Máster en Ingeniería Aeronáutica

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Modeling and Optimization of Flight Trajectories for Electric Propulsion Aircraft
(2024) San Millán Huang, Ramón; Franco Espín, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Estrategias de Gestión de Energía en Aerona ves Cero Emisiones con Pilas de Combustible de Hidrógeno
(2024) Quintana Hernández, Javier Alejandro; Bordons Alba, Carlos; Esteban Roncero, Sergio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Estedocumento aborda el desarrollo del sistema de generación de energía de una aeronave de cero emisiones, impulsada por baterías y pilas de combustible de hidrógeno. Se exploran, diseñan e implementan estrategias avanzadas de control, como la lógica difusa y el control predictivo basado en modelos (MPC). Para ello, se desarrollan modelos de degradación, modelos de consumo de hidrógeno y modelos de eficiencia de pilas de combustible. Además, se crean herramientas de código abierto en Python para la recopilación de datos, el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial (IA) y el desarrollo de gemelos digitales.
Modelado y recreación virtual del avión North American P-51 Mustang, utilizando el software Catia V.5 y análisis aerodinámico con SolidWorks
(2024) Muñoz-Polanco Morón, Alejandro; Morato Moreno, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Gráfica
En el presente documento se describe todo el proceso de recreación virtual del avión de la Segunda Guerra Mundial "North American P-51B Mustang" usando el software CATIA V5 comoentorno de trabajo. Se ha elegido trabajar con este software debido a los conocimientos previos adquiridos en el grado, además del afán por seguir aprendiendo a usar dicha herramienta. En cuanto a la elección de la aeronave, se decidió diseñar un avión de la Segunda Guerra Mundial debido a la accesibilidad de los planos, siendo éstos más fáciles de obtener que de cualquier avión ac tual. El proceso de la documentación para el modelado conlleva una labor de investigación que es de los primeros temas que se tratan en este documento. Posteriormente, se aborda el diseño en sí mismo. Con el objetivo final de ensayar el avión en vuelo, se ha detallado en distintas secciones el proceso de diseño de cada uno de los componentes del avión. Dicho diseño está enfocado en recrear exclusivamente la geometría de la superficie del avión, dejando para un posible trabajo futuro el diseño de la estructura interna del mismo. Es importante tener en cuenta que, aun disponiendo de planos que facilitan el diseño, éstos no contienen toda la información necesaria para su total recreación, por lo que a lo largo del documento se irá comentando la toma de decisiones elegidas para llegar a una solución, intentando respetar al máximo la geometría del avión y teniendo en cuenta la funcionalidad que éste debe tener para realizarle el posterior estudio aerodinámico. Unavezeldiseño del avión está completo, dicho modelo es exportado a otro software, SolidWorks, para realizarle el mencionado análisis aerodinámico. Con esto se pretende adquirir destreza en un software que no se ha usado anteriormente, a la vez que se prueba la validez del diseño realizado en CATIA V5. Llegada esta parte del documento, se presenta un problema que se puede resolver mediante el estudio de las características aerodinámicas del avión en distintas condiciones de vuelo. Una vez alcanzada la solución, se profundiza en las características del flujo de aire alrededor del avión en esta condición de vuelo. Con ello, se ilustran algunos de los aspectos más característicos de la aerodinámica y se discute la validez de los resultados obtenidos. Para finalizar con el trabajo, se presentan una serie de conclusiones obtenidas tras todo el proceso de diseño y análisis del avión, junto con los aspectos más importantes tratados a lo largo del presente proyecto. Además, se proponen una serie de posibles líneas de trabajo futuras que amplían el alcance de dicho proyecto y ayudarían a conseguir que el modelo fuera más realista y/o estuviera más completo o fuese más funcional.
