Máster en Ingeniería Aeronáutica

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CFD Analysis of Rocket Propellant Combustion
(2025) Valladares Sifuentes, Luis Fernando; Iranzo Paricio, Jose Alfredo; Ingeniería Energética
En este trabajo se recoge un estudio mediante el cual se pretende simular en CFD (Computational Fluid Dynamics) la combustión de propelente de estado sólido para cohetes. Este trabajo ha sido desarrollado dentro del Área de Propulsión del equipo de cohetería experimental Coheteros de la Universidad de Sevilla, asociación sin ánimo de lucro fundada en 2023 por Álvaro Sáez Zapata y Jesús Sáez Barragán. La simulación CFD se lleva a cabo dentro del software ANSYS, en su versión STUDENT 2025 R1. Esta simulación tiene como objetivos, por un lado, el de sentar las bases para desarrollar una futura simulación capaz de reproducir fielmente el comportamiento de los gases dentro de la cámara de combustión y, por otro lado, el de servir como una herramienta de diseño para futuras versiones del motor. La complejidad de esta simulación está en intentar reproducir en CFD el quemado de un grano de propulsante sólido. Es decir, no se trata de un caso típico donde se intente simular en CFD un dominio con una entrada de gases y una salida, sino que el propio quemado del grano está modificando también el dominio, teniendo cada vez más región fluida. Es por este motivo por el que la simulación creada en ANSYS es de tipo transitorio, en la que además se tiene una región donde la malla se va deformando para simular el quemado del grano. Además de lo comentado anteriormente, hubo que tener en cuenta otro aspecto muy importante: el quemado del grano depende de la presión en la cámara de combustión. Además, esto es algo muy importante y que no se puede pasar por alto. Dado que el software utilizado tiene ciertas limitaciones para crear expresiones que dependan del estado inmediatamente anterior al paso de tiempo que se está resolviendo, se han tenido que tomar soluciones de compromiso para poder terminar de crear la simulación. Por último, los resultados obtenidos se compararán con resultados obtenidos en otro simulador disponible en el Área de Propulsión a modo de validación. Es importante tener en cuenta que más que obtener valores exactamente iguales a estos simuladores, lo que se busca es que el comportamiento físico concuerde. Al fin y al cabo, no dejan de ser simuladores creados en MATLAB o Excel que están sujetos a simplificaciones y aproximaciones. El objetivo final de todo este trabajo es proporcionar al Área de Propulsión y a Coheteros de más herramientas que permitan reproducir lo que ocurrirá en la realidad y seguir ayudando al desarrollo de los futuros cohetes de la asociación. Como una motivación extra está el hecho de también poder aportar a la comunidad de cohetería aficionada más conocimiento y una forma nueva de trabajar.
Caracterización probabilística del sentido de operación de las pistas de los aeropuertos a partir de datos meteorológicos
(2026) Soria Sánchez, Jorge; Valenzuela Romero, Alfonso; Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El presente trabajo se centra en el análisis del comportamiento operativo de las pistas del Aeropuerto de Sevilla en función de las condiciones meteorológicas predominantes. La correcta asignación del sentido de operación en la pista es un aspecto crítico en la gestión del tráfico aéreo, ya que influye directamente en la seguridad, la eficiencia y la capacidad del aeropuerto. En este contexto, el presente estudio busca modelar, desde una perspectiva estadística y probabilística, la elección de la configuración de pista más probable en base a parámetros meteorológicos. Para ello, se han recopilado registros históricos de operaciones de aterrizaje y despegue a lo largo de un periodo anual en el Aeropuerto de Sevilla. Este conjunto de datos ha permitido identificar qué cabecera de pista se utiliza en cada momento del año, en función de las condiciones ambientales registradas. Paralelamente, se han obtenido las condiciones meteorológicas asociadas a cada operación. El trabajo contempla una fase de entrenamiento del modelo utilizando los datos de un primer año, y una fase de validación mediante datos independientes correspondientes a un segundo año. De este modo, se evalúa la capacidad predictiva del enfoque propuesto y su aplicabilidad práctica. Todo el desarrollo del estudio, desde la recopilación de datos hasta la modelización y análisis de resultados, se ha llevado a cabo utilizando la herramienta MATLAB, por su versatilidad en el procesamiento de datos, análisis estadístico y representación gráfica. En definitiva, este proyecto contribuye al conocimiento del comportamiento operativo de las pistas en el Aeropuerto de Sevilla y proporciona una herramienta de valor potencial para la planificación y gestión de operaciones en función de la meteorología, con posibles aplicaciones tanto en el ámbito del control del tráfico aéreo como en la planificación aeroportuaria.
