Grado en Ingeniería Aeroespacial

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Actualización de la Herramienta Académica AS.gui para Estudio de la Estabilidad de Aeronaves: ASPro
(2015) Fernández Cobo, Álvaro; Esteban Roncero, Sergio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Cualquier proyecto de ingeniería cuenta una fase preliminar y conceptual previa a la realización física del mismo en el que se definirán con la máxima precisión posible los distintos aspectos del objeto del proyecto. La cantidad de capital y tiempo invertido es proporcional a la complejidad del proyecto. En la industria aeronáutica, la fase preliminar del desarrollo de una aeronave conlleva, entre otras muchas tareas, la realización de estudios de aerodinámica, actuaciones, estructurales y estabilidad y control. Ya que en un primer desarrollo conceptual no se cuenta con modelos físicos del diseño es necesario contar con herramientas informáticas lo suficientemente potentes que arrojen resultados de una precisión aceptable. El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado ha sido desarrollar una interfaz gráfica de usuario para una herramienta de carácter académico, basada en MATLAB y con potencial para realizar los estudios de estabilidad y control de aeronaves convencionales
Adaptación de modelos de mecanismos para fabricación aditiva (impresión 3D)
(2023) Muñoz Jaén, Pablo; Vázquez López, Eduardo; Valderrama Gual, Francisco Andrés; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería gráfica
Partiendo del diseño de un mecanismo con Catia V5, se han adaptado y modificado las distintas piezas del mismo para su fabricación mediante impresión 3D (fabricación aditiva). En primer lugar, ha sido necesario adaptar las dimensiones del mecanismo a las dimensiones máximas de la cámara de impresión. Una vez aplicada dicha reducción, se han definido los ajustes de impresión, del filamento y los ajustes de la impresora para la fabricación de cada pieza. Muchas de estas piezas han sufrido modificaciones necesarias para su posterior ensamble (cigüeñal), otras se han adaptado para que puedan ser impresas sin la necesidad de soportes (carcasa superior) o para que el mecanismo funcione con holgura suficiente (ejes). En el caso de la tornillería (tornillos, tuercas y arandelas) también han requerido de modificaciones para conseguir tolerancias entre eje/agujero que permitan su buen funcionamiento; además, también se ha llevado acabo el diseño del ranurado de tornillos y tuercas con CATIA V5 para su fabricación. Con cada una de las piezas adaptadas, se han covertido los formatos .CATPart a formatos .stp, formato compatible con el programa de laminación utilizado, PrusaSlicer-2.5.0. Con las piezas ya físicamente preparadas para el montaje, se ha realizado un postprocesado de las mismas para eliminar imperfecciones, restos de material o rugosidades. Finalmente, se ha montado el mecanismo completo, comprobando que funciona corréctamente y cumple su función: mecanismo que transforma el movimiento rotativo de un cigüeñal en el movimiento alternativo de un pistón gracias la transmisión de movimiento de una biela. Además, se ha realizado la planimetría completa del mecanismo con CATIA V5, haciendo un explosionado-listado del mecanismo y, posteriormente, los planos de cada una de las partes que componen el proyecto.
Adaptación del IMechE Railway Challenge. Diseño de TPEUS
(2020) Ramírez Ruiz, José María; Chamorro Moreno, Rosario; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
En la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla los estudiantes son formados desde un punto de vista técnico y de laboratorio excelente. Actividades extracurriculares como ARUS, EUROAVIA y US Racing han permitido a los alumnos acercarse al sector industrial al que se unirán una vez finalicen sus estudios. En pos de seguir una línea educadora completa se propone el estudio de la competición de IMechE Railway Challenge para que se pueda adaptar a las condiciones de la ETSI, de forma que se desarrolle una alternativa más a las anteriores mencionadas. Por un lado, se realiza una adaptación de la normativa utilizada por Institution of Mechanical Engineers en su concurso. Se estudian las necesidades de la vía que hay en la cubierta superior de la ETSI, así como los medios disponibles para llevar a cabo la celebración de un concurso. Por otro, se presenta el desarrollo de un primer prototipo de Tren a Pequeña Escala de la Universidad de Sevilla (TPEUS). En primer lugar, se presentan las partes del vehículo en el capítulo 4 para que en el siguiente pueda seguirse la línea expositiva en el desarrollo del diseño técnico del TPEUS. Una vez que se se tienen los diseños, se prosigue tanto con el método de fabricación como con los costes en los que se incurriría para saltar del diseño a la realidad. Se concluye con ciertas recomendaciones a tener en cuenta en la celebración del ETSI Railway Challenge además de algunas propuestas de mejora para los equipos participantes.