Estudio de la Instalación de una Planta de Producción de Hidrógeno en el Aeropuerto de Sevilla
(2024) López Moreno, Manuel; Iranzo Paricio, José Alfredo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este trabajo se estudia la instalación de una planta de producción de hidrógeno en el aeropuerto de Sevilla, para abastecer a futuros aviones que funcionen con este combustible. Puesto que la descarbonización del transporte es un objetivo a nivel global, comenzar a estudiar este tipo de proyectos cuanto antes podría acelerar la adopción de este tipo de tecnología. Se hará en primer lugar un repaso por el estado del arte de este tipo de infraestructuras y otras similares, seguido de un repaso de las diferentes técnicas actuales de producción de hidrógeno. Posteriormente, se estudiará el marco legal actual que afectaría a la instalación, así como el equipamiento y los suministros necesarios para el funcionamiento de la misma. Por último, se hará un análisis económico para evaluar la viabilidad del proyecto.
Diseño aerodinámico y control de vuelo de un Vehículo Aéreo No Tripulado Híbrido
(2024) Romero Cabeza, Joaquín; Bordons Alba, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Eneste proyecto se pretende tomar una solución para un problema típico encontrado en el diseño de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), en el que si no se tiene demasiado cuidado en su diseño, se puede llegar a tener un gran peso para una estructura que tiene una baja capacidad de soportar dicha carga, especificación dada por el fabricante. Por ello, se ha partido de un VANT Híbrido ya diseñado en el que aparecía este problema de carga alar, para el cual se ha implementado un programa optimizador que trata de encontrar un nuevo diseño, que a priori podría resultar fácil porque la solución trivial pasaría por aumentar la superficie alar para disminuir esta "presión" sobre la estructura para compensar al peso. Sin embargo, la solución pasa por evaluar la estabilidad estática, e imponer que haya una determinada estabilidad, para que posteriormente quede apta para el vuelo dicha aeronave. Esto se ha conseguido con una optimización multiparamétrica no lineal SLSQP (Sequential Least Squares Programming) añadiendo una serie de restricciones fundamentales para la estabilidad, realizado todo en Python, un lenguaje de programación muy versátil para tratar cualquier tema como optimización, análisis de datos, redes neuronales... Para ello, se le ha incluido una interfaz a través de la cual interacciona el usuario en cuanto a condiciones de vuelo deseadas y geometría inicial. Aunque luego se verá, pero se ha conseguido conectar a través de Python la generación automática de derivadas de estabilidad, y por consecuencia cualidades de vuelo, a partir de una geometría que se va decidiendo internamente como variar. Tras esto, se ha llevado dicha geometría final a Simulink, a la que se ha incorporado un Sistema de Aumento de Estabilidad (SAS), y un autopiloto en velocidad y altura. Con ello, ha sido posible simular incluso una transición de modo multirrotor a modo ala fija de este VANT.
Desarrollo del modelo electromecánico de un microgenerador de energía en Simulink
(2024) Navarro Fuentes, Antonio; Romero Ordóñez, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
Este Trabajo de Fin de Máster se enfoca en el desarrollo y modelización de un sistema de microgenera ción de energía utilizando tecnologías piezoeléctricas y magnetoelásticas, desde la perspectiva de su simulación en Simulink. El sistema propuesto está diseñado específicamente para su aplicación en redes de sensores remotos instalados en puentes de líneas de alta velocidad (LAV’s). La metodología se basa en la sintonización de una viga en voladizo a la frecuencia de resonancia del puente, con el fin de convertir parte de la energía mecánica de las vibraciones inducidas por el tráfico ferroviario en electricidad, la cual puede ser utilizada como fuente de energía para una variedad de aplicaciones en monitorización estructural. Se hadesarrollado un modelo detallado utilizando una analogía eléctrica de los sistemas de microrrecolección, implementado en el entorno de simulación de Simulink, lo que permite analizar y optimizar su funcionamiento. La validación del modelo se ha realizado mediante la comparación con datos de referencias bibliográficas, garantizando la precisión y fiabilidad de las simulaciones. Además, se ha diseñado una arquitectura de recolección de energía que maximiza la eficiencia del sistema, almacenando la energía recolectada en un condensador de carga y permitiendo su posterior descarga bajo condiciones controladas. Este trabajo no solo contribuye al avance en la creación de sistemas de recolección de energía más eficientes y comercialmente viables, sino que también tiene el potencial de mejorar significativamente la seguridad en infraestructuras críticas. Asimismo, promueve un modelo económico sostenible al reducir la dependencia de fuentes de energía tradicionales, alineándose con los objetivos de sostenibilidad y eficiencia energética en la ingeniería actual.