Asistente digital para pilotos basado en IA con comandos de voz (ASR) y recuperación de información generativa (RAG)
(2025) Serrano Gómez, José; Martín Prats, María de los Ángeles; Ingeniería Electrónica; TIC192: Ingeniería Electrónica
El presente Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo principal el diseño, desarrollo e implementación de un asistente digital para pilotos basado en Inteligencia Artificial, capaz de procesar comandos de voz y ofrecer información aeronáutica fiable mediante técnicas de reconocimiento automático de voz (ASR) y generación aumentada por recuperación (RAG). El sistema se concibe como una herramienta de apoyo en cabina orientada a reducir la carga cognitiva del piloto, garantizando al mismo tiempo la independencia operativa y la seguridad de la información al funcionar completamente en modo local y sin conexión externa. La metodología seguida se basa en un enfoque experimental, iterativo y modular, estructurado en microservicios Docker que integran distintos componentes: transcripción de audio (Whisper), recuperación de información mediante una base vectorial local (ChromaDB), generación de respuestas con un modelo de lenguaje (Gemma2-2B) y síntesis de voz (Coqui TTS). Todo el proceso se desarrolla en entorno Python y Linux Ubuntu, aplicando principios de trazabilidad, aislamiento y reproducibilidad del software. Los resultados obtenidos demuestran la viabilidad técnica del sistema, alcanzando tiempos de respuesta bajos y una alta coherencia en las respuestas generadas. Las pruebas realizadas evidencian la capacidad del asistente para ofrecer información precisa y contextualizada incluso en entornos ruidosos, cumpliendo los objetivos de fiabilidad, independencia y utilidad planteados. Como conclusión, el trabajo confirma la factibilidad de integrar tecnologías avanzadas de IA en sistemas aeronáuticos de asistencia cognitiva bajo un esquema seguro, local y verificable. Asimismo, sienta las bases para desarrollos futuros orientados a la integración con aviónica real y la evolución hacia operaciones de tripulación reducida (Single Pilot Operations, SiPO).
Desarrollo, fabricación y evaluación de un cojinete de aire para ensayos de nanosatélites
(2025) Sánchez Puente, César; Quero Reboul, José Manuel; Ingeniería Electrónica
La mejora de las tecnologías disponibles en nanosatélites da acceso al entorno espacial a actores que en otras condiciones no hubieran podido. Esto incentiva el desarrollo equipos con los que probar el nanosatélite antes de la misión. Por sus características, los cojinetes de aire semiesféricos son una buena opción. En el contexto del proyecto MIPRO-CIEN, hace falta el desarrollo de un equipo así. Antes de abordar el diseño del equipo, hay que entender cómo funcionan estos dispositivos. Por ello, una vez presentado el propósito del proyecto, se realiza un repaso de los fundamentos físicos de los cojinetes de aire en general (particularizado a cojinetes semiesféricos), que serán la base de partida para un modelado adecuado con el que analizar y simular el comportamiento del equipo. Después se muestran el diseño de las distintas piezas que formarán el cojinete, así como el proceso de desarrollo de cada una de ellas, desde los primeros conceptos al modelo final. Se incluyen los razonamientos detrás de cada diseño y de sus modificaciones, y se adjuntan los planos finales de cada uno de estos componentes. Mostrado el diseño se muestran las simulaciones y estudios realizados sobre él, simulaciones desarrolladas empleando los fundamentos expuestos con anterioridad. Para completar la validación del diseño, se elabora un prototipo a escala. Se muestra el proceso de fabricación, montaje y las pruebas y conclusiones. Tras la verificación a través del prototipo se sigue con la fabricación del equipo final. Se describe como se han fabricado y montado las piezas. Finalmente se muestra la validación del cojinete de aire. Como cierre, y a la luz de los resultados, las conclusiones incluyen: la comprensión del funcionamiento real del dispositivo diseñado y de cómo sacarle el máximo partido; como el diseño se trata de un elemento constantemente cambiante durante el desarrollo, adaptándose a las necesidades de las partes implicadas; las limitaciones respecto a la información disponible para el desarrollo de los análisis y estudios; y como la ingeniería no debe limitarse a una mero ejercicio teórico, sino ser capaz de plasmarse en una realidad. De este trabajo se desarrollan unas líneas futuras como: la reducción del peso del equipo y de la presión de aire necesaria, simplificación de su estructura y la inclusión de sensores y componentes electrónicos.
Sensor Fusion for Orbit Determination
(2026) Márquez Cervera, María; Vázquez Valenzuela, Rafael; Montilla García, José Manuel; Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El creciente número de objetos en Órbita Terrestre Baja (LEO) ha incrementado la necesidad de sistemas precisos y robustos de vigilancia espacial y determinación orbital. En este Trabajo Fin de Máster se analiza el desempeño de tres métodos de estimación —Non-Linear Least Squares (NLS), Extended Kalman Filter (EKF) y Unscented Kalman Filter (UKF)— aplicados a un escenario de fusión heterogénea de sensores compuesto por radar, láser y telescopios ópticos. El objetivo es evaluar su capacidad para reconstruir con precisión la trayectoria de un satélite en presencia de perturbaciones orbitales relevantes en LEO. Finalmente se extraen las conclusiones y se proponen futuras mejoras.