Algoritmos para la exploración óptima de árboles con drones de batería limitada
(2020) Moya Carrasco, José; Díaz Báñez, José Miguel; Universidad de Sevilla. Departamento de Matemática Aplicada II
En este proyecto se presenta un estudio sobre diferentes problemas que surgen para cubrir un grafo tipo árbol sobre el que se desplazaran un equipo de drones que han de visitar todos los nodos. El objetivo es hacerlo de la manera más eficiente posible teniendo en cuenta la limitación de la batería, lo que supone que cada dron puede ejecutar un número limitado de movimientos. Debido a la complejidad del problema, se proponen heurísticos con buen rendimiento para aproximar la solución óptima.
An ant-colony based optimization algorithm for interplanetary trajectories
(2020) Villajos Molina, Juan Antonio; Sánchez Merino, Julio César; Vázquez Valenzuela, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Humanity’s interest in the heavens has led to space exploration, which helps to expand technology, create new industries and foster the links between nations. As an outgrowth of the mid-20th-century Cold War, the Space Race began. It was a series of competitive technology demonstrations between the United States and the Soviet Union, aiming to show superiority in spaceflight. Although the last years of the Space Race were focused on reaching the Moon, it is worthwhile to mention the effort made by the Soviet Union to visit other planets. In fact, in 1965, Venera 3 became the first spacecraft to land on another planet’s surface (Venus). (excerpted from the Introduction)
Análisis aerodinámico del flujo de aire en el interior de un túnel de congelación. Propuestas de mejora para reducir tiempos de procesado
(2023) Rubio Romero, José Manuel; Salmerón Lissén, José Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este trabajo se va a proceder a realizar un análisis del campo de temperaturas y del campo de velocidades del flujo de aire forzado usado en un túnel de congelación industrial para la congelación rápida de alimentos. Además, también se va realizar un seguimiento de la evolución temporal de la temperatura en el interior de los alimentos para comprobar si el túnel cumple con los requisitos de llevar el interior de los productos a una cierta temperatura en una determinada cantidad de tiempo. Para este análisis se van a utilizar herramientas de la mecánica de fluidos computacional como son Ansys Fluent y Ansys CFX. Como conclusión, a este proyecto se expondrán los resultados obtenidos junto con una serie de propuestas para reducir estos tiempos de congelación y, así aumentar la velocidad de congelación, lo cual se traduce en preservar los alimentos sin que pierdan calidad. Sin embargo, hay que tener en cuenta, como limitante a esta velocidad, un punto muy importante como es el consumo de electricidad del sistema de enfriamiento, ya que se busca la mayor ganancia económica para el cliente.