Track-to-orbit association problem for non-collaborative targets in the presence of manoeuvres
(2024) Malaver Jambrina, Antonio; Vázquez Valenzuela, Rafael; Pastor Rodríguez, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Resumen: Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un sistema integral para la catalogaciónde satélites y la estimación de maniobras. Dado el creciente número de satélites, resulta esencial un seguimiento preciso y una predicción de maniobras para evitar colisiones y gestionar el tráfico espacial. El estudio explora diversas metodologías para mejorar la detección de maniobras, centrándose en técnicas estadísticas avanzadas como la entropía y el análisis de componentes principales (PCA) para la evaluación y puntuación de candidatos. El proyecto involucra la implementación (traza-órbita, traza-traza y estimación de maniobras) y desarrollo (promotor de hipótesis conjunto de trazas-satélite) de una cadena completa de catalogación, que integra varios componentes clave, incluyendo el preprocesamiento de datos, la estimación de maniobras y la promoción de hipótesis. Se realiza un análisis detallado del impacto de la proximidad de los satélites, la magnitud de las maniobras y el ruido de radar en la precisión del sistema de seguimiento. Además, el proyecto examina los desafíos que plantea la disponibilidad limitada de datos, como el uso de un número reducido de trazas de observación y la complejidad introducida por satélites con trayectorias que se cruzan. Para respaldar estos análisis, se utilizan observaciones simuladas y planes de maniobras, proporcionando un entorno controlado para probar la efectividad de varias técnicas. La metodología está diseñada con el objetivo de lograr una alta precisión mientras se aseguran actualizaciones oportunas de las posiciones y movimientos de los satélites.
Digital Twin Development of Li-Ion Batteries for Enhanced Energy Management in Microgrids
(2024) Ruiz López, Miguel; Bordons Alba, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Hoy en día, las microrredes representan un paradigma clave en la lucha contra el cambio climático, facilitando la integración de energías renovables en los sistemas energéticos. La gestión eficiente de la operación y mantenimiento de microrredes es un desafío complejo, que requiere soluciones innovadoras. El avance de tecnologías emergentes como la inteligencia artificial y el análisis de datos permite aprovechar la gran cantidad de información generada por estos sistemas para abordar este reto. En este contexto, el concepto de Gemelo Digital se presenta como una solución ideal para integrar estas tecnologías de manera eficiente y coherente. A diferencia de un Modelo Digital, el Gemelo Digital establece un flujo bidireccional de datos con su contraparte física, lo que le permite mantenerse actualizado y ejercer influencia sobre su funcionamiento. Este trabajo se centra en el desarrollo de un Gemelo Digital para una batería de ion de litio, estableciendo así el monitoreo y la visualización en tiempo real de la entidad física, así como la provisión de servicios de simulación. Esto resulta altamente beneficioso para mejorar la gestión energética en microrredes y se espera que la solución propuesta contribuya a optimizar su control. En la literatura, los diferentes componentes relacionados con el desarrollo de un Gemelo Digital de una batería han sido tratados con diversos niveles de profundidad. Sin embargo, según el conocimiento del autor, son escasos los estudios que integran de manera coherente todos estos elementos dentro del marco del Gemelo Digital. Este trabajo busca ofrecer una visión integral de cómo estas áreas interactúan y se basa en principios bien establecidos del concepto de Gemelo Digital para entender los requisitos, necesidades y desafíos que plantea el desarrollo de un Gemelo Digital eficiente. Este proyecto presenta dos contribuciones clave: i) propone una arquitectura para la implementación de un Gemelo Digital de una batería de ion de litio, detallando su implementación mediante herramientas de código abierto para facilitar su replicación por otros investigadores; y ii) diseña experimentos que validan el Gemelo Digital, justificando la validez de los procedimientos planteados. De esta forma, el trabajo busca mejorar la gestión energética en microrredes mediante soluciones digitales innovadoras, abriendo la puerta a futuras investigaciones y aplicaciones prácticas en el campo, y estableciendo una base sólida para desarrollos posteriores.