Analysis of the Swirl Number Effect on Hydrogen Combustion in Gas Turbines
(2025) Peña Segovia, Francisco Javier; Iranzo Paricio, José Alfredo; Ingeniería Energética
El cambio climático es uno de los principales desafíos del siglo XXI. El aumento en la emisión de gases contaminantes desde el inicio del período industrial está llevando al planeta a una situación límite que requiere de acción urgente. Uno de los actores principales de la crisis ambiental es la aviación. La recuperación del tráfico aéreo después de la pandemia, junto con las proyecciones de crecimiento en las próximas décadas, han impulsado el desarrollo de estrictas medidas medioambientales y ambiciosos objetivos de descarbonización para la industria que requieren de una transformación tecnológica profunda. En este contexto, el hidrógeno representa una alternativa prometedora a los combustibles fósiles tradicionales, al tratarse de un combustible más limpio, sin emisiones directas de CO2 durante su combustión. No obstante, su uso en motores aeronáuticos plantea una serie de importantes desafíos técnicos que requieren una evaluación rigurosa. El objetivo del presente trabajo es analizar el efecto del swirl number en la combustión de hidrógeno en una cámara de combustión anular representativa de un motor de turbina aeronáutico. Para ello, se han realizado simulaciones CFD de diferentes configuraciones geométricas del swirler, variando el ángulo de sus álabes. El estudio se ha centrado en la evolución de parámetros clave como la distribución de temperatura, la pérdida de presión de remanso o la formación de óxidos de nitrógeno (NOx). Los resultados muestran que un aumento del swirl number mejora la mezcla entre el hidrógeno y el aire, lo que conduce a una distribución térmica más uniforme y a una reducción de la temperatura máxima dentro de la cámara de combustión. Sin embargo, este incremento también provoca mayores pérdidas de presión debido al desarrollo de zonas de recirculación más intensas, así como un aumento en las emisiones contaminantes, causado por un mayor volumen de gases a alta temperatura y tiempos de residencia más prolongados. Estos resultados ponen de manifiesto la necesidad de optimizar el swirl number en el diseño de motores impulsados por hidrógeno, con el fin de lograr un equilibrio adecuado entre el rendimiento, la eficiencia y la sostenibilidad medioambiental.
Modelado, Ensamblaje, Animación y Renderizado de la Locomotora “The Flying Scotsman” mediante CATIA V5
(2025) Mendoza Vadillo, Jorge; Ortiz Marín, Rafael; Ingeniería Gráfica
El presente Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo el modelado tridimensional de una locomotora de vapor mediante el software CATIA V5, a partir de sus planos originales, así como la realización de una animación funcional que represente el movimiento de sus principales mecanismos. El proyecto combina aspectos históricos, técnicos y de ingeniería asistida por ordenador (CAD), con el fin de demostrar las capacidades de los entornos de diseño paramétrico. Se realiza un estudio del estado del arte de las locomotoras de vapor, abordando su evolución tecnológica, los principios de funcionamiento y las principales tipologías mecánicas. El desarrollo del modelo se basa en la digitalización a partir de planos, la reconstrucción de piezas individuales y la integración de todos los componentes en un ensamblaje completo. Finalmente, se implementa una simulación animada que permite visualizar el ciclo de funcionamiento de la locomotora, ilustrando el movimiento sincronizado de las bielas, ruedas y cilindros. El trabajo demuestra la aplicabilidad de las herramientas CAD en la recreación virtual de sistemas mecánicos históricos, así como su potencial didáctico y documental.
