debido a la demanda de conocimiento en el área y las limitaciones previamente mencionadas, actualmente existe un gran interés por parte de los investigadores por avanzar en la capacidad predictiva del comportamiento de estos rodamientos, interés que se ve reflejado en la gran cantidad de publicaciones relacionadas. Estas publicaciones van más allá de la norma o la guía de diseño de la NREL y estudian aspectos como la influencia del templado por inducción en el fallo estático o desarrollan nuevos métodos para el cálculo a fatiga. No obstante, todavía existen importantes lagunas en la caracterización y simulación de los rodamientos de vuelco. Esta tesis se centra en los rodamientos de vuelco de cuatro puntos de contacto. Estos son rodamientos de bolas que, a diferencia de los rodamientos convencionales, contactan con cada anillo en dos puntos en lugar de en uno sólo. Este tipo de rodamientos es el más comúnmente utilizado por su versatilidad y bajo coste. A pesar de que los desarrollos presentados en este documento están enfocados a este tipo concreto de rodamientos, estos pueden ser adaptados o reproducidos para otros tipos como los de rodillos cruzados o los de dos hileras de bolas (o de 8 puntos de contacto), ampliamente utilizados estos últimos en los aerogeneradores de mayores dimensiones. En lo referente a los rodamientos de cuatro puntos de contacto, existen trabajos recientes que demuestran la relevancia que los errores de fabricación pueden tener en la distribución de carga. No obstante, dichos trabajos están basados en modelos de Elementos Finitos e introducen variaciones aleatorias en la geometría, de manera que no existe un planteamiento analítico para la simulación de estos errores ni una estimación real de su influencia. En esta tesis se plantea un modelo analítico para tal fin, que requiere como dato la geometría real del rodamiento. Además, se desarrolla un sencillo modelo paramétrico de Elementos Finitos para el cálculo de las matrices de rigidez de los anillos, que pueden ser implementadas de manera directa en el planteamiento analítico. Iraundi S.A. cedió un rodamiento y prestó sus instalaciones para medir las pistas mediante una máquina de medir por coordenadas. Utilizando estos datos, se demuestra que los errores de fabricación existentes en un rodamiento real pueden ser del mismo orden de magnitud que la propia precarga de las bolas, de manera que no considerarlos puede incurrir en resultados poco fiables o imprecisos. El par de fricción también es un parámetro indispensable, dado que su valor es necesario para el dimensionamiento del sistema de actuación correspondiente. A este respecto, existen formulaciones más precisas que las planteadas por la NREL. No obstante, los modelos más avanzados para rodamientos de cuatro puntos de contacto consideran que existe deslizamiento puro entre la bola y la pista. En esta tesis, se presentan diferentes modelos de Elementos Finitos para la caracterización del contacto cuando el rodamiento está girando, así como el cálculo del par de fricción. Estos modelos demuestran que, para condiciones de funcionamiento normales, existen importantes regiones en adhesión en la elipse de contacto, lo que conlleva tensiones tangenciales menores que las predichas por los modelos analíticos existentes en dichas regiones, lo cual puede afectar al par de fricción. Dichos modelos son también utilizados junto con el modelo analítico previamente mencionado para realizar una serie de simulaciones de las que se concluye que tanto los errores de fabricación como la flexibilidad de los anillos afectan de manera importante al par en vacío. Adicionalmente, se demuestra que la influencia del número de bolas en el par en vacío es logarítmica. Con el fin de incluir el efecto de las regiones en adhesión en un planteamiento analítico y poder eludir así las costosas simulaciones de Elementos Finitos, se desarrolla un nuevo modelo. Dicho modelo parte del planteamiento cinemático de los modelos que asumen deslizamiento puro, pero implementa una formulación más compleja para la caracterización del problema tangencial. Tras identificar los factores que influyen en la extensión de la región en adhesión, se realizan simulaciones para diferentes casos bajo cargas típicas de funcionamiento mediante el modelo analítico propuesto, el modelo que asume deslizamiento puro y modelos de Elementos Finitos de diferente precisión. Como resultado, se concluye que el nuevo modelo es capaz de determinar qué zonas de la elipse de contacto están en adhesión, lo que demuestra influir de manera importante en el mapa de tensiones, mientras que el par de fricción a penas se ve afectado. En comparación con el modelo de Elementos Finitos, el planteamiento analítico muestra una serie de ventajas, como el ínfimo coste computacional o la menor dependencia de la discretización. A pesar de la limitada ventaja que aporta el nuevo planteamiento respecto al cálculo del par de fricción, una precisa estimación del campo de tensiones en la huella puede ayudar a desarrollar procedimientos de cálculo enfocados a la fatiga o relacionados con modos de desgaste típicos que actualmente carecen de un método adecuado para su predicción. Finalmente, se aborda el problema del cálculo de la rigidez del rodamiento. En este caso, las formulaciones analíticas existentes únicamente consideran las deformaciones locales del contacto bola-pista, suponiendo por lo tanto anillos infinitamente rígidos. Como ya se ha señalado anteriormente, esta hipótesis no es asumible en el caso de los rodamientos de vuelco debido a su esbeltez, que da lugar a grandes deformaciones en los anillos. La implementación de la flexibilidad de estos últimos en los procedimientos existentes conlleva siempre, de un modo u otro, costosas simulaciones de Elementos Finitos. En esta tesis, y por medio también de un preciso modelo de Elementos Finitos, se realizan una serie de simulaciones considerando diferentes valores de las variables principales que definen el rodamiento. Como resultado, se obtiene una formulación ingenieril que permite calcular las curvas de rigidez axial, radial y de frente al momento de vuelco, formulación que permite un cálculo directo y rápido prescindiendo de simulaciones de Elementos Finitos. Se demuestra que esta nueva formulación reproduce de manera adecuada los efectos no sólo de las variables principales, sino también de los parámetros de contacto. Adicionalmente, se presentan los resultados de unos ensayos preliminares realizados para la medición experimental del par de fricción. De la comparación de los resultados obtenidos con simulaciones realizadas mediante los modelos analíticos planteados en esta tesis, se concluye que existe una buena correlación para cargas altas, pero es necesario medir las pistas de los rodamientos ensayados para obtener conclusiones más sólidas para cargas bajas. Esta tesis deja la puerta abierta a futuros desarrollos. Así, aprovechándose de los bajos costes computacionales que ofrecen los nuevos modelos analíticos, pueden realizarse numerosas simulaciones que puedan permitir obtener una fórmula sencilla pero más completa y precisa que la planteada por la NREL para el cálculo del par de fricción. Asimismo, se puede ir más allá en el estudio del contacto, analizando las tensiones subsuperficiales existentes mientras el rodamiento gira y evaluar el efecto de la capa templada. Además, el procedimiento desarrollado para el cálculo de la rigidez en rodamientos de cuatro puntos de contacto puede replicarse para otros tipos de rodamiento de vuelco. Igualmente, se pueden realizar simulaciones adicionales mediante Elementos Finitos de uniones reales de pala-buje o torre-góndola para evaluar las ventajas y limitaciones de sustituir los rodamientos de vuelco por matrices de rigidez calculadas mediante la formulación simplificada propuesta. Finalmente, queda realizar más ensayos experimentales con diferentes precargas y grasas para una validación definitiva de los modelos. Del mismo modo, falta por comprobar la relevancia de otros fenómenos como la viscosidad de la grasa, la interacción entre bolas o entre bolas y espaciadores, o la contribución de los retenes al par de fricción.