Predicción de sombras de nubes en plantas termosolares mediante visión artificial
(2024) Gutiérrez Amor, Carlota; Bordons Alba, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
En este trabajo se aborda la estimación y predicción de nubes mediante el análisis de imágenes all-sky, orientado a la aplicación en plantas termosolares. Se propone un enfoque híbrido que combina redes neuronales convolucionales (CNN) y algoritmos tradicionales para la segmentación de nubes, junto con técnicas de estimación de flujo óptico y un algoritmo propio para la detección del movimiento de píxeles. El modelo desarrollado se centra en pronosticar la presencia de nubes en un horizonte temporal de 15 minutos. Los resultados muestran que este enfoque mejora significativamente la precisión de las predicciones en comparación con métodos convencionales, especialmente en la parte de segmentación de nubes. La comparativa realizada proporciona una base sólida para investigaciones futuras sobre la estimación de la radiación solar utilizando imágenes all-sky.
Diseño de una Aproximación RNP Autorización Requerida para la pista 27 del Aeropuerto de Granada
(2024) Piedra Guevara, Juan de Dios; Díaz Carrasco, P.; Ortas Luceño, Alberto; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería
This project focuses on the design and feasibility study of an RNP (Required Naviga tion Performance) approach procedure with Required Authorization for the Federico García Lorca Granada-Jaén Airport. Throughout the document, the fundamentals of conventional navigation and area naviga tion are discussed, highlighting the evolution towards more precise and efficient systems. The concept of Performance-Based Navigation (PBN) is introduced, detailing the specifica tions and infrastructure necessary for its application. Specifically, the design of an RNP approach with Required Authorization for runway 27 of the airport is analyzed, aiming to improve the efficiency and safety of air operations. The project includes a detailed analysis of the characteristics and specific restrictions of the airport, as well as an evaluation of the current situation of PBN procedures and the capabilities of the aircraft operating there. Based on these evaluations, an RNP AR approach procedure is developed, considering the established restrictions. Finally, the conclusions reached during the development of the project are presented, emphasizing the feasibility of the designed procedure and its potential positive impact on air traffic management at Granada Airport.
Análisis de Fatiga mediante la Guía Alemana FKM
(2024) Lameche Houari, Othman; Madrigal Sánchez, Carmen; Chaves Repiso, Víctor Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
La evaluación de la resistencia a fatiga de un componente es necesaria en gran cantidad de sectores industriales. De entre todos ellos, este proceso presenta una gran aplicabilidad en el aeronáutico, donde la fatiga puede conllevar elevados fallos estructurales, teniendo esto un impacto directo sobre la seguridad y la economía. El objetivo del presente Trabajo Final de Máster es analizar los principios fundamentales de la guía alemana FKM para la evaluación de la resistencia de componentes mecánicos. Concretamente, se analizan aquellos capítulos en los que se detalla cómo se evalúa la fatiga. Notar que, en este documento, además de presentar aquellos pasos que describen el proceso a seguir para un correcto estudio, también se analiza, desde un punto de vista teórico, la razón de porqué resulta útil aplicar los conceptos descritos en la guía. Teniendo esto en cuenta, se abarcan los conceptos relativos a dicha evaluación desde la definición de las generalidades, pasando por la explicación de los valores característicos de tensión, las propiedades relativas a los materiales que se necesitan, los parámetros de diseño y de seguridad, y la definición de la resistencia a fatiga de los componentes. Una vez explicados todos estos aspectos, se define la manera de evaluar dicha resistencia, empleando para ello el grado cíclico de uso. Finalmente, con el fin de mostrar cómo se aplicarían los conceptos teóricos explicados en cada uno de los pasos, se explican tres casos prácticos de uso. De esta forma, se pretende crear un texto de uso que combine los aspectos prácticos de la guía y los conocimientos teóricos adquiridos por el estudiante en su recorrido académico.