Sistema de evaluación de microthrusters para nanosatélites con determinación de actitud
(2025) Maqueda Fernández, Ana Isabel; Quero Reboul, José Manuel; Ingeniería Electrónica
El presente Trabajo Fin de Máster aborda el diseño, desarrollo e implementación de un sistema experimental para la evaluación del rendimiento de micropropulsores en nanosatélites tipo CubeSat, con especial énfasis en la determinación y control de actitud. El objetivo principal del proyecto es crear una plataforma capaz de medir el impulso angular generado por un sistema de micropropulsión, permitiendo así analizar su influencia sobre la dinámica rotacional del satélite. Para ello, se ha desarrollado un modelo funcional de CubeSat, constituido por una estructura impresa en PLA y un conjunto de subsistemas electrónicos integrados, entre los que destacan una unidad de control Arduino UNO R4 WiFi, una unidad inercial ICM-20948 (IMU) y una placa de micropropulsores. La comunicación entre el CubeSat y el entorno de procesamiento se establece mediante una conexión WiFi TCP/IP, que permite transmitir en tiempo real los datos registrados por la IMU hacia MATLAB. En el entorno MATLAB se ha implementado un sistema de filtrado y análisis de las señales inerciales, basado en el filtro de Kalman, con el fin de eliminar el ruido de medición y compensar el sesgo del giróscopo. A partir de la señal filtrada de velocidad angular, se calcula el momento angular y el impulso angular asociados a cada ensayo, permitiendo caracterizar la respuesta del sistema ante diferentes condiciones de excitación. Finalmente, se ha diseñado una estructura de suspensión de un eje que permite realizar los ensayos experimentales en condiciones de baja fricción, simulando parcialmente el comportamiento del CubeSat en microgravedad. Los resultados obtenidos demuestran la validez del sistema propuesto para la caracterización dinámica y validación experimental de tecnologías de micropropulsión aplicadas a nanosatélites, constituyendo una herramienta versátil y de bajo coste para futuras investigaciones en el ámbito de los sistemas de control de actitud.
Análisis del estado tensional de células de cáncer de mama en distintos hidrogeles mediante el software TFMLAB
(2025) Hidalgo Rodríguez, María; Sanz Herrera, José Antonio; Blázquez Carmona, Pablo; Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
Una de cada ocho mujeres españolas desarrollará cáncer de mama a lo largo de su vida, siendo éste el tumor más diagnosticado en la población femenina mundial. Estas cifras justifican su investigación desde diferentes campos de estudio, entre los que se encuentra la mecanobiología, una disciplina que estudia la mecanotransducción en las células, ya que existen numerosas evidencias de que los estímulos mecánicos de la matriz extracelular afectan a sus procesos vitales, también en el desarrollo del cáncer de mama. Dentro de este campo de estudio, se emplean metodologías computacionales como TFM (Traction Force Microscopy), que permite la obtención de los campos de tracciones que ejercen las células en su microambiente, apoyándose, para ello, en modelos que replican la matriz extracelular en ensayos in vitro. En este contexto, el presente proyecto prentende aportar un análisis del estado tensional de un conjunto de células de cáncer de mama de la línea celular MDA-MB-231, conocidas por ser altamente metastásicas, en función de la rigidez de los hidrogeles que hacen las veces de matriz extracelular, modelados a base de colágeno tipo I de cola de rata, dermis de bovino y de una mezcla de ambos, con concentraciones de colágeno de 0,8 mg/ml, 1,5 mg/ml y 2,3 mg/ml. Para poder ejecutar este estudio, se emplea el software TFMLAB, que implementa la metodología TFM 4D (x,y,z,t). Las entradas de datos requeridas para poder comenzar el análisis son, por un lado, las imágenes volumétricas de la célula y microesferas fluorescentes introducidas en el hidrogel en las situaciones tensionada y relajada obtenidas mediante microscopía confocal fluoroescente, y por otro lado, las propiedades mecánicas de los hidrogeles empleados, concretamente, el módulo de Young, procedente de ensayos reológicos. Con estos inputs, junto con los algoritmos que tiene implementados (FFD, PBNIM) y haciendo uso del método de los elementos finitos para la resolución numérica, TFMLAB permite determinar los campos de desplazamientos y de tracciones para cada célula bajo estudio. Finalmente, se emplean los softwares ParaViewTM y MatlabTM para realizar valoraciones cualitativas y cuantitativas de los resultados, respectivamente. Cualitativamente, se observa que la morfología y la distribución de los campos de desplazamientos y tracciones de las células son las propias de las células en migración mesenquimal, típica de células altamente metastásicas como la línea celular MDA-MB-231. Por otro lado, con respecto al análisis cuantitativo, el percentil 90 de los desplazamientos obtenidos muestra unos valores que oscilan entre 1,0 μm y 7,8 μm, en general, disminuyendo al aumentar la concentración de colágeno en cada hidrogel, y siendo del mismo orden de magnitud en todos los casos de estudio. El percentil 90 de las tracciones se mueve en el rango de 1,5 Pa y 77,8 Pa, obteniéndose los mayores valores para el hidrogel a base de colágeno de rata. Estos resultados muestran la capacidad de las células para adaptar su comportamiento al microambiente, desarrollando una mayor energía mecánica en ambientes más rígidos. El valor estadístico p calculado para las tracciones es 2,3x10−7, demostrando que existen diferencias estadísticamente significativas entre los grupos estudiados categorizados en función de las propiedades del hidrogel en el que se estudian, siendo, por tanto, relevante la composición y la concentración de éstos.