Análisis Capacidad/Demanda del Aeropuerto de Palma de Mallorca
(2016) Pérez Robledo, José María; Romero Pérez, Luis Miguel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
Análisis CFD de la refrigeración de la batería de alto voltaje del vehículo ART-22E
(2023) Albarrán Sánchez, Gonzalo Manuel; Dávila Martín, Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
En el presente Trabajo de Fin de Grado (TFG), se investiga y se presenta una metodología detallada para desarrollar complejas simulaciones que modelan el intercambio de calor entre las celdas de una batería y el aire en movimiento en su interior. El proceso comienza con la creación del modelo de celda en Battery Design Studio, donde se configuran los parámetros fundamentales de la batería. Posteriormente, se realiza la simulación en Star-CCM+, un software de dinámica de fluidos computacional (CFD), que permite analizar el comportamiento del flujo de aire en el interior de la batería y evaluar el intercambio de calor con las celdas. Esto se hace para entender mejor cómo la batería responde a diferentes condiciones, como la carga y descarga. Además, se exploran diversas estrategias de diseño y operación para optimizar la transferencia de calor y mejorar el rendimiento de la batería. Mi trabajo durante la temporada 2021/2022 en el departamento de Aerodinámica del equipo ARUS no se limitó solo a desarrollar simulaciones para mejorar y optimizar la refrigeración por aire del ART-20E de la temporada anterior. Además, fui responsable del diseño y desarrollo de un innovador sistema para la estructura de los ventiladores y una toma de aire que introducía aire dentro del chasis, en contraste con los diseños de años anteriores.
Análisis cinemático y dinámico de una plataforma de Stewart
(2020) Sánchez Palomino, Juan Carlos; Mayo Núñez, Juana María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación
Este proyecto tiene como fin profundizar en el estudio de la cinemática y dinámica de sistemas multicuerpos. En particular, se analizará la cinemática y la dinámica inversa, además de realizar la simulación cinemática del mecanismo de una Plataforma de Stewart. La definición académica de un sistema multicuerpo es: “una colección de sólidos rígidos o deformables conectados por pares cinemáticos (pares de revolución, prismáticos, …), suspensiones (muelles y amortiguadores) y actuadores (motores eléctricos, cilindros hidráulicos, …)”. Como se expresa anteriormente, en el presente proyecto tiene como objetivo principal el análisis cinemático y dinámico de dicha plataforma, entendiéndose el análisis cinemático como el estudio de la posición y el movimiento de sistemas, independientemente de las fuerzas que puedan actuar sobre dicho mecanismo. Por el contrario, el análisis dinámico inverso consiste en, conocido el movimiento, calcular las fuerzas que son necesarias para reproducir dicho movimiento. (Extraído de la Introducción)
Análisis de accesibilidad a los aeropuertos peninsulares mediante herramientas GIS
(2021) Domínguez García, David; Castillo Granados, José María del; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
La accesibilidad a los aeropuertos o a cualquier infraestructura del transporte es un concepto clave para el correcto funcionamiento y explotación de la red. Por ello, este trabajo estudia la accesibilidad a los principales aeropuertos peninsulares españoles centrando el punto de vista en los municipios. Utilizando como soporte varios indicadores de accesibilidad basados en múltiples conceptos (localización geográfica, eficiencia de la red de transporte...) se determina el nivel de accesibilidad de cada municipio. El estudio comprende desde datos simples como la distancia en línea recta entre municipios y aeropuertos hasta indicadores más elaborados como la media de distancias a aeropuertos ponderada por el número de pasajeros anuales. Una de las partes más importantes del trabajo es la obtención de datos realistas gracias al uso de Bing Maps. Usando su base de datos se calculan distancias por carretera o incluso tiempos de viaje en coche o transporte público. Es posible porque se tiene en cuenta el tráfico real o estimado del momento elegido y las diferentes opciones de transporte (autobuses, metro, tren...) y transbordos necesarios. El análisis se efectúa con la ayuda de un sistema de información geográfica (GIS), en concreto la herramienta QGIS, perfecto para trabajar con información geográficamente referenciada a los municipios como son los indicadores de accesibilidad. Estos sistemas pueden efectuar los cálculos necesarios con herramientas propias (por ejemplo matrices de distancia) y permiten mostrar los resultados visualmente en forma de mapas con referencias de colores. Por último se presentan unas conclusiones finales y algunas líneas de futuro que podrían ser de aplicación para la mejora de la accesibilidad al transporte aéreo.