Estudio, modelado y recreación virtual de un motor radial de 5 cilindros utilizando el software Catia V5
(2024) Jurado Ruiz, Jesús; Valderrama Gual, Francisco Andrés; Morato-Moreno, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Gráfica
En este proyecto se aborda el estudio, modelado y recreación virtual de un motor radial de 5 cilindros utilizando el software CATIA V5. El objetivo principal del proyecto ha sido comprender y reproducir con precisión la geometría y el funcionamiento de este tipo de motor, ampliamente utilizado en el aeromodelismo. El estudio comienza con una revisión de la historia y los principios de operación de los motores radiales, seguida de una descripción técnica de sus componentes principales y su disposición. A continuación, se procede al modelado tridimensional del motor en CATIA V5. Comenzando con el modelado de cada componente y siguiendo con su ensamblaje. Finalmente, se genera una simulación cinemática (recreación virtual) para garantizar que el modelo replica fielmente el comportamiento del motor real.
Exposición y revisión del método SIMPLE con aplicaciones a flujos de geometría sencilla
(2024) Robles Corpa, Aitor; Pérez-Saborid Sánchez-Pastor, Miguel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
The field of Computational Fluid Dynamics (CFD) has experienced a significant growth, being vital in engineering and in particular in the aeronautical industry. This paper examines the SIMPLE method (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations), as a basic procedure for fluid domain simulations. A exhaustive review of the CFD literature is presented, followed by the mathematical formulation of the Navier-Stokes equations and the implementation of the SIMPLE algorithm. Cases of simple geometry and incompressible flow are solved, demonstrating its efficiency and versatility. The results are discussed in comparison with available literature, followed by conclusions and suggestions for future research. The appendices detail the line-by-line method, the implemented equations and the Matlab codes. This study not only delves into the SIMPLE method, but also serves as an introductory educational resource in CFD, providing the basic tools necessary to understand and apply fluid simulation algorithms.
Ánalisis y simulación de la ruta hacia el caos de un oscilador electrónico
(2024) López Benítez, David; Ros Padilla, Francisco Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Matemática Aplicada II (ETSI)
Se pretende en este Trabajo Fin de Máster estudiar el comportamiento de un oscilador electrónico en su ruta hacia el caos, partiendo del conocimiento de los sistemas dinámicos y la detección de bifurcaciones y ciclos límites. Se analizan las curvas de bifurcación, entre las que destacan la silla-nodo y tridente, y se obtienen los diagramas de bifurcación asociados a estos sistemas. En el primer capítulo, se introducen los sistemas dinámicos, detallando los tipos y dando algunos ejemplos para conocer el comportamiento de estos. En el segundo capítulo, se estudia la estabilidad de los sistemas dinámicos y se explican los tipos de puntos de equilibrio. En el tercer capítulo, se expone el concepto de bifurcación y se detallan los tipos de bifurcaciones que podemos encontrar. En el cuarto punto, se define el caos, se estudia el atractor de Lorenz mediante su dinámica y la ruta al caos a través de órbitas homoclinas tipo Shilnikov. En el quinto capítulo, se detallan los métodos de continuación numérica que nos ayudan a resolver el problema en cuestión. En el sexto capítulo, se definen los sistemas lineales a trozos y se introducen los osciladores electrónicos, especialmente el que nos compete durante el desarrollo de nuestro trabajo, el oscilador electrónico de Bonhoeffer-Van der Pol. Por último, se representan los resultados obtenidos mediante programación en MATLAB, principalmente haciendo uso del MatCont, de las simulaciones planteadas. Los códigos empleados se pueden observar en los anexos.