Estudio experimental del giro de remaches en uniones remachadas a solape
(2025) Fernández Peralta, Laura; Barroso Caro, Alberto; Justo Estebaranz, Jesús; Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
The purpose of this project is to analyze the three-dimensional behavior of single lap riveted joints of composite material, this need arose from the incapacity of traditional two-dimensional models to capture out-of-plane effects, which are key in real-life structural applications of composite materials in the aerospace industry. In order to perform this study the joints will be subjected to tensile loads, the critical three-dimensional behavior already commented will be characterized by the rotation of the rivets used to join the two composite specimens forming the single lap joint, as well as the rotation of the overlap area of the joint. The methodology followed in this project involves using 3D scanning, to capture the joint deformations, and numerical simulations to better understand the behavior of the joints under load. The goal of this research is to give a more realistic insight on the effect of the eccentricity of load in composite joints, this is essential for enhancing the durability and performance of composite riveted joints. To achieve the objectives of this project it has been conducted tests on two composite specimens with different stacking sequence ([0,0,0,90,90,90]s and [90,90,90,0,0,0]s). Prior to the composite joints experiment it was performed a trial test on a metallic joint to verify the robustness of the scanning method used. In order to digitize the joints geometry along the experiment it was used a 3D scanner. The data provided by the scanner was then analyzed using Microsoft Excel. In addition, the joints were modeled using ANSYS APDL in order to conduct a numerical analysis so that experimental results could be compared to theoretical ones.
Strategic Development of Jerez Airport: Enabling Full Operational Capability Through Runway Expansion
(2025) Cantisán Campillos, Juan; Díaz Carrasco, Pilar; Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería
Este trabajo fin de máster desarrolla un estudio técnico preliminar exhaustivo para la ampliación de la pista del aeropuerto de Jerez de la Frontera. La realización de dicha ampliación se justifica por la limitación que la longitud actual de la pista impone a la capacidad operativa del aeropuerto, lo que se traduce en importantes consecuencias operativas, económicas y medioambientales que repercuten directamente en el atractivo y la competitividad del aeropuerto. En el desarrollo de este estudio se siguieron diferentes pasos. En primer lugar, se realizó un análisis detallado de la situación actual del aeropuerto, identificando sus características más relevantes. A continuación, se realizó una previsión de la demanda futura del aeropuerto mediante el análisis de los registros históricos del mismo, su situación en la red aeroportuaria española y los factores socioeconómicos relevantes. Teniendo en cuenta la situación actual y la evolución futura prevista del aeropuerto, se identifica la necesidad de ampliar la pista mediante el análisis de los requisitos que impone la flota de diseño. Se analizan las implicaciones de las limitaciones actuales y se proponen posibles soluciones a la necesidad identificada. A continuación, se analizan en detalle cada una de las soluciones y se lleva a cabo una selección crítica y metodológica de una solución. Por último, se desarrolla un diseño preliminar de la solución elegida. Con la consecución de cada uno de estos hitos, se alcanza el objetivo global de la tesis de máster y se obtiene un diseño preliminar de la ampliación de la pista, que cumple con la normativa vigente y que permite una operación sin limitaciones de todas las aeronaves de la flota de diseño, mejorando la posición del Aeropuerto de Jerez de la Frontera en la red de transporte aéreo español.
Diseño de un banco de pruebas para motores cohete de propulsante sólido
(2025) Alonso de Ory, Nicolás; Gavilán Jiménez, Francisco; Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El presente proyecto desarrolla el diseño de un banco de ensayos destinado a la evaluación experimental de motores cohete de propulsante sólido, concebido para uso académico por la asociación universitaria Coheteros US. El objetivo principal del proyecto ha sido justificar y validar el diseño propuesto, garantizando su adecuación estructural y funcional dentro de las limitaciones técnicas y económicas propias del entorno universitario. El desarrollo se inicia con una revisión del estado del arte sobre la propulsión basada en propulsantes sólidos, incluyendo el análisis comparativo con motores de propulsante líquido y el estudio de bancos de ensayos existentes, tanto en ámbitos profesionales como académicos. A partir de esta base, se define una solución conceptual que prioriza la robustez, simplicidad y modularidad del diseño. La configuración final adoptada consiste en una disposición vertical con la tobera orientada hacia arriba, decisión fundamentada en su fiabilidad estructural y adecuación al comportamiento de los propulsantes sólidos, apoyada por referentes académicos y amateur reconocidos. La estructura principal, construida mediante perfiles de extrusión tipo T-slot, proporciona una excelente relación resistencia-peso y una elevada versatilidad para futuras adaptaciones. La validación estructural se llevó a cabo mediante análisis por elementos finitos, demostrando márgenes de seguridad adecuados incluso bajo condiciones conservadoras. Por su parte, el software diseñado en Arduino IDE para el sistema electrónico de medición y adquisición de datos fue validado satisfacto riamente para la adquisición de empuje, presión y temperatura, incluyendo una rutina en Python para efectuar su almacenamiento en unarchivo Excel yasífacilitar su posterior tratamiento y análisis. Losresultados confirman que el diseño cumple los objetivos establecidos, ofreciendo una solución robusta, económica y funcional, plenamente adaptada a las necesidades de un entorno académico. El banco de ensayos propuesto queda, por consiguiente, validado para su futura fabricación y puesta en servicio en las actividades experimentales de Coheteros US.
