mÁquina de ensayos 2d para determinar la...
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MÁQUINA DE ENSAYOS 2D PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA
APERTURA DE MALLAS DE REDES
Autor:
Adrián Acción Montes
Tutores:
Manuel González Castro / Emilio Sanjurjo Maroño
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• Un arte de pesca es un sistema mecánico complejo
Descripción de un arte de pesca de arrastre
CablesPuertasRed de pesca
Contacto con el fondo
marino
Flujo hidrodinámico
Motores y carretes del
barco
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Motivación
Algunas redes de pesca son dañinas para el medio ambiente - Un 50% de las capturas se tira y muere (descartes)
Objetivo: fabricar redes más ecológicas
Mejorar su selectividad (reducir los descartes)
La selectividad de una red está determinada, principalmente, por la resistencia a la apertura de las mallas
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Introducción
Objetivo:
Diseño y fabricación de una máquina de ensayos 2D para determinar la resistencia a la apertura de mallas de redes.
Descripción del ensayo:
- Según patente ES 201400262
Translación sujeción móvil
Medición posición
Medición fuerza
Especificaciones:
- Nº de mallas en dirección normal: 3 - 6
- Nº de mallas en dirección transversal: 3 - 5
- Tamaños de malla entre 40 y 120 mm.
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Introducción
Etapas de diseño:
Diseño sistema actuación
Diseño estructural
Diseño mecatrónico
Diseño eléctrico
Desarrollo software
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Diseño sistema de actuación
Opción 1 Opción 2 Opción 3 Opción 4
Coste X X
Potencia actuadores X
Precisión
No desalineamiento X X
No flexión X X
Problemas. salto pasos X X
No conexión directa X X
Act. estándar X X
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Diseño sistema de actuación
Motores paso a paso y husillos laterales
Husillo trapezoidal
Tuerca con flancos
Motor paso a paso
Soporte axial
Soporte radial
Acoplamiento
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Diseño mecánico
Husillo y tuerca
- De bolas
- De rosca cuadrada
- De rosca trapezoidal
Carga máxima de 25 kg Velocidad crítica 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘 = 1080 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
Área de tuerca mínima 𝐴𝐴𝑒𝑒𝑘𝑘𝑒𝑒 = 49.05 𝑟𝑟𝑟𝑟2
Velocidad lineal máxima 𝑠𝑠 = 4.24 𝑟𝑟/𝑟𝑟𝑚𝑚𝑛𝑛
Fuerza axial máxima 𝐹𝐹𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧 = 65 𝑘𝑘𝑘𝑘
Tensión de Von Mises 𝜎𝜎𝑉𝑉𝑉𝑉 = 10.32 𝑁𝑁/𝑟𝑟𝑟𝑟2
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Diseño mecánico
Motor
- Unipolar
- Bipolar
Acoplamiento
- De mordaza
- De ranura helicoidal
Par necesario Td = 4,51 kg cm
Potencia necesaria 𝑃𝑃𝑎𝑎 = 23 𝑊𝑊
Par proporcionado T = 11 kg cm
Potencia P = 67,2 𝑊𝑊
Par máximo acopl. 𝑇𝑇𝑚𝑚 = 15 kg cm
NEMA-23 Bipolar Gearless Stepper
BF 6x6,35 D25 L34
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Diseño estructural
Escuadra 30x30
Perfil aluminio 30x30 ranura 8 mm.
Escuadra 30x60
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Diseño estructural
Análisis por elementos finitos (FEM)
- Red centrada
- Red descentrada (caso más desfavorable)
Red centrada Red descentrada
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Diseño estructural
Resultados Red centrada Red descentrada
σmáx = 9,81 MPa
𝑑𝑑𝑚𝑚á𝑚𝑚 = 0,450 𝑟𝑟𝑟𝑟
σmáx = 14,64 MPa
𝑑𝑑𝑚𝑚á𝑚𝑚 = 0,506 𝑟𝑟𝑟𝑟
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Diseño mecatrónico
Motor paso a paso
Célula de carga
Placa interfaz células
Arduino Leonardo Controlador motor
Interruptor óptico
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Diseño eléctrico
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Desarrollo software
Programación en Python
Funcionamiento:
Señal Fotosensores?
Verificación comunicación componentes
Creación fichero de datos
Inicio ensayo
Muestreo según parámetros
Escritura fuerza y posición en el archivo
Finalización ensayo
Cierre componentes y fichero
Salir
Introducción parámetros del test
SI
NO N VECES
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Presupuesto
Item Subtotal
Electrónica y electricidad 481,99 €
Husillos Trapezoidales, Tuercas Trapezoidales y Soportes 189,62 €
Perfilería de aluminio especializada y tornillería asociada 78,96 €
Tornillería standard 13,07 €
Varios 72,65 €
PRESUPUESTO MATERIAL 836,29 €
Gastos Generales (10%) 83,63 €
Mano de Obra (30 €/h) 1680,00 €
PRESUPUESTO BRUTO 2599,92 €
IVA (21%) 545,98 €
PRESUPUESTO 3145,90 €
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Detalles constructivos
Disparador interruptor óptico
Célula de carga
Interruptor óptico Tablero electrónica
Conexión motor-husillo
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Resultados
Video ensayo
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Resultados
Gráfica Fuerza/Desplazamiento
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 50 100 150 200 250
Fuer
za m
edida
(N)
Desplazamiento impuesto (mm)
Ciclo de carga y descarga
Carga
Descarga
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Conclusión y trabajo futuro
Conclusión:
- Se cumplen los requisitos del pliego de condiciones
- Se cumplen los objetivos de diseño
Trabajo futuro
- Mejoras software de control
- Aplicación del modelo matemático
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MUCHAS GRACIAS