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Topologia optimizazio prozedura integratu baten garapena fabrikazio aditiborako "overhang" murrizpenekin/ Development of an integrated topology optimization procedure with overhang restrictions for additive manufacturing.

GARAIGORDOBIL JIMENEZ, ALAIN

Directors:
ANSOLA LOYOLA, RUBEN
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Lan honetan topologia optimizazio metodoen eta fabrikazio aditibo teknologien integraziorako prozedura bat aurkezten da, helburutzat 3D inprimaketa prozesuetan euskarri materialik behar izango ez duten diseinu guztiz eutsi eta optimoen garapena duena. Honakoa gogoan izanda, fabrikazio aditibo prozesuetan azaltzen den overhang arazoa kontrolatzeko murrizpen berri bat garatu da, non overhang arazoa angelu limite batetik beherako inklinazioa duten hegan dauden ingeradak sortzeko gaitasun falta den. Tesi honek ingeraden dentsitate gradientearen kalkuluan oinarritutako metodo modakor bat proposatzen du, diseinu guztiz eutsiak zein fabrikazio eta errendimendu konpromiso hoberena bilatzen duten estrategien bidez garatutako diseinuak lortzea ahalbidetzen duena. Estrategia mota hauek, ikerketa honetan ere tratatuak izan diren eutsitako mekanismo malguen diseinu optimoan oso erabilgarriak direla erakutsi dute. Orobat, algoritmoaren moldakortasunak literaturan proposatutako edozein overhang angelurekin lan egitea baimentzen du Optimizazio prozesuko iterazio bakoitzean egitura osatzen duten ingeradak detektatzeko, Irudi Digitalen Prozesaketa arloan garatutako, eta hemen lantzen de topologia optimizazio problemara moldatutako ingeraden detekzio algoritmo bat erabiliko da. Operadore honek Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus du izena, eta ingeraden kokapenari buruzko informazio zehatza emateaz gai, hauen inklinazioa ere ezagutzea baimentzen du. Ingeraden inklinazioa ezaguna dela, hauek ingeradak eutsi eta ez eutsi bezala sailkatzen dira, eta datu hauekin overhang murrizpena eraikitzen da. Murrizpen honek permisibitate gradu moldakor bat baimentzen duen kontrol parametro bat hartzen du bere barnean, oso garrantzitsua izango dena mekanismo malguen diseinuetan. Bertan, xedetzat euskarri material bolumen minimoa eta euskarri egitura kopuru kontrolatu betekin batera, helburu funtzioaren erantzun optimoena ematen duen soluzioa bilatzea duten estrategiak definitzea ahalbidetuko du. Proposatzen den murrizpena arrakasta handiarekin integratu da aipatutako ingerada detekzio teknikarekin batera aldagai jarraituetan oinarritutako topologia optimizazio algoritmo baten barnean, eta honen adierazle dira landutako zenbakizko emaitzak zein garatutako emaitza esperimentalak (ez bete tarte hau baino gehiago)

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Experimental and numerical analysis of wear flat generation and growth in alumina grinding wheels.

GODINO FERNANDEZ, LEIRE

Directors:
POMBO RODILLA, IÑIGO;
SANCHEZ GALINDEZ, JOSE ANTONIO
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

El proceso de rectificado supone entre un 20-25% del coste total de fabricación, suponiendo el consumo de muela un porcentaje muy elevado del coste total. De entre los diferentes tipos de desgaste, el wear flat es el más perjudicial para el proceso. Asimismo, nuevos generaciones de materiales abrasivos, como la alúmina microcristalina sinterizada, se van haciendo hueco en aplicaciones industriales. Sin embargo, su comportamiento ante el desgaste no está caracterizado. Es por ello, que este trabajo de investigación aborda la caracterización de la generación y evolución del wear flat en muelas de alúmina, analizando la influencia de la estructura cristalina de los granos abrasivos en el wear flat, desgaste de naturaleza triboquímica. Para ello, se realiza un análisis tanto experimental como numérico. Desde el punto de vista experimental, se realizan ensayos de rectificado en los que se aísla el desgaste de wear flat de los demás tipos de desgaste. Tras estos y debido a la importancia del contacto en el desgaste, se diseña un tribómetro pin-on-disk en el cual se controlan exhaustivamente las condiciones de contacto y se reproduce el ciclo térmico de los granos abrasivos para la cuantificación del desgaste triboquímico. Por último, desde un punto de vista numérico, se realiza un modelo térmico en FEM, para determinar la influencia de la temperatura en las propiedades de la alúmina y un modelo de desgaste en DEM, con el objetivo de simular el desgaste de un grano abrasivo, teniendo en cuenta su estructura cristalina. Como resultado se observan mayores valores de %A para la alúmina microcristalina durante el proceso de rectificado, ya que las altas temperaturas modifican la apariencia de la superficie desgastada de la muela. Sin embargo, las reacciones triboquímicas son más importantes en la alúmina WFA, como muestran los resultados tribológicos y numéricos.

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Egitura aeronautikoak: fidagarritasun goreneko laser-soldaduraren kontzeptu berria.

HERNANDO ARRIANDIAGA, IÑIGO

Directors:
ARRIZUBIETA ARRATE, JON IÑAKI;
LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2020

Conformado incremental asimétrico de chapa de Ti-6AI-4V en caliente: fundamentos y desarrollos para la fabricación de pieza aeronáutica.

ORTIZ EDESA,MIKEL

Directors:
LOPEZ DE LA CALLE MARCAIDE, LUIS NORBERTO;
PENALVA OSCOZ,MARIA LUZ
Mentions:
Industrial Thesis

Integración de las ecuaciones de la dinámica de sistemas multicuerpo mediante diferencias centrales de orden dos.