Análisis de estrategias para el cálculo de estructuras laminares de material compuesto
(2020) Rodríguez Rodríguez, Manuel; Blázquez Gámez, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
Este documento presenta distintas estrategias de modelado de un panel rigidizado monostringer con run-out fabricado en su totalidad con material compuesto, así como los resultados de cada modelo realizado. El objetivo es mostrar las ventajas, inconvenientes y posibilidades de los elementos standard shell, continuum shell y continuum solid shell implementados en el software ABAQUS. El estudio se completa corroborándose los resultados obtenidos de manera numérica con los resultados experimentales de un ensayo de tracción realizado sobre la probeta modelada.
Análisis de herramientas para la evaluación de la degradación en prestaciones de un turbofan de doble eje
(2017) Román Mora, Sergio; Jiménez-Espadafor Aguilar, Francisco José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este proyecto trata sobre el estudio de métodos de diagnóstico en turbinas de gas, así como la implementación de un modelo de turbofan de alta relación de derivación en MATLAB para evaluar dichos métodos. El documento está formado por una primera parte donde se explican las posibles degradaciones que sufre una turbina de gas y los métodos actuales para detectar la degradación. Después, se trata el modelado del motor utilizando un modelo de fluido real. Para ello, se parte de un modelo de motor existente en el programa GSP, a partir del cual es posible caracterizar el motor y sus curvas carácterísticas. Implementado el modelo, se imponen degradaciones en los parámetros del motor, como pueden ser la eficiencia, el gasto o la relación de compresión de los elementos que componen el motor. A continuación, se estudia como varían las mediciones de los sensores ante estos parámetros en un estudio de sensibilidad. Los resultados determinarán las mejores condiciones en las que aplicar un método de diagnóstico. Por último, se aplica el método de diagnóstico Análisis de los Componentes Principales y se analizan los resultados alcanzados.
Análisis de inestabilidades paramétricas en un péndulo con soporte vibratorio
(2021) Moreno López, Ignacio; González García, Heliodoro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III
A lo largo del proyecto se muestra un estudio teórico a partir de la ecuación linealizada del péndulo, en la que debido a una vibración vertical de su soporte con una señal sinusoidal producimos la desestabilización del péndulo. Así, se muestra las soluciones teóricas para que se inestabilice el mismo, y una vez encontradas se comparan con los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio.
Análisis de la desviación de una grieta transversal hacia a la interfase existente entre capas de un laminado de material compuesto
(2022) Ruíz Gordillo, Carlos; Távara Mendoza, Luis Arístides; París Carballo, Federico; Blázquez Gámez, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
L os materiales compuestos suponen hoy en día una parte importante de los materiales empleados en entornos ingenieriles, tales como la aviación. Sin embargo, aún se desconocen o no se saben explicar determinados comportamientos, por lo que se realizan numerosos ensayos para tratar de entenderlos mejor. Además, la inestabilidad del proceso de fractura, especialmente cuando esta se trata del despegue de la fibra respecto a la matriz, hace que resulte verdaderamente complicada la simulación y resolución computacional de muchos problemas. En concreto, se hablará de un caso en el que existe una grieta transversal situada en un laminado compuesto por capas orientadas a 90o y por capas orientadas a 0 o . En algunos ensayos, se ha observado que, mientras que se encuentra en la zona de láminas orientadas a 90o y lejos de la interfaz con las láminas orientadas a 0 o , la grieta crece avanzando de forma aproximadamente recta. Sin embargo, cuando dicha grieta se acerca a la zona de la interfaz, se produce una deflexión de dicha grieta. El objetivo de este estudio es entender dicho comportamiento y comprobar que con determinadas herramientas es posible realizar una simulación de dicho comportamiento para conseguir resultados computacionales correctos. Para ello, se emplearán modelos de macromecánica, pero también será necesario emplear modelos micromecánicos para poder explicar la deflexión cercana a la interfaz. Se empleará el software de resolución Abaqus/CAE de la colección SIMULIA de Dassoult Systemes. Para poder simular el comportamiento micromecánico, se emplearán subrutinas de usuario UMAT desarrolladas con el lenguaje de programación Fortran, como "scripts" de Python.