Customización de un sistema PLM para la gestión de ciclo de vida de patologías
(2024) Rodríguez Benito, David; Racero Moreno, Jesús; Padillo Eguía, Andrés; Universidad de Sevilla. Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I
En este trabajo de fin de máster se desarrolla un framework integrado en un sistema de gestión del ciclo de vida del producto para incluir modelos de Machine Learning, con la pretensión de dar soporte al médico en el diagnóstico, tratamiento y análisis de patologías. Este proyecto presenta cinco partes. La primera de ellas es una introducción y una extensa revisión de la literatura en la que se establece el marco en el que se ha desarrollado el trabajo. Tras esto, se describe el sistema de aprendizaje y el modelo de datos utilizado en el mismo. Después, se describen la customización del sistema de gestión del ciclo de vida del producto, así como la implementación del modelo de Machine Learning. Finalmente, se lleva a cabo la aplicación del modelo planteado para el caso de la apendicitis y, finalmente, en el último capítulo se hace un resumen de las conclusiones del TFM y algunos desarrollos y extensiones futuras que permitirían mejorar el modelo.
Técnicas de Reducción de Efectos Parásitos en Elementos Inductivos de Filtros EMI
(2024) Murillo Fuente, Pablo; Bernal Méndez, Joaquín; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III
This work investigates the impact of parasitic effects on inductors and common-mode chokes used in electromagnetic interference applications, with the primary objective of enhancing EMI filter performance in electronic systems. By focusing on the parasitic capacitance that inherently affects these components, the study provides actionable insights and practical guidelines for engineers to improve the design and efficiency of EMI filters. Parasitic effects, particularly parasitic capacitance, can significantly degrade the performance of inductors and CMCs, especially at high frequencies. These unwanted effects can lead to reduced filtering efficiency and compliance issues in electronic devices. This work aims to understand these parasitic elements better and develop strategies to mitigate their adverse impacts. This work begins by examining ring-core inductors, crucial for high-frequency EMI applications. Through detailed analysis, it is shown that the permittivity of the core material and the configuration of the windings play a pivotal role in determining the level of parasitic capacitance. This finding is critical for designing inductors that perform optimally in high-frequency environments. In exploring common-mode chokes, this work likewise highlights how different winding strategies influence parasitic capacitance. Practical guidelines are provided for selecting core materials and designing winding configurations to minimize parasitic effects. Additionally, the study addresses the issue of asymmetries in CMCs, which can result from manufacturing variations or local losses of homogeneity in core material properties. The work introduces a novel method to account for these asymmetries in the modeling process, thus improving the accuracy of predictions and the effectiveness of the EMI filter’s component.
Diseño de un Sistema tolerante a Ciberataques mediante Control Predictivo Basado en Modelo
(2024) Gutiérrez de Ravé Serrano; Zafra Cabeza, Ascensión; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
La ciberseguridad se presenta como uno de los aspectos más importantes en la mayoría de los procesos informáticos de la actualidad, siendo la variedad de los ciberataques cada vez más extensa y compleja. Es por ello por lo que, la investigación y desarrollo de programas y algoritmos los cuales sean capaces de detectar estos ataques se ha convertido en un pilar fundamental y necesario para velar por la seguridad de todo aquel equipo, red o sistema que pueda ser objeto de este tipo de delincuencia. El objetivo de este proyecto es la simulación de ciberataques y comprobación del funcionamiento de métodos de detección que puedan ser eficaces para este tipo particular de actos ilícitos. Para ello se trabajará sobre una microrred experimental, la cual se encuentra ubicada en el Centro de Experimentación de El Arenosillo (CEDEA),[1]. A lo largo del documento se desarrollará toda la información necesaria para comprender el funcionamiento de una microrred y los conceptos básicos de los ciberataques. Posteriormente se detallarán los fundamentos teóricos de los métodos de detección y finalmente se realizarán las simulaciones de los ciberataques a distintos elementos de la microrred.