URKULLU MARTIN, GORKA

Directors:
FERNANDEZ DE BUSTOS, IGOR
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

Se ha desarrollado una metodología de análisis de la dinámica de sistemas multicuerpo para sistemas formados por sólidos rígidos. La novedad reside en que el sistema de ecuaciones diferenciales de segundo orden se resuelve directamente aplicando el método de diferencias centrales como integrador de orden dos. De esta manera, se evita duplicar las dimensiones del problema. Adicionalmente, se logra plantear el problema en función de los desplazamientos en tres instantes de tiempo consecutivos por lo que las restricciones únicamente se implementan a nivel de posición. Al emplear un esquema de integración explícito, la no linealidad de las ecuaciones de la dinámica proviene del producto cruzado de las velocidades angulares. De tal manera que el equilibrio en cada instante de tiempo se resuelve iterativamente aplicando el método de Newton exacto, obteniendo una convergencia cuadrática para cada nueva aproximación. Debido al carácter no lineal de las ecuaciones algebraicas de restricción para introducirlas adecuadamente en el sistema se han linealizado mediante su desarrollo en series de Taylor generado un sistema de ecuaciones indeterminado. Posteriormente, se emplea método del subespacio nulo para implementar las restricciones en el sistema de ecuaciones. Finalmente, para eliminar las fuerzas de restricción de la ecuación de equilibrio se plantea un sistema cuyas filas están formadas por las direcciones de los propios esfuerzos en función de los desplazamientos y las rotaciones. El subespacio nulo de dicha matriz permite eliminar no solo los esfuerzos sino también las ecuaciones afectadas por las fuerzas de reacción, logrado un sistema con el mínimo número de coordenadas. Por una parte, la metodología se ha implementado de forma preliminar en GNU Octave lo que ha permitido validar el método en términos de precisión y estabilidad. Por otra parte, para comprobar la eficiencia, el método se ha implementado en un lenguaje compilado. Para las validaciones, se han resuelto varios problemas de referencia propuestos por el IFToMM. Los resultados han sido cotejados con otras formulaciones realizadas por diferentes investigadores y con soluciones de software comerciales como Msc Adams o Recurdyn. Se ha podido comprobar que se trata de un método de resolución de las ecuaciones de la dinámica para sistemas multicuerpo altamente competitivo.

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Caracterización de fachadas de doble piel resultas mediante el uso de chapas perforadas.

ZAPICO LOPEZ, ARTURO

Directors:
CUADRADO ROJO, JESUS;
GARMENDIA ARRIETA, LEIRE;
ROJI CHANDRO, EDUARDO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Industrial Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2020

Modèle par éléments discrets multi physique du comportement des matériaux métalliques sous sollicitations thermo mécaniques extrêmes.

GADO , MOUBARAK

Directors:
GIROT MATA, FRANCK ANDRES;
IORDANOFF , IVAN
Mentions:
Cotutelle PhD thesis
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2017
Abstract:

Este trabajo de tesis se refiere al desarrollo de un modelo por elementos discretos del comportamiento termo-mecánico de una aleación de alumnio y su evolución microestructural cuando se somete a condiciones de grandes deformaciones y/o altas velocidades de deformación (soldadura por fricción o FSW). El proceso de Friction Stir Welding (FSW) es un proceso de soldadura reciente, inventado en 1991 por The Welding Institute (TWI). Este proceso se distingue de otros por su capacidad de soldar el material en estado sólido muy cerca de la temperatura de solidus de la aleación, pero sin alcanzar el punto de fusión. El principio es relativamente simple y comparable a una operación de de fresado, excepto que la herramienta de corte se reemplaza por una herramienta de mezclado que consiste en un perno y un hombro. Este proceso es de gran interés para la industria aeroespacial porque ofrece la posibilidad de soldar aleaciones de aluminio de las series 2XXX y 7XXX, que se sabe que son difíciles de soldar por otros procesos. Dado que la soldadura por fricción es un proceso reciente, sigue siendo objeto de investigación activa, para comprender mejor ciertos puntos como el flujo del material, la influencia de los parámetros del proceso (velocidad de rotación, forma de la herramienta, ...) y la modificación de la microestructura. Este último punto es particularmente importante para aleaciones e endurecimiento estructural como las series 2XXX y 7XXX. Para estas aleaciones de aluminio, las propiedades mecánicas dependen estrechamente de su estado de precipitación, a su vez influenciado por el aporte de calor generado durante la soldadura. La optimización de los parámetros de soldadura con respecto a las propiedades mecánicas pasa necesariamente por la predicción del estado de la precipitación a lo largo de la unión soldada. El objetivo de la tesis es establecer modelos a escala de la microestructura para predecir la modificación de las propiedades del material relaciondo con los parámetros del proceso.

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Metodología de inspección no destructiva de la instalación de remaches ciegos aeronáuticos.

CAMACHO DE MIGUEL, JAVIER

Directors:
LOPEZ DE LA CALLE MARCAIDE, LUIS NORBERTO;
RIVERO RASTRERO, MARIA ASUNCION
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

La construcción aeronáutica requiere de procesos de fabricación eficientes. Los materiales compuestos son utilizados de forma masiva y los procesos de fabricación deben evolucionar para solventar las limitaciones para su fabricación y para su unión. El remachado es un proceso de unión habitual para la unión de materiales compuestos en el que un remache deformable es tensionado hasta que las fuerzas de unión son suficientemente altas como para provocar la rotura de uno de los componentes del remache y asegurar de esta forma fuerzas de unión de compresión suficientemente altas. De entre los procesos de remachado, el remachado mediante remaches ciegos es una técnica eficiente de unión que permite la construcción de estructuras aeronáuticas de material compuesto accediendo a la unión desde un único lado (desde la cara vista), permitiendo así la construcción de estructuras cerradas en las que el acceso a la cara trasera (la cara ciega) no es posible. Sin embargo, la imposibilidad de acceder a la cabeza de cierre deformada del remache ciego impide llevar a cabo un control de calidad adecuado de la instalación del remache y asegurar que la deformación del remache se ha logrado en condiciones adecuadas. En el presente trabajo de investigación se desarrolla una metodología de inspección no destructiva de remaches ciegos. Se ha evaluado diferentes tecnologías potenciales (shearografía, termografía, métodos basados en respuesta en frecuencia y métodos basados en ultrasonidos) con respecto a su capacidad de llevar a cabo la inspección de remaches ciegos. Se ha identificado un método basado en ultrasonidos que es capaz de clasificar parcialmente la instalación de los remaches ciegos. Un desarrollo posterior en el que se combina el método de capacidad parcial con el monitorizado del proceso ha conllevado el desarrollo de un método con una capacidad de clasificación total y una tasa de acierto >95% en las probetas evaluadas. Adicionalmente, el método desarrollado es capaz de identificar remaches que siendo de una longitud inferior a la nominal resultan instalados en condiciones que superan un control de calidad dimensional llevado a cabo por inspectores cualificados.

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Correlación de modelos térmicos matemáticos de sistemas espaciales con ensayos térmicos mediante algoritmos genéticos.

ANGLADA IZAGUIRRE, EVA MARIA

Directors:
GARMENDIA AZURMENDI, IGNACIO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Las condiciones ambientales en el espacio exterior son muy extremas. Por ello cualquier equipo que es enviado al espacio cuenta con un sistema de control térmico (TCS) cuyo propósito es mantener los distintos componentes del equipo dentro de sus intervalos admisibles de temperatura. El diseño del TCS se realiza mediante modelos térmicos matemáticos (TMMs). Uno de los requerimientos que debe cumplir, es la correlación de los resultados de los TMMs con los resultados obtenidos en los ensayos térmicos. Se entiende por correlación la correspondencia entre las predicciones obtenidas de los TMMs y las temperaturas medidas en los ensayos térmicos. En esta tesis se ha desarrollado un método innovador, basado en un algoritmo genético, que permite realizar la correlación de los TMMs de sistemas espaciales de un modo semi-automatizado. Para ello se ha desarrollado el programa GAC-TM, el cual permite realizar la correlación entre los TMMs y los resultados de los ensayos térmicos de modo semiautomático, para modelos correspondientes a casos estacionarios o transitorios. GAC-TM permite realizar la correlación simultánea de distintos casos de funcionamiento del vehículo espacial con el objeto de mejorar la calidad de los resultados. Además de los casos de validación, se han realizado algunos análisis complementarios con el objeto de profundizar en la problemática de la correlación de TMMs y en el comportamiento del algoritmo desarrollado

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Development of plasma based surfaces, supported by electro-tribological studies.