Análisis de la dispersión en la predicción meteorológica proporcionada por ECMWF-EPS
(2018) Castro Arjona, Sandra; Valenzuela Romero, Alfonso; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
En este proyecto se pretende estudiar la dispersión en la predicción meteorológica proporcionada por ECMWF-EPS. Actualmente, la planificación es un aspecto fundamental en el sector de la aviación, tanto en el cálculo de las trayectorias como en la gestión de afluencia. Es por eso que la planificación debe tener en cuenta la incertidumbre definida en las predicciones meteorológicas. Hoy en día muchos productos utilizan el sistema de predicción por conjuntos, a partir del cual se obtienen pronósticos que resultan fundamentales para poder realizar la planificación anteriormente comentada. Es por ello que este documento se centrará en la representación de resultados que proporcionen información relevante sobre los valores característicos de dispersión que define el pronóstico utilizado. Por lo tanto, a partir del análisis de una zona determinada, cuya localización es relevante en el ámbito de la aviación, se pretende obtener los valores característicos de dispersión. Para ello, se considerarán bajo estudio variables que resulten de interés dentro de las condiciones meteorológicas por las que puede verse afectada una aeronave. A partir de este estudio, se obtendrán conclusiones relevantes, y la clarificación de las tendencias y comportamientos característicos que experimentan los valores de dispersión definidos, en función de las variables estudiadas. De forma análoga a cómo se actúa en la realidad, se tendrán en cuenta diferentes horizontes temporales de predicción, normalmente utilizados en la práctica. Por último, a través de un reanálisis del pronóstico, también se pretenden obtener resultados acerca del ajuste con la realidad, comparando los valores proporcionados por el pronóstico con los obtenidos mediante el reanálisis, para cada una de las variables sometidas a estudio.
Análisis de la eficiencia de maniobras de evitación de conflictos entre aeronaves
(2021) Merino Agudo, Jesús; Valenzuela Romero, Alfonso; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El marco general de este Trabajo Fin de Grado es la detección y resolución de conflictos (conflict detection and resolution, CD&R) entre aeronaves. En particular, se aborda el análisis de la eficiencia de maniobras para la evitación de conflictos. El estudio considera el análisis de escenarios de conflictos de dos aeronaves con trayectorias a la misma altitud y velocidad de vuelo. Se estudia la eficiencia de varias maniobras de evitación de conflictos, tanto en el plano horizontal como en el plano vertical, con el objetivo de observar en qué escenarios de conflictos tienen un mejor comportamiento, para así compararlas entre ellas y acabar obteniendo, en función del escenario de conflicto, qué maniobra es más eficiente. Las maniobras de evitación se modelan para un AIRBUS A320, teniendo en cuenta modelos aerodinámico, propulsivo y de empuje. El estudio de la eficiencia se realiza mediante la optimización de cada una de las trayectorias, sujetas a las restricciones del problema planteado. El trabajo presentado en este Trabajo Fin de Carrera puede constituir un primer paso para el desarrollo de una herramienta de apoyo en la toma de decisiones para los controladores de tráfico aéreo, con el objetivo de tener en cuenta la eficiencia de las maniobras de evitación a la hora de resolver un conflicto, y así mejorar la eficiencia del tráfico aéreo.