Análisis numérico del rebordeado de chapas de uso aeronáutico mediante conformado con goma de poliuretano
(2023) Correro Sojo, Rosana; Morales Palma, Domingo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
Actualmente, la técnica del rebordeado se utiliza de manera extendida en las industrias automotriz y aeroespacial con el propósito de agregar resistencia o brindar soporte en la unión de piezas de chapa metálica. Por tanto, es necesario llevar a cabo estudios exhaustivos para determinar la respuesta del material ante estos procesos de fabricación, lo que permite mantener un estricto control sobre posibles fallos. Siguiendo esta línea de investigación, este Trabajo se centrará en un estudio numérico para optimizar la conformabilidad de chapas de aleación de aluminio mediante el conformado con poliuretano. Se analizarán diferentes modelos realizados mediante un software de elementos finitos, determinando la relevancia de la geometría en el tipo de fallo y la viabilidad del proceso de fabricación.
Aplicación de la metodología MfM (Models for Manufacturing) para la fabricación de piezas aeronáuticas de chapa metálica
(2023) Roldán Reyes, Manuel; Morales Palma, Domingo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
La evolución de los productos aeronáuticos, cada vez con mayor número de componentes, mayores exigencias en los plazos de entrega y costes reducidos, llevan a las empresas a optar por sistemas de gestión cada vez más integrados. El futuro de la industria aeronáutica está ligado inevitablemente al desarrollo de tecnologías que favorezcan la digitalización y estandarización, como la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE). En las dos últimas décadas, el uso de estructuras semánticas, como los modelos ontológicos, con el objetivo de mejorar los sistemas de información ha demostrado ser muy eficaz en el ámbito industrial. Models for Manufacturing (MfM) es una reciente metodología OBE (Ontology Based Engineering) para definir y reproducir datos, funciones y comportamientos de sistemas de fabricación complejos mediante modelos gráficos. Se trata de una metodología novedosa, aun en construcción, basada en herramientas agnósticas y que se estructura en una arquitectura de 3 capas independientes, siendo la principal la capa de ontología compuesta a su vez por 4 modelos: alcance, datos, comportamiento y semántico En este proyecto se aplica la metodología MfM para caracterizar el proceso de fabricación de piezas metálicas en dos modelos diferentes. Un primer modelo general, esto es, incluyendo las diferentes tecnologías de fabricación de piezas metálicas, del que únicamente se desarrolla el modelo de alcance de la capa de ontología; y otro más específico enfocado en el conformado de chapa metálica. En este último, se desarrollan los 4 modelos de la capa de ontología y además, se propone una estructura para realizar las capas de datos y de servicios en trabajos futuros. Para mejorar la comprensión del modelo, se muestran dos ejemplos prácticos para dos piezas fabricadas con los procesos de conformado de chapa más utilizados en la industria aeronáutica: plegado e hidroconformado. El objetivo del modelo es caracterizar el proceso de conformado, esto es, reconocer el proceso de fabricación más apropiado, y posteriormente definir las operaciones y recursos necesarios, partiendo del modelo CAD de la pieza. Además, el modelo se complementa con otras herramientas MfM ya existentes para el conformado de chapa.
E-sail attitude control with tether voltage modulation in non-symmetric operation
(2023) Valle Hernández, Antonio del; Pacheco Ramos, Guillermo; Vázquez Valenzuela, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
La Vela Solar Eléctrica (E-sail) es una novedosa tecnología propulsiva sin propelente aplicable a vehículos espaciales, que genera el empuje necesario a partir de la interacción eléctrica entre cables (tethers) muy largos cargados eléctricamente y los iones del viento solar. Así pues, el presente trabajo aborda el problema de control de actitud de las E-sails, con el objectivo principal de ampliar el rango de validez de trabajos recientes ([1], [2]), que logran realizar maniobras de cabeceo manteniendo el eje de giro en una alineación próxima con el Sol, y considerando una deformación simétrica de los tethers. Para tal fin, en este proyecto se propone un modelo de deformación no simétrico, que permite a los tethers deformarse de forma independiente según la orientación relativa al Sol y el voltaje aplicado, tal y como sucedería en realidad. Esta propuesta es entonces analizada bajo control LQR para comprobar su rango de validez y estudiar la respuesta al control de la vela solar eléctrica, y, después, bajo control LQG para incluir la influencia de las perturbaciones y el ruido procedente de los sensores en el análisis.

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