BRACERAS IZAGUIRRE, IÑIGO

Directors:
GARMENDIA AZURMENDI, IGNACIO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

Los tratamientos de superficie basados en tecnologías de plasma ofrecen un amplio abanico de posibilidades para el desarrollo de soluciones a problemas tribológicos (fricción, desgaste, etc.). Por otra parte, la combinación del desarrollo de procesos de tratamiento y recubrimiento basados en tecnología de plasma con técnicas de estudio de las propiedades electro-tribológicas, donde además de las propiedades tribológicas se monitorizan propiedades eléctricas tales como la resistencia de contacto eléctrica, ofrece una potencialidad añadida, especialmente para i) monitorizar en línea de forma continua el estado y deterioro de las superficies en contacto; y ii) estudiar el comportamiento de los recubrimientos en aplicaciones eléctricas, p.ej. en superficies conductoras o dieléctricas en movimiento relativo. En esta línea, se han investigado en el marco de la tesis procesos de tratamiento de nitruración por plasma con rejilla activa y efecto de cátodo hueco sobre aleaciones austeníticas y martensíticas de acero inoxidable, con el objeto de lograr un mejor compromiso entre las propiedades tribológicas y de resistencia a la corrosión. En este caso, se han estudiado las propiedades electro-tribológicas como una posible técnica de monitorización de forma continua del estado de la superficie. Adicionalmente, se ha investigado el comportamiento electro-tribológico de recubrimientos conductores eléctricos y dieléctricos depositados mediante la técnica de PVD por magnetron sputtering (MS-Physical Vapour Deposition), destinados a aplicaciones eléctricas en componentes en movimiento relativo. En el primer caso, recubrimientos conductores eléctricos, se han estudiado capas de AgAl tanto en cuanto a su comportamiento tribológico como a su deterioro en condiciones de inmersión en aceite aislante, realizándose una comparativa respecto al comportamiento al aire. En el segundo, recubrimientos dieléctricos, se han estudiado recubrimientos semi-diamantinos (Dimanod Like Carbon - DLC), en distintas condiciones de humedad, estableciéndose una vinculación entre la evolución de la resistencia eléctrica de contacto, los mecanismos de deterioro tribológico de la capa, y su funcionalidad.

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Tetraparametric assembly method for the simulation and optimizaction of bolt tightening sequences in ASME ring type joints

CORIA MARTINEZ, IBAI

Directors:
ABASOLO BILBAO, MIKEL;
AGUIRREBEITIA CELAYA, JOSU
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

