Desarrollo e implementación de una aplicación computacional para el cálculo de componentes de sistemas de transmisión de potencia utilizando métodos de elementos finitos y analíticos - Aguilar Hancco, Junior Joel (2024)
La presente tesis describe el desarrollo de una aplicación computacional denominada Power System Transmission Calculator (en adelante, P.S.T.C.), la cual permite calcular y diseñar elementos de transmisión de potencia, de manera rápida, precisa y optima; pudiendo ser utilizada por cualquier persona interesada en ello. Dichos componentes son: correas planas de la marca Forbo, correas en V de la marca Optibelt, cadenas de rodillos de la marca Renold, engranajes cilíndricos rectos, cilíndricos helicoidales, cilíndricos bihelicoidales y cónicos rectos según la norma ANSI / AGMA 2101-D04, y ejes de transmisión de potencia bajo los modelos de Euler-Bernoulli y Timoshenko. En el capítulo 1, se expone sobre la realidad problemática que aborda este trabajo de investigación. Así mismo se plantean los objetivos, la justificación correspondiente y se establecen las delimitaciones de la investigación. En el capítulo 2, se efectúa una revisión exhaustiva sobre investigaciones pasadas relacionadas al tema de la presente tesis, y se ahonda en el marco teórico y conceptual necesario para la investigación. En el capítulo 3, se desarrollan los algoritmos de cálculo para cada uno de los componentes propuestos. Se detallan las secuencias de cálculo establecidas, los modelos matemáticos utilizados y las propuestas de mejora por parte del autor en los mismos. En el capítulo 4, se abarca el diseño de la interfaz gráfica en Matlab, junto con la implementación de los algoritmos desarrollados. Además, se detalla sobre la elaboración de la documentación, la integración con GitHub y el despliegue del sitio web correspondiente, donde se ubican los accesos y tutoriales de uso para cada uno de los módulos de la aplicación desarrollada. En el capítulo 5, se valida la efectividad de cada uno de los módulos desarrollados. La validación se enfatiza para el módulo de ejes de transmisión de potencia, para lo cual, se abordó el caso de estudio propuesto en el libro: “Diseño en ingeniería mecánica de Shigley”. Los resultados obtenidos por medio de P.S.T.C. se comparan con los obtenidos por el autor del citado libro y con los ofrecidos por otros programas más especializados. En el capítulo 6, se explica el uso de P.S.T.C. a través de un caso real de optimización de diseño. Para ello, se describe paso a paso el proceso de mejora del diseño de los componentes del sistema de transmisión de potencia de una maquina trituradora de Tereftalato de Polietileno, fabricada y comercializada por la empresa H&C INDUSTRIAS DEL PERU. Adicionalmente, se analiza un caso de diseño teórico, a través del cual se evalúa y valida la ecuación propuesta en la presente tesis, para el cálculo de la velocidad critica de Rayleigh. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones correspondientes al presente proyecto de investigación.