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Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
1
Análisis de vibraciones aplicado a
componentes automotrices
Martha P. Guerrero Mata
Tania P. Berber Solano
Miguel Amado
Néstor Martínez
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AGENDA
UANL
INTRODUCCIÓN
GEOMETRÍA
MALLADO
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
CONDICIONES DE FRONTERA
RESULTADOS
CONCLUSIONES
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UANL 3ER Universidad más grande de México Localizada en Monterrey, NL
• 78 años siendo casa de la ciencia y la cultura.
CIIDIT-UANL
CIDET-FIME
CIIIA-UANL
• Educación
• Servicios de Ingeniería
• Investigación
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• UANL es la universidad con mayor tradición en investigación en el norte de México
• 129,000 Estudiantes
• 70,000 Grado
• 5,000 Posgrado
UANL
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Optimización de los Procesos de Austenizado y Revenido en el Departamento de Tratamiento Térmico para vigas de chasis
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Original
Templada (X10)
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Proyecto KATCON Diseño, desarrollo y optimización de convertidores catalíticos mediante el uso de modelos numéricos.
Contorno de temperaturas
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Herramientas de diseño y
simulación
Ansys
Abaqus
Deform 3D
Forge
Hyperworks
Pro-Cast
Fluent
Cosmol
Catia
Solid Works
NX
Pro-E
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UT, AUSTIN,
TEXAS
USA UNIVERSIDAD
DE BURGOS
UNIVERSIDAD
PAUL SABATIER
La FIME cuenta con una serie de acuerdos internacionales, para la realización de intercambios de profesores y estudiantes, así como la colaboración conjunta en proyectos finales.
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ASHRAE FICOSA NORTH
AMERICA
Nuestra institución cuenta con una sólida vinculación con el sector industrial participando en diversos servicios, acorde a las necesidades de la Industria en México.
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GEOMETRIA ENSAMBLADA
Un convertidor catalítico o catalizador es
un componente del motor de combustión
interna que sirve para controlar y reducir
los gases nocivos expulsados por el
motor.
Consiste en un filtro cerámico tipo panal
revestido de materiales nobles, el cual
es protegido por diversos componentes
tales como: materiales térmicos y
aislantes, además de cubiertas
metálicas y elementos de sujeción.
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GEOMETRÍA COMPLETA DEL SISTEMA
CCDPF
Exhaust Manifold
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CCDPF PARTICIONADO
La cubierta térmica contiene también material aislante de 4.5mm de espesor.
ThermalShield
Insulation
Supports
Housing
Converter
ParticlesFilter
Flange
Cones
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Número de nodos: 383,398 Número de elementos: 137,908
MALLADO
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MALLADO
Convertidor Material : cordieritie Número de elementos : 2,112 Número de nodos : 9,727
Filtro de Partículas Diesel Material : Silicon Carbide Número de nodos: 2,584 Número de elementos: 11,940
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MALLADO
Aislante del convertidor Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 2,156 Número de nodos: 14,531
Aislante del Filtro de Partículas Diesel Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 1,020 Número de nodos: 7,480
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MALLADO
Cubierta del convertidor Material : AISI 409 Número de elementos: 1,450 Número de nodos: 3,000
Cubierta del Filtro de Partículas Diesel Material : AISI 409 Número de elementos: 1,344 Número de nodos: 9,828
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MALLADO
Cono Medio Material : AISI 409 Número de elementos: 4,163 Número de nodos: 4,365
Cono de entrada Material : AISI 409 Número de elementos: 3,671 Número de nodos: 3,825
Cono de salida Material : AISI 409 Número de elementos: 5,982 Número de nodos: 6,085
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MALLADO
Cubierta térmica Material : AISI 409 Número de elementos: 6,550 Número de nodos: 6,586
Aislante de la cubierta térmica Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 10,273 Número de nodos: 10,286
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MALLADO
Brackets Material : CAST IRON Número de elementos: 3,303 Número de nodos: 4,920
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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
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CONDICIONES DE FRONTERA
Análisis de Frecuencias Naturales del sistema
Extracción de los primeros diez modos de vibración del sistema.
Se restringió el bracket y colector de gases en todos sus grados de libertad.
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RESULTADOS Modal
Mode Frequency [Hz]
1. 70.85
2. 80.707
3. 110.33
4. 117.4
5. 206.28
6. 256.68
7. 340.91
8. 387.54
9. 439.2
10. 520.05
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Comportamiento de resonancia de los
diferentes subsistemas de los automóviles
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ANIMACIÓN MODAL
Mode 1 a 70.85 Hz Mode 2 a 80.707 Hz
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Mode 3 a 110.33 Hz
ANIMACIÓN MODAL
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Conclusiones
• Debido a las capacidades de hardware y software
disponible, se pudo procesar un modelo 3D de un
sistema convertidor catalítico.
• El trabajo presenta los resultados de un análisis modal
en condiciones ambientales. Trabajo se ha desarrollado
en esta misma dirección pero exponiendo el sistema a
condiciones térmicas extremas, a las cuales se
encuentra sometido el sistema en condiciones de uso,
en las cuales se determinó que sus frecuencias
naturales disminuyen conforme la temperatura se
incrementa.
• Este es el primer paso en la mejora y la optimización del
diseño de los sistemas de convertidores catalíticos
utilizando ANSYS como software de análisis numérico.
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GRACIAS