En el sector del Oil&Gas, debido a la gran longitud que suelen tener las tuberías de los oleoductos y gasoductos submarinos, se hace necesario fabricar las tuberías en pequeños tramos para posteriormente unirlos mediante uniones in situ. Además, esto permite abaratar los costes de fabricación ya que hace posible fabricar piezas de carácter general (tramos rectos de tubería, codos, válvulas, etcétera). Entre los diferentes tipos de uniones, las uniones atornilladas son muy utilizadas debido a su fácil desmontaje, ya que hace posible realizar tareas de mantenimiento o acoplar nuevos dispositivos a las tuberías de una manera muy sencilla. No obstante, en este tipo de uniones es necesario obtener una distribución de presiones uniforme en la junta para así evitar o al menos reducir al máximo sus fugas. Para ello, obviamente, es preciso obtener una carga uniforme en todos los tornillos de la unión. Esto no es una tarea sencilla ya que cuando un tornillo es precargado durante la secuencia de atornillado, la unión se comprime y por lo tanto la carga de los tornillos que han sido previamente precargados se reduce. Este fenómeno es conocido como interacción elástica. Debido a la pérdida de carga de los tornillos durante la secuencia de atornillado, la carga que tienen los tornillos al final de la secuencia de atornillado es diferente de la carga de apriete que se ha aplicado a los tornillos. Además, la magnitud de estas variaciones de carga depende de un gran número de parámetros cuya influencia es muy difícil de prever, como por ejemplo la geometría y el material de los componentes de la unión, el orden de apriete, el espaciado entre tornillos, etcétera. En este sentido, se hace difícil prever las cargas finales en los tornillos, y por lo tanto, también es complicado obtener una distribución de cargas uniforme en la junta al final de la secuencia de atornillado. A fin de resolver esta problemática, existen diferentes normas (ASME, NORSOK, API, entre otras) que contienen procedimientos de ensamblado para obtener la carga final uniforme deseada en los tornillos. De este modo, se obtiene una distribución uniforme de presiones en la junta, y así se consiguen reducir al máximo las fugas en la unión. Sin embargo, las secuencias propuestas en las normas son muy costosas debido a que requieren un gran número de pasadas, y cuantas más pasadas, mayor es el tiempo de ensamblado de cada unión. Además, exceptuando las últimas pasadas, la secuencia de atornillado suele seguir un orden de apriete en estrella, lo cual complica aún más el ensamblado. En consecuencia, teniendo en cuenta que el número de uniones suele ser muy elevado, el coste económico del ensamblado acaba adquiriendo una gran importancia. Respecto a las secuencias de atornillado que proponen las normas, también cabe destacar que ellas mismas advierten que solo son orientativas y por lo tanto recomiendan que cada ensamblador desarrolle sus propias secuencias de atornillado para sus productos y condiciones de trabajo en particular. Resumiendo, para ser fiables y competitivos es indispensable crear procedimientos de ensamblado propios que se adapten a los productos propios. A fin de obtener diferentes secuencias para cada unión en particular y así obtener secuencias más eficientes, en los últimos años se han desarrollado métodos que definen las llamadas secuencias optimizadas. Entre ellos, los más populares en la literatura especializada son el ¿Método de los Coeficientes de la Interacción Elástica¿ (MCIE) y el ¿Método de la Secuencia Inversa¿ (MSI). Estos métodos estudian el comportamiento de la unión durante la secuencia de atornillado para así predecir las pérdidas de carga de todos los tornillos. De este modo, se pueden calcular las cargas de apriete de cada tornillo para una carga final deseada, y obtener una carga uniforme en tan solo una o dos pasadas. Sin embargo, estos métodos de optimización tienen la desventaja de que obtener la secuencia optimizada es bastante costoso porque hay que realizar un gran número de aprietes y mediciones previas. Es por ello, que estos procesos de optimización solo resultan rentables cuando el número de uniones a ensamblar es muy elevado o cuando se trata de una aplicación bastante crítica. Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo global estudiar el proceso de optimización de secuencias de atornillado en las uniones Ring Type Joint (RTJ) de ASME con junta metálica. Estas uniones son ampliamente utilizadas en el sector del Oil&Gas por su capacidad de proporcionar un buen sellado a temperaturas y presiones internas muy elevadas, gracias a la junta metálica que va introducida en el surco que tiene mecanizado cada una de las superficies de sellado. Para definir su proceso de optimización, el primer objetivo es estudiar los dos métodos anteriormente mencionados en este tipo de uniones y así obtener sus ventajas y sus desventajas. El segundo objetivo, y también el objetivo principal de esta Tesis Doctoral, es desarrollar una nueva metodología para la optimización de secuencias de atornillado en uniones RTJ. Para finalizar con la Tesis Doctoral, el último objetivo es programar la nueva metodología desarrollada en ¿Visual Basic for Applications¿ de Microsoft Excel, para dar lugar a una aplicación de gran aplicabilidad y muy sencilla de utilizar. Para ello, la tesis Doctoral se ha dividido en varios capítulos y se ha estructurado como se expone a continuación. En primer lugar, en el Capítulo 1 se describen los antecedentes y se presentan los objetivos. Se comienza explicando la necesidad de utilizar uniones atornilladas en las líneas de tuberías destinadas al Oil&Gas, y la dificultad que supone ensamblar correctamente estas uniones debido a fenómenos muy diversos que complican obtener una distribución de cargas uniforme en los tornillos. Además, se explican las diferentes alternativas que existen hoy en día para tratar de ensamblar correctamente una unión. En este Capítulo también se presenta el tipo de unión atornillada a estudiar a lo largo de esta Tesis Doctoral. En el Capítulo 2 se presentan las herramientas de análisis utilizadas a lo largo de la Tesis Doctoral. Por un lado, se presenta un modelo multiparamétrico de Elementos Finitos desarrollado en ANSYS® Workbench, el cual tiene automatizada toda la extracción de resultados. Por otro lado, se presenta un banco experimental de la unión atornillada que ha sido fabricado y ensamblado con la ayuda de las empresas ULMA y MATZ-ERREKA. Además, se le ha implementado tecnología muy avanzada con el fin de obtener resultados muy precisos. Por último, en este Capítulo también se valida el modelo de Elementos Finitos comparando bajo diferentes situaciones de carga sus resultados con los resultados que proporciona el banco experimental. El Capítulo 3 explica en profundidad los dos métodos mencionados anteriormente para definir secuencias de atornillado óptimas: el MCIE y el MSI. Seguidamente, ambos métodos son detenidamente estudiados y validados mediante Elementos Finitos para el tipo de unión estudiado a lo largo de esta Tesis Doctoral, ya que en la literatura especializada no se encuentran estudios acerca de la optimización de secuencias de atornillado en uniones RTJ. En el Capítulo 4 se desarrolla la nueva metodología para la optimización de secuencias de atornillado en uniones RTJ, la cual se ha llamado el ¿Método Tetreparamétrico de Ensamblado¿ (TAM). En este Capítulo la metodología se desarrolla únicamente para secuencias de atornillado de una sola pasada y se valida únicamente para la geometría de unión del banco experimental. Con dicha metodología se consigue definir el comportamiento de una unión mediante tan solo cuatro coeficientes que se obtienen de un sencillo análisis; además, se demuestra que es más eficiente que los métodos anteriormente expuestos. Las validaciones se realizan tanto por Elementos Finitos como por el banco experimental. Con el fin de generar una metodología completamente aplicable en diferentes situaciones, en el Capítulo 5 se generaliza la metodología para secuencias de atornillado de múltiples pasadas. Esta generalización es de gran utilidad ya que en ocasiones, con el fin de no dañar la unión, es imprescindible reducir las cargas de apriete, lo que conlleva secuencias de atornillado de múltiples pasadas. La validación se hace nuevamente mediante Elementos Finitos y mediante el banco experimental. Por otro lado, en este mismo Capítulo también se estudia y se define el rango de aplicación de la metodología dentro de las uniones RTJ. Además, a continuación se genera una librería con los cuatro coeficientes de todas las uniones que se encuentran dentro del rango de aplicación. En el Capítulo 6 se desarrolla una aplicación programada en ¿Visual Basic for Applications¿ de Microsoft Excel, en la que se implementa el MTE generalizado y la librería con todos los coeficientes. Da lugar a una aplicación de gran interés y muy sencilla de utilizar para los usuarios, y por lo tanto fácil de implementar en una compañía del área del Oil&Gas. Para su mejor entendimiento, también se presenta un ejemplo ilustrativo paso a paso en el que se puede apreciar en detalle todo su potencial. En el Capítulo 7 se desarrolla otra metodología de optimización, pero en este caso para el estudio de secuencias optimizadas en otro tipo de uniones, que por lo tanto están fuera del rango de aplicación establecido en el Capítulo 5. Esta metodología, la cual también es mucho más eficiente que los métodos explicados en el capítulo 3, está basada en la técnica de los superelementos. En comparación con un modelo de Elementos Finitos convencional, se consigue un modelo mucho más eficiente ya que reduce el coste computacional sin tener ninguna pérdida de precisión. Para ello, mediante la técnica de los superelementos se construye una matriz de rigidez condensada a partir de una selección apropiada de los nodos principales del modelo. Así se reducen significativamente las dimensiones y el coste del problema. En el Capítulo 8, se presenta por un lado todas las conclusiones principales obtenidas a lo largo de toda la Tesis Doctoral. Por el otro lado, también se presentan las líneas de investigación que han quedado abiertas como consecuencia del trabajo de investigación realizado. Además, para concluir con el Capítulo, se listan todas las publicaciones derivadas de esta Tesis Doctoral. Por último, el apartado bibliográfico recoge las referencias citadas a lo largo de toda la Tesis Doctoral.

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Mecanizado en aleaciones base níquel: influencia de la aleación, lubricación, métodos asistidos y alternativos.