Análisis de la inestabilidad de un dipolo sometido a un campo magnético variable
(2022) Cordero Vega, Juan; González García, Heliodoro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III
En el siguiente documento se va a estudiar la inestabilidad de un dipolo sometido a un campo magnético variable, con el objetivo de delimitar distintas regiones de comportamiento en función de los parámetros de control de la perturbación del campo. En primer lugar, se hará una breve introducción justificando la realización de este trabajo y la importancia de este tipo de estudios en la industria. A continuación, se presentará el material que se usará durante la realización de este proyecto para obtener resultados experimentales, y se caracterizarán algunos elementos de los que se deben conocer algunas propiedades. Posteriormente, se realizará un estudio teórico de la resonancia paramétrica, que es la situación en la que se centrará este trabajo. Por último, se presentarán los resultados experimentales obtenidos y se analizarán, mostrándose varias gráficas y comparando estos valores con los obtenidos analíticamente, y se finalizará con una conclusión del proyecto.
Análisis de la influencia de la radiación térmica en los procesos de convección de Rayleigh-Benard
(2018) Boyer Varela, Ángel Enrique; Pérez-Saborid Sánchez-Pastor, Miguel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El objetivo principal de este trabajo es la obtención de un modelo simple para resolver numéricamente cómo afecta el aporte de transferencia de calor por radiación en los movimientos debidos a transferencia de calor por convección. Este último ha sido ampliamente estudiado e incluso se han realizado hasta el momento Proyectos de Fin de Carrera en esta misma escuela de Ingeniería (Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla) que servirán de apoyo para este trabajo y que se pueden encontrar como recurso electrónico en el catálogo de la Biblioteca de la Universidad de Sevilla.
Análisis de la operación en el punto de diseño de un turbofán de geometría variable con nivel tecnológico N2
(2019) Pérez Martín-Mateo, Rafael; Jiménez-Espadafor Aguilar, Francisco José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El presente Trabajo pretende ser un estudio preliminar de la operación de una variante novedosa de turbofán con geometría variable cuya principal meta es la optimización de las prestaciones según los parámetros característicos de funcionamiento. Para ello, una vez establecido y adecuadamente caracterizado el modelo de motor, se procede a realizar una descripción del mismo en términos analíticos, que servirá de base para un posterior desarrollo de leyes funcionales de dependencia. Esto se hace para poder seguir una metodología de optimización según dos posibles criterios (máximo empuje o mínimo consumo, específicos), destacando los resultados alcanzados y realizando una correcta elección del punto de diseño, justificando de esta forma la gran versatilidad también característica de esta nueva filosofía de turbina para aeronaves.
Análisis de las actuaciones de aviones comerciales incluyendo efectos de incertidumbre meteorológica
(2016) Calero Calatayud, Cristina; Rivas Rivas, Damián; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El objetivo del presente proyecto es el de estudiar el efecto de la incertidumbre en las predicciones meteorológicas, usadas en la gestión del tráfico aéreo para la selección de trayectorias, en parámetros de interés en el vuelo como lo son el consumo de combustible y el tiempo de vuelo. Para ello se tomará el caso de una avión comercial concreto, como es el Boeing 767-300 ER, y el vuelo de crucero en una trayectoria concreta, la cual ha sido seleccionada por una fuente externa que ha reportado los datos necesarios. Una vez explicado el caso particular en el que se centra el estudio, cabe mencionar que dicho estudio consistirá en la realización de un programa que tomando como datos de entrada el viento medio en cada uno de los segmentos de la trayectoria, datos aportados por la fuente externa, nos aporte como valores de salida el consumo de combustible y el tiempo de vuelo en cada segmento. Una vez obtenidos estos datos, mediante análisis posteriores se tratará de observar la incertidumbre de los mismos y la influencia que en ellos ha tenido la dispersión de los datos del viento medio. Para que el estudio sea más completo se planteará tanto el caso de recorrer la ruta hacia el Este como hacia el Oeste, lo que permitirá observar la diferencia del efecto de la incertidumbre del viento en caso de ser de cola o de cara. Por último cabe mencionar que el método empleado en el proyecto es el sistema de predicción por “ensembles” (EPS) que ha demostrado ser una forma efectiva de considerar la incertidumbre meteorológica a través de la dispersión de los datos de los distintos miembros del “ensemble”.

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