Cryogenic Tank Sizing and Modelling of LH2 Boiling Phenomena
(2025) Alex de Pra Alfonso; Iranzo Paricio, Jose Alfredo; Ingeniería Energética
El calentamiento global constituye uno de los mayores retos de la humanidad. En el marco de la descarbonización progresiva, empresas como Airbus apuestan por combustibles alternativos de bajas emisiones, entre los cuales el hidrógeno destaca como una opción especialmente prometedora. No obstante, el hidrógeno presenta propiedades singulares que dificultan su aplicación en la aviación comercial. En este trabajo se analiza detalladamente el comportamiento del hidrógeno líquido y las limitaciones de los modelos actuales para predecir su ebullición, fenómeno clave para evaluar su viabilidad como combustible aeronáutico del futuro.
Diseño e implementación de un panel de piloto automático para un simulador de vuelo
(2025) Alcaide Márquez, Miguel Ángel; Gavilán Jiménez, Francisco; Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El presente Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo el diseño, fabricación e integración de un módulo FCU(Flight Control Unit) del Airbus A320, destinado a formar parte de un simulador de vuelo de carácter académico. La FCU es el panel principal desde el cual el piloto introduce parámetros clave de vuelo como altitud, velocidad y rumbo, y es esencial para el control del piloto automático. El proyecto parte de un simulador existente desarrollado por alumnos de cursos anteriores, basado en la plataforma de simulación de vuelo de código abierto FlightGear. Este simulador ya incorpora diversos módulos funcionales como el PFD, ND, ECAM, MCDU y controles físicos (joystick, pedales y palanca de gases). No obstante, carecía de una FCU plenamente funcional e integrada, siendo esta una pieza fundamental para completar el ecosistema del cockpit del A320. El trabajo se ha desarrollado en dos grandes bloques: hardware y software. En el ámbito del hardware, se ha llevado a cabo el diseño mecánico y eléctrico completo de la FCU, incluyendo perillas con movimiento push/pull, botones retroiluminados y el diseño y fabricación de múltiples placas PCB personalizadas, empleando tecnología de impresión 3D y fresado CNC. En el plano del software, se ha modificado el modelo de aeronave de FlightGear para exponer las variables necesarias, estableciendo una arquitectura de comunicación basada en los protocolos UDP y UART. Un módulo intermedio en Python permite la comunicación entre el simulador y los microcontroladores Arduino encargados de gestionar las entradas y salidas físicas del panel. Este proyecto se enmarca dentro del esfuerzo continuado por dotar a los estudiantes de un entorno de formación moderno, interactivo y alineado con los estándares tecnológicos actuales de la aviación comercial, permitiendo así prácticas más realistas y completas en el uso de sistemas de aviónica y navegación automatizada.
Estudio, modelado y recreación virtual con el software Catia V.5 del avión Curtiss P 40 D/E/F Kittyhawk. Estudio del centro de gravedad (CG) y su relación con el equilibrio general del modelo
(2025) Roméu Morales, Inmaculada; Morato-Moreno, Manuel; Ingeniería Gráfica
El presente trabajo se centra en el diseño virtual del avión Curtiss P-40 DEF Kittyhawk, uno de los cazas más utilizados durante la Segunda Guerra Mundial. El objetivo principal ha sido recrear el modelo en 3D mediante el software CATIA V5, utilizando técnicas de modelado por superficies. El trabajo comienza con una introducción al contexto histórico del avión, destacando su papel estratégico en el conflicto bélico y su importancia en la evolución de la aeronáutica. A continuación, se desarrolla el proceso de diseño, que ha consistido en la creación de las principales partes del avión a partir de la información técnica recogida. Dicho diseño está enfocado en recrear exclusivamente la geometría externa del avión, utilizando los entornos de trabajo Generative Shape Design y Wireframe and Surface Design. Además del diseño geométrico, se ha realizado un estudio del centro de gravedad del modelo. Para ello, se han asignado materiales y densidades aproximadas a las distintas partes del avión, permitiendo realizar un estudio de inercia. Este análisis ha permitido comprobar si el modelo virtual se ajusta al comportamiento esperado del avión real y ha servido como herramienta para validar el modelado desde el punto de vista funcional. Para finalizar con el trabajo, se presentan una serie de conclusiones obtenidas y se proponen una serie de posibles líneas de trabajo futuras que amplían el alcance de dicho proyecto.