SUAREZ GONZALEZ, ALFREDO

Directors:
LOPEZ DE LA CALLE MARCAIDE, LUIS NORBERTO;
VEIGA SUAREZ, FERNANDO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2019
Abstract:

El objetivo del presente trabajo de tesis doctoral es el resultado del proyecto HIMMOVAL, Grant Agreement 620134, financiado por el programa Clean-Sky JU, con el objetivo de investigar nuevos métodos de fabricación para aumentar la productividad durante el mecanizado de aleaciones base níquel Durante esta tesis, el estudio se ha enfocado en dos aproximaciones diferentes para desarrollar métodos de fabricación más productivos. La primera parte del desarrollo se ha centrado en estudiar métodos de mecanizado convencional en diferentes aleaciones. Dentro de este apartado, la tesis ha generado y desarrollado nuevo conocimiento en diferentes aleaciones base níquel (Inconel 718, Waspaloy and Haynes 282), teniendo en cuenta el efecto de los tratamientos térmicos, caracterización metalúrgica, ensayos de maquinabilidad y el efecto de diferentes estrategias de lubricación en el mecanizado y su impacto en la herramienta de corte. Aspectos considerados durante la experimentación fueron: -Diferentes estados (tratamiento envejecido y solucionado) -Tamaño de grano (grano pequeño y grano grande) -Ensayos con lubricación normal (6bar) y ensayos a alta presión (80bar): incluyendo el efecto en el desgaste de la herramienta. La segunda parte del desarrollo se ha centrado en estudiar métodos no convencionales de mecanizado. Las tecnologías exploradas durante este parte de la investigación han sido tecnologías de corte por agua y abrasivo (AWJ), corte por hilo (WEDM), corte por láser y mecanizado asistido por ultrasonidos (UVAM). La aleación seleccionada en esta parte del proyecto ha sido Inconel 718, porque es la aleación más comúnmente usada en los motores aeronaúticos. El Inconel 718 fue desarrollado para trabajar en condiciones de alta temperatura mientras mantiene sus propiedades mecánicas inalteradas. Las tecnologías no convencionales fueron utilizadas para mecanizar Inconel 718 y la superficie mecanizada fue evaluada mediante un ensayo de fátiga en 4 puntos. Además la superficie fue medida en términos de integridad superficial -Rugosidad, -Dureza, -SEM y, -Tensiones residuales, Los resultados obtenidos fueron comparados con métodos convencionales de mecanizados utilizados como línea de referencia.

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Optimización de la sostenibilidad energética en edificaciones residenciales: una aplicación al caso de la República Dominicana

GARCIA FROMETA, YOKASTA INMACULADA

Directors:
CUADRADO ROJO, JESUS;
ROJI CHANDRO, EDUARDO
Mentions:
International Thesis
Grade:
Excellent
Year:
2018
Abstract:

El desarrollo de los países está generando una serie de problemas a nivel mundial que están provocando cambios en el clima, que en la mayoría de los casos afectan en gran medida a las familias con menores recursos. De igual forma, la sobrepoblación mundial y el crecimiento de los entornos urbanos, ha generado el desarrollo de las ciudades que han crecido tanto en extensión (esto para las casas de una planta), como en altura (para los edificios de varias plantas), donde en este último caso el objetivo primordial es aprovechar al máximo el espacio y los recursos disponibles. Por otro lado, la población mundial reclama en su medida unos niveles de confort mínimo en las edificaciones. Ello está incrementando el consumo energético mundial y a su vez produciendo fenómenos adversos asociados al cambio climático. En países de clima cálido y húmedo, como es el caso de la República Dominicana, donde los efectos de sobrecalentamiento interior y de sobre-humectación afectan directamente el confort de las viviendas, además de estar ubicada en zonas altamente sísmicas, y con una permanente incidencia de huracanes, tormentas tropicales, caracterizadas por fuertes vientos y lluvias torrenciales, se requiere que las edificaciones posean estructuras constructivas resistentes a dichos fenómenos atmosféricos. Lograr que estas edificaciones también cumplan con los estándares de confort interior establecidos por las normativas internacionales, sin el uso exclusivo de sistemas mecánicos de climatización, es uno de los propósitos principales a alcanzar en el desarrollo de esta investigación, ya que la mayoría de la población de este país, no posee los recursos económicos para poder utilizar dichos sistemas de climatización. El objetivo final de esta investigación, se centra en el análisis de las condiciones de confort en las viviendas de la República Dominicana. Más concretamente, se han analizado las edificaciones residenciales de los dos grupos predominantes del parque inmobiliario del país, que en la actualidad, se encuentran en continuo crecimiento (Caso 1: Vivienda unifamiliar de una planta y Caso 2: Edificación Multiplantas de 4 niveles). La metodología seguida ha analizado dos edificios de referencia, con su sistema constructivo tradicional, buscando la mejor orientación del edificio, el uso de diferentes alternativas de elementos de sombreamiento, y la mejora de la envolvente del edificio, mediante el uso de materiales no tradicionales en la construcción del país, en la búsqueda de las técnicas que mejoren el confort interior con consumos de energía casi nulos. Para analizar las diferentes alternativas planteadas, se ha medido el confort térmico en el interior del edificio, según la ASHRAE 55. Se ha planteado un conjunto de 57 configuraciones distintas entre sí, que se han analizado con el software de simulación energética de edificios DesignBuilder, contemplado únicamente medidas pasivas (esto es que no consuman energía), para poder favorecer su aplicación incluso en familias con bajos recursos económicos. El trabajo muestra las alternativas analizadas, los resultados obtenidos en las simulaciones realizadas, con significativas mejoras en el confort y un análisis de la repercusión económica de los cambios realizados en el precio final de la vivienda

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Una metodología para la mejora del proceso de roscado con macho en fundiciones de alta resistencia

ELOSEGUI ALDAREGUIA, IÑIGO

Directors:
LOPEZ DE LA CALLE MARCAIDE, LUIS NORBERTO
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

En el método planteado se tienen en cuenta los machos de corte mejores para roscar fundiciones de alta resistencia Austempered Ductile Iron (ADI) en condiciones industriales, en geometría, tipo de recubrimiento PVD y preparaciones superficiales del filo de corte. Se analizan los factores de la máquina fresadora que intervienen al roscar como son el montaje de la herramienta, la sincronización del movimiento del cabezal y la cinemática. También se tienen en cuenta las propiedades y caracterización de las fundiciones ADI, para comprender su maquinabilidad. Se aborda el conjunto de factores que intervienen, la herramienta, el proceso y el material a roscar.

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Analysis and treatment of indexes for decision-making about road pavement rehabilitation under sustainability criteria: application to the road network of Biscay/Adierazle eta indizeen analisia eta tratamendua errepideen bide-zoruen birgaitzeari buruzko erabakiak hartzeko jasangarritasunaren irizpideen arabera: aplikazioa Bizkaiko errepide-sarean.

PEREZ ACEBO, HERIBERTO

Directors:
GONZALO ORDEN, HERNAN;
ROJI CHANDRO, EDUARDO
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Due to the competition of funding among different sectors of the economy and society, Pavement Management Systems (PMS) have become necessary for road agencies to design more cost-effective and longer lasting pavements and to better allocate available funds. Within the PMS, the performance models are a key factor, as they are able to predict the future condition of the pavements. The Regional Government of Biscay (RGB) manages and is responsible of almost the entire interurban road network in the territory of Biscay, making a total of more than 1.300 km under its control. Aiming to efficiently manage its resources, the RGB has developed a PMS, where all the information about roads is stored. The aim of this PhD thesis is to develop performance models for the International Roughness Index (IRI) and the Side-force coefficient to predict the future condition of the road network of Biscay. IRI models are developed for new two-lane roads with flexible and semi-rigid pavements. The proposed models for forecasting skid resistance can be deployed in any type of road, two-lane roads or double carriageway roads and for all the usual materials in surface layers. ----- Debido a la competencia por la obtención de fondos de los diferentes sectores de la economía y de la sociedad, los Sistemas de Gestión de Firmes (SGF) se han convertido en necesarios para las administraciones viarias para conseguir unos pavimentos más eficientes con respecto a su coste y con mayor duración y asignar mejor los fondos disponibles en actuaciones. Dentro de los SGF, los modelos de comportamiento son un factor clave, dado que son capaces de predecir el estado futuro de los pavimentos. La Diputación Foral de Bizkaia (DFB) gestiona y es responsable de la mayoría de las carreteras interurbanas que discurren por el territorio histórico de Bizkaia, teniendo bajo su control directo más de 1.300 km de carreteras. Para una más eficiente gestión de sus recursos, la DFB ha desarrollado un SGF, donde se encuentra almacenada toda la información relativa a las carreteras. El objetivo de esta tesis es desarrollar unos modelos de comportamiento para el International Roughness Index (IRI) y el Coeficiente de Rozamiento Transversal (CRT) para predecir el estado futuro de la red viaria de Bizkaia. Los modelos de IRI se desarrollan para nuevas carreteras convencionales de dos carriles con firmes flexibles y semirrígidos. El modelo desarrollado para el CRT puede ser utilizado en cualquier tipo de carretera, convencional o de calzadas separadas y todos los materiales habituales en la capa de rodadura.

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Análisis de la fractura interlaminar en modo I de laminados unidireccionales y angulares.

DE GRACIA IGELMO, JUAN

Directors:
MUJIKA GARITANO, FAUSTINO
Grade:
Excellent
Year:
2017
Abstract:

El objetivo principal de la presente tesis doctoral es analizar la fractura interlaminar en modo I de laminados compuestos. Se ha realizado un análisis del ensayo DCB y de los métodos de reducción de datos. En este trabajo se propone un método para la determinación de la longitud de grieta basado en la comparación de la flexibilidad experimental y la calculada analíticamente. El resultado incluye la flexibilidad del sistema y permite obtener la curva de resistencia del material utilizando los datos de carga y desplazamiento proporcionados por la máquina de ensayos. Se ha estudiado la influencia que tienen en el ensayo de laminados angulares tanto las tensiones residuales como los fenómenos de acoplamiento. En todos los casos se han obtenido expresiones analíticas de la tasa de liberación de energía que incluyen los efectos estudiados. Los modelos analíticos que se proponen están basados en la energía complementaria de una viga laminada. Los resultados experimentales muestran una buena concordancia cuando se comparan con el método de las áreas

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Carazterización de hormigones especiales con mejora de sus propiedades térmicas para el desarrollo de sistemas prefabricados de cerramientos de bloque.