Modelado y animación en Catia V5 de una máquina de vapor “SPIRIT FIRED KERR-STUART”
(2025) Fernández Moraga, Pablo; Ortiz Marín, Rafael; Ingeniería Gráfica
Este trabajo fin de máster presenta una reconstrucción digital detallada de la locomotora de vapor Kerr-Stuart Brazil Class 0-4-2ST, utilizando el software CATIA V5 de modelado 3D para crear, ensamblar, renderizar y animar el modelo. Se explora el contexto histórico de las locomotoras de vapor, destacando su importancia tecnológica y su impacto en la historia industrial. El estudio detalla cómo se diseñaron y unieron las partes del modelo digital, utilizando técnicas de renderizado para mejorar su apariencia visual. Además, se crearon animaciones para mostrar cómo funcionaba la locomotora en su tiempo. También se realizó un análisis térmico para entender cómo se precalienta el agua de la locomotora utilizando los gases de escape, utilizando el software llamado ANSYS Fluent. Este enfoque combina principios de ingeniería con visualización digital, proporcionando una visión completa de la tecnología de locomotoras de vapor en un entorno de simulación moderno.
Fundación y dirección del equipo de aeromodelismo VANTUS. Análisis, diseño y fabricación de aeromodelos orientados a competiciones de carga
(2024) Albarrán Merchán, Antonio; Esteban Roncero, Sergio; Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
El presente documento constituye una memoria final sobre la fundación, gestión y dirección del equipo académico de aeromodelismo VANTUS en su primeros años, así como un análisis técnico sobre el diseño, la construcción y el vuelo de su primera aeronave, el Jaleo I. Este análisis se realiza en el marco del diseño de aeronaves orientadas a campeonatos universitarios de diseño de aeromodelismo, y pretende reflejar los progresos y conceptos tanto logísticos como puramente técnicos que son necesarios para gestionar y conducir a un equipo de personas hasta la participación en uno de estos eventos.
Estudio del movimiento del aire en las calles: caracterización de la ventilación en cañones urbanos
(2025) Ruda Sarria, Francisco; Sánchez Ramos, José; Montero Gutiérrez, Paz; Ingeniería Energética
En la actualidad, hay múltiples efectos y fenómenos que amenazan con la degradación de la calidad de vida de los habitantes de las ciudades. Entre estos efectos se encuentra la acumulación de contaminantes del aire en las calles, que representa un riesgo significativo para la salud y el medio ambiente, especialmente en ciudades densamente pobladas; y el fenómeno de la Isla de Calor Urbana, que empeora las condiciones térmicas, degradando la calidad de vida, incrementando problemas de salud y reduciendo la interacción social en espacios públicos. En este contexto, la ventilación adecuada de las calles se convierte en un elemento clave para mitigar ambos efectos adversos. Más concretamente, los cañones urbanos se clasifican por la relación de aspecto entre la altura de los edificios y el ancho de la calle y estos actúan como microambientes donde se acumulan tanto el calor como los contaminantes. Por ello, es crucial estudiar y entender cómo los flujos de aire circulan dentro de estas estructuras urbanas. Por esta razón, este estudio aborda la caracterización detallada de los flujos de aire dentro de cañones urbanos a través de simulaciones mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), proporcionando indicadores cuantitativos de las tasas de renovación de aire y una comprensión cualitativa de los patrones de flujo. Para ello, se investigan calles con relaciones de aspecto que van desde calles anchas (AR = 0.75) hasta calles estrechas (AR = 4) y se evalúa cómo distintos niveles de velocidad del viento influyen en la renovación del aire. Además, se analizan los patrones de flujo complejos resaltando la formación de distinto números de vórtices, que limitan aún más la capacidad de disipación del calor y los contaminantes. Los datos obtenidos ofrecen una base científica para desarrollar estrategias innovadoras de aclimatación en espacios públicos, como refugios contra el calor, y mejorar la habitabilidad de las ciudades, siendo esencial para el desarrollo de estrategias urbanas que reduzcan la concentración de contaminantes y mitiguen el impacto del calor, contribuyendo así a la creación de entornos urbanos más saludables y sostenibles.
Diseño de planta fotovoltaica en un aeropuerto
(2024) Rodríguez Santiago, Almudena; Fernández de la Cruz, Jorge; Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería
El objetivo último del presente proyecto es el diseño conceptual de una planta solar fotovoltaica conectada a la red, de potencia 4.5MWp, situada en las inmediaciones del aeropuerto de Tenerife Norte-Ciudad de La Laguna. La principal intención de la instalación es servir de fuente de alimentación energética, dimensionada para ser capaz de cubrir en torno al 50% de sus necesidades actuales, contribuyendo significativamente a la reducción de la huella de carbono del aeropuerto. De las múltiples fuentes de demanda de potencia, se prioriza y analiza el sistema de iluminación del área del movimiento del aeródromo, dada su criticidad e influencia en la seguridad operacional del tráfico aéreo. Junto a la elección del emplazamiento en el que se pretende instalar la planta solar fotovoltaica (PSFV), se lleva a cabo un estudio de seguridad del entorno, con objeto de detectar si existen impactos significativos, en términos de afección a servidumbres aeronáuticas, fauna local, o interferencias con los obstáculos del aeródromo. Asimismo, se analiza el contexto climatológico, con la función de detectar la existencia de fenómenos meteorológicos adversos, entre los que para el caso de TFN destaca la presencia de niebla, cuya influencia en la radiación fotovoltaica recibida por los paneles fotovoltaicos debe ser cuantificada. En cuanto a la secuencia de diseño, se lleva a cabo un proceso iterativo, que contempla un total de 12 configuraciones de estudio, a fin de encontrar la distribución de paneles e inversor óptima. Para ello, se analiza la disposición de paneles más favorable con el conexionado del inversor, en cada caso, sin perder de vista las pérdidas y aprovechamiento energético asociados. El diseño final, ubicado en un área despejada de 76.271 m2 situada al Norteste del aeropuerto y cercana a la central eléctrica del aeropuerto, está conformada por 8.464 paneles, 24 inversores y un centro de transformación que cuenta con 2 transformadores de potencia de 2500 KVA. La instalación tendrá una alta dependencia con la red de distribución, dado que durante las horas nocturnas no se produce generación de energía, y su potencia no está dimensionada para cubrir el 100 % de las necesidades del aeropuerto, por lo que no se contempla el uso de baterías ni su independecia con la red. Seguidamente, se lleva a cabo un análisis comparativo con el software PVsyst, con el que se valida el orden de magnitud de los cálculos realizados y se extrae información relevante a tener en cuenta en futuras iteraciones de diseño del proyecto. Finalmente, junto a las conclusiones obtenidas, se describen las futuras líneas de investigación propuestas, que se encuentran fuera del alcance del presente proyecto, pero resultan necesarias para asegurar el correcto funcionamiento y seguridad de la instalación.
El gas natural en estado criogénico como combustible para la propulsión aérea
(2024) Galán Álvarez, Pablo; Jiménez-Espadafor Aguilar, Francisco José; Ingeniería Energética
En las últimas décadas, se han enfrentado grandes desafíos ambientales en el sector de la aviación debido al creciente impacto de las emisiones. Con el fin de reducir las emisiones de CO2, se ha vuelto apremiante la necesidad de buscar una alternativa al queroseno como combustible. En este contexto el metano criogénico CH4, conocido como gas natural licuado (GNL), se contempla como una de las soluciones potenciales para alcanzar un sistema de aviación más eficiente y limpio. Este combustible se almacena a temperaturas extremadamente bajas, posee alto contenido energético y produce menos emisiones de CO2 que el queroseno. Además si se habla de metano verde, obtenido de fuentes renovables, se reduce la huella del carbono en la aviación, siguiendo el flujo hacia un transporte aéreo más sostenible. En este Trabajo de Fin de Máster se hace un estudio de la viabilidad de adaptar el motor de un A380-800 para su funcionamiento con metano criogénico, adaptando el diseño y modo de operación de dicho motor. Pero los retos van más allá, ya que el cambio de combustible implica una serie de desafíos técnicos y logísticos. Por un lado la adaptación del motor conlleva la modificación de los sistemas de inyección y flujo de combustible para conseguir una combustión controlada y eficiente. Por otro lado al trabajar con metano criogénico en estado líquido se producen una serie de limitaciones en volumen y masa. A diferencia del queroseno que se puede almacenar a temperatura ambiente, el metano criogénico presenta una densidad menor en el estado líquido en que se almacena. Esto implica que el volumen necesario para su almacenamiento sea significativamente mayor. Este aumento del volumen obliga a instalar depósitos externos lo cual supone un rediseño estructural y un aumento extra de masa reduciéndose así la capacidad de almacenaje de combustible. Además, almacenar el combustible en estado líquido implica un diseño preciso del aislamiento de los tanques para reducir la evaporación del combustible debido al flujo de calor externo, tanto en tierra como en vuelo ya que el salto térmico entre el interior del tanque y las condiciones atmosféricas exteriores es muy elevado. Tras realizar el estudio se analizarán las diferentes soluciones obtenidas y se concluirá con la solución más óptima basada en los resultados.

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