MADRID GUERRERO, MAGGI ISABEL

Directors:
CUADRADO ROJO, JESUS;
ORBE MATEO, AIMAR
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Cuestiones ambientales como el calentamiento global, el agotamiento de los recursos naturales, la contaminación del agua, el aire y el suelo, la generación de enormes cantidades de residuos y subproductos, y las consecuencias ambientales de su eliminación; son algunos de los grandes desafíos a los que se enfrenta la civilización actual. Cada uno de estos problemas repercute considerablemente en el desarrollo futuro de la humanidad, por lo cual, se deben abordar urgentemente y de una manera eficaz y sostenible. La industria del hormigón tiene una gran implicación en las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GHG, por sus siglas en inglés, Greenhouse Gases), ya que es el material más consumido en el sector, siendo la fabricación del cemento Portland, la que aporta en mayor medida, debido a que requiere la extracción y procesamiento de una importante cantidad de materia prima y el proceso en general consume una gran cantidad de energía. Adicionalmente, la extracción y procesamiento del árido para la fabricación del hormigón también colabora, aunque en menor medida que el cemento, a las emisiones totales generadas por la industria del hormigón. En este contexto, el uso de subproductos industriales ha demostrado ser una alternativa viable para abordar el desafío de reducir el impacto ambiental del hormigón. Sin embargo, se requieren políticas sostenibles que permitan, la sustitución total o parcial del cemento o áridos del hormigón, por adiciones disponibles localmente, preferentemente materiales de desecho o subproductos; cuyo uso permita mejorar las propiedades del material, cumplir con los requisitos mínimos de los estándares actuales y reducir los costes asociados. Por otra parte, las técnicas constructivas y materiales utilizados en la envolvente de los edificios se encuentran en constante evolución. Este fenómeno, ha sido provocado por las mayores exigencias de las normativas actuales, tal es el caso de la normativa española Documento Básico de Ahorro de energía (DB-HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE), la cual está en constante renovación. Es por ello que, actualmente existe un interés creciente en desarrollar nuevos materiales de construcción sostenibles para la envolvente de los edificios, con propiedades térmicas óptimas. Sin embargo, este no ha sido el caso de los bloques de hormigón, que a pesar de que continúan siendo ampliamente utilizados, aún se fabrican con propiedades térmicas ineficientes y con un enfoque insostenible. Es bien sabido que, el desarrollo sostenible enmarca tanto el aspecto ambiental, como los aspectos económico y social. Con lo cual, para lograr que la producción de bloques sea sostenible, se requiere adoptar un enfoque multidisciplinar, que cubra dichos aspectos. Este es el caso de la reutilización de subproductos, los cuales a su vez, puedan optimizar las propiedades térmicas de estos elementos prefabricados. Con este enfoque, se obtendría un menor impacto ambiental en la producción de bloques, se generaría un ahorro económico tanto para las empresas de prefabricados de bloques, como para las empresas que generan los subproductos, ya que por un lado se ahorraría en material, y por otro, se ahorraría en el canon de vertido. Por otra parte, se obtendría un beneficio social debido al mayor confort térmico en las viviendas, oficinas, locales y demás inmuebles donde se empleen, lo cual a su vez, reduciría los costes asociados al consumo de energía. Anualmente, se obtienen grandes cantidades de virutas, cenizas de madera y lodos de cal como subproductos de la industria de la madera. Las virutas resultan del aserrado de madera para la fabricación de muebles y productos de madera, las cenizas de madera son un residuo, generado en las instalaciones de biomasa, después de la combustión de madera y los lodos de cal, se obtienen durante la conversión de la madera en fibras de celulosa pura a través del proceso kraft, siendo este subproducto un residuo sólido generado en una reacción de caustificación, en el proceso de reciclado de álcali de la fabricación de papel. Según el Catálogo Europeo de Residuos estos tres subproductos industriales no presentan sustancias peligrosas y están clasificados como residuos no peligrosos. Por lo tanto, esta investigación busca reutilizar dichos subproductos para el desarrollo de bloques de hormigón más sostenibles y con mejores propiedades térmicas, para el sector de la edificación. Con ello, se conseguiría reducir el consumo de materias primas, valorizar los subproductos y reducir la ocupación de los vertederos. La parte experimental comprendió tres etapas: el análisis de las propiedades de los subproductos, la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de hormigones, y la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de bloques. A continuación se describen estas tres etapas en mayor detalle. La primera etapa, consistió en la caracterización por medio del análisis de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal. Con ello, se buscaba conocer sus propiedades e identificar la presencia de componentes peligrosos, que no fuesen adecuados para el hormigón. Una vez analizados las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal, se decidió realizar un estudio sobre el efecto de la incorporación de estos subproductos en las propiedades del hormigón, cuyos resultados ayudarían a decidir si sería viable realizar un estudio posterior sobre el uso de los subproductos en bloques, con que porcentajes trabajar para optimizar las propiedades de los bloques y si sería beneficioso la incorporación de estos de manera combinada. Cabe destacar que, los resultados de las propiedades térmicas y mecánicas influyeron en gran medida en la selección de los porcentajes óptimos. Así pues, la segunda etapa experimental, incluye la definición de las proporciones empleadas para la elaboración de 10 tipos de mezclas, las cuales fueron definidas a través de un estudio exhaustivo de las investigaciones previas y de las recomendaciones de una empresa de prefabricados de bloques. De las 10 mezclas de hormigón, se realizó una mezcla de referencia sin subproductos, 3 mezclas en las que el árido fino se sustituyó por virutas, en cantidades del 5, 10 y 20% en volumen; otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por cenizas de madera en cantidades de 5, 10 y 15% en volumen; y, finalmente, otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por lodos de cal en cantidades del 5, 10 y 15% en volumen. En esta etapa se evaluaron las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los distintos tipos de hormigón. En la tercera etapa experimental se buscó industrializar el estudio, para ello, se extrapolaron los resultados obtenidos de una escala de laboratorio a una escala real. Con lo cual, se decidió fabricar tres series de bloques con diferentes dosificaciones, un tipo en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas, este porcentaje se escogió debido a que su adición mejoró significativa la densidad y las propiedades térmicas del hormigón, sin reducir drásticamente su resistencia a compresión. Un segundo tipo, en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas y el 15% del cemento se sustituyó por lodos de cal, con la adición de este último, se buscaba contrarrestar el efecto negativo de las virutas sobre las propiedades mecánicas, y a su vez mantener las mejoras térmicas que aporta la madera a los bloques. Para este segundo tipo, la adición de virutas fue también en porcentajes bajos, debido a lo señalado anteriormente, mientras que, para los lodos de cal se empleó un porcentaje mayor, a fin de obtener bloques más sostenible. Finalmente, se fabricó un tercer tipo sin subproductos, que se empleó de referencia. En cuanto a las cenizas de madera, se decidió no continuar estudiándolas debido a que no se obtuvo en la primera etapa una mejora significativa en las propiedades del hormigón. Así pues, en esta segunda etapa, se caracterizaron las propiedades morfológicas, físicas, mecánicas, acústicas, radiativas y térmicas de los bloques. Por otra parte, se realizó un análisis térmico-numérico en dos dimensiones (2-D) de muros de bloques, mediante el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés Finite Element Method), empleando el software ANSYS. Los resultados se compararon con los obtenidos en el ensayo experimental, con el propósito de validar el procedimiento del análisis numérico. Asimismo, se evaluó como vía alternativa, el comportamiento térmico de muros con bloques huecos rellenos de aislamiento térmico. Adicionalmente, se llevó a cabo un Análisis del Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en inglés, Life Cycle Assessment) de los bloques con y sin subproductos, a fin de analizar los beneficios medioambientales que conllevaría la incorporación de subproductos en los bloques. El LCA se realizó de acuerdo con lo establecido en la norma EN-ISO 14040, utilizando la herramienta de software Eco-it. El alcance de este análisis es de la ¿cuna al sitio¿ ("cradle-to-site"). Posteriormente, se calcularon y analizaron los beneficios económicos que obtendrían las empresas de prefabricados de bloques y las empresas que generan los subproductos, al adicionar dichos subproductos a la mezcla de los bloques. Con base a los resultados se puede concluir que la sustitución parcial del árido fino por las virutas y del cemento por los lodos de cal en la mezcla, es una vía alternativa para obtener bloques más respetuosos con el medio ambiente y a su vez con mejores propiedades térmicas. Finalmente, se puede decir que los ensayos y análisis presentados en este documento constituyen el primer paso y servirán de base en la investigación sobre virutas, ya sea incorporado en los bloques de manera individual o en combinación con los lodos de cal.

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Predicción de fuerzas de corte y topografía superficial para la mejora de fresado de rotores de álabes integrados.

ARTETXE ELORZA, EGOITZ

Directors:
LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL;
URBICAIN PELAYO, GORKA
Mentions:
Cum Laude Distinction
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2018
Abstract:

Los rotores de álabes integrados consisten en discos rotativos con álabes fabricados en una sola pieza, los cuales están siendo cada vez más utilizados en los motores aeronáuticos debido a sus ventajas en cuanto a fiabilidad, reducción del peso, eficiencia y reducción de ruido. Estos componentes plantean uno de los problemas más difíciles desde el punto de vista del mecanizador, ya que se combinan tres factores críticos: 1) el fresado de superficies complejas en 5 ejes continuos, 2) materiales de baja maquinabilidad que generan grandes fuerzas de corte y altas temperaturas durante el mecanizado y, por último, 3) presencia de paredes delgadas y estructuras poco rígidas que son propensas a deformarse o vibrar durante el mecanizado. En este trabajo se define una metodología fiable de diseño y verificación de operaciones de fresado en cinco ejes de IBR-s. En una primera fase experimental de fabricación de geometrías de impeller y blisk, se han estudiado y analizado los diferentes tipos de operaciones de desbaste y acabado, así como las herramientas de geometría tradicional y las de nuevo diseño. En concreto, existe gran interés en introducir las nuevas geometrías de fresa de barril en el sector aeronáutico en operaciones de semiacabado y acabado de álabes. El elevado radio de curvatura del contorno permite reducir el número de pasadas, y por lo tanto el tiempo de mecanizado, sin aumentar el tamaño de la herramienta. Para completar la metodología propuesta se han desarrollado herramientas predictivas de la topografía y rugosidad superficial de la pieza, y de las fuerzas de corte del proceso. Por un lado, se ha validado un modelo de predicción basado en la substracción de sólidos, para operaciones de fresado periférico con fresa cilíndrica considerando la flexión estática de la pared. Por otro lado, se han desarrollado dos modelos enfocados a las operaciones de cinco ejes con fresas de barril. El primero de ellos permite simular la topografía y rugosidad teniendo en cuenta el runout de la herramienta y la orientación de la fresa. El segundo modelo propuesto predice las fuerzas de corte en mecanizados utilizando fresas de barril, para condiciones de corte estacionarias y en las que no se producen deflexión de pieza o herramienta.

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A metholology for the application of hybrid additive and subtractive machines for the coating and repair of hot stamping tools.

CORTINA BURON, MAGDALENA

Directors:
LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL
Mentions:
Cum Laude Distinction
International Thesis
Grade:
Excellent Cum Laude
Year:
2020