FRSN - Ciencia y Tecnología - GEVM
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Item Cálculo numérico de las velocidades críticas de una bomba de circuito primario de una central nuclear(2023-11-15) Palmieri, Fernando Daniel; Chiapparoli, Wadi; Klempnow, Andreas EduardoLas centrales de generación nuclear emplean grandes bombas para introducir agua en el circuito primario, estas bombas son elementos críticos y su falla puede obligar a detener toda la planta. Es por lo que, normalmente, están instrumentadas con sensores de vibraciones para monitoreo continuo. Si bien el tipo de sensores utilizados cumplen adecuadamente la función de control en línea y alerta temprana ante posibles fallas, no permiten tener una gran capacidad de análisis sobre las vibraciones en funcionamiento. Esto se debe principalmente a la baja frecuencia de muestreo. Durante pruebas de rutina de una de estas bombas, se determinó que experimentaba una cierta inestabilidad de vibraciones durante el arranque y la parada de la misma. Esta inestabilidad se asumió que se producía presuntamente por estar atravesando una velocidad crítica. Para confirmar esta conjetura, y ante la carencia de datos del fabricante, se decidió hacer un modelo matemático de la misma. Como los datos geométricos eran reducidos, dado que solamente se contaban con planos generales, se empleó el método de la matriz de trasferencia para modelar el rotor de la bomba y encontrar las velocidades críticas y la respuesta a las condiciones de desbalance. Para llegar a un buen resultado se debió aproximar el comportamiento de los cojinetes y la distribución de masa utilizando distintos valores probables y suposiciones tomadas de trabajos similares encontrados en la literatura específica. Finalmente, se encontraron los valores más probables para la primera velocidad crítica del rotor de la bomba y la respuesta en el arranque y se confirmó la suposición inicial de los analistas que habían hecho las mediciones de arranque y parada de la bomba.Item Análisis del diseño de un rotor de laboratorio usando Ansys(2017-05-18) Palmieri, Fernando; Palmieri, MarcosLa enseñanza de la ingeniería en la argentina se encuentra ante nuevos desafíos producto del avance de la disciplina misma, de la transformación de los estudiantes y de las exigencias que imponen los procesos de acreditación de carreras. Uno de los principales desafíos es desarrollar investigación de calidad que impulse la creación de nuevos conocimientos y el avance de la tecnología a nivel nacional. Otro desafío importante es incrementar el número de experiencias prácticas de laboratorio que los estudiantes realizan en el transcurso de su carrera para mejorar el proceso de enseñanza y la comprensión de los temas. Para lograr estos propósitos se debe contar con equipamiento de laboratorio apropiado. En la Facultad Regional San Nicolás de la Universidad Tecnológica Nacional hace algunos años viene desarrollándose un grupo de investigación en el área de Vibraciones Mecánicas que específicamente se ha dedicado a estudiar fenómenos de dinámica de rotores. En este trabajo se describe el análisis por elementos finitos realizado sobre el diseño del rotor de pruebas desarrollado para dotar a este grupo de una herramienta para poder realizar experiencias de laboratorio vinculadas a su área de estudio y también para poder realizar experiencias con los estudiantes de las asignaturas mecánica Racional y Mantenimiento. El diseño de rotor de pruebas logrado está pensado para realizar experiencias relacionadas con problemas de balanceo, alineación, rigidez de pedestales y lubricación, en un mismo equipo, permitiendo analizar una amplia variedad de problemas de dinámica de rotores en forma experimental con fines científicos y didácticos.Item Análisis de rotores por el método de la matriz de transferencia usando el modelo de eje con distribución continúa de masa o el de viga ideal(2018-10-12) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas EduardoLa dinámica de rotores es el estudio del comportamiento de dichos elementos en funcionamiento. Incluye la determinación de velocidades críticas y formas modales, condiciones de inestabilidad, respuesta a la desalineación, etc. Esos fenómenos se pueden estudiar experimentalmente o numéricamente. Una herramienta de modelado numérico es el Método de la Matriz de Transferencia, que se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados adecuados, empleando poca capacidad de cálculo y sin la necesidad de tener un modelo sólido. Consiste en dividir el rotor en tramos de eje llamados campos. Los acuerdos entre tramos de ejes, los cambios de sección, soportes y rodetes, son llamados estaciones. Para cada campo o estación se plantea una matriz de transferencia que relaciona desplazamientos y esfuerzos a ambos lados del elemento. Finalmente, con estas matrices se arma una matriz que representa el rotor completo. Para la obtención de las matrices de campos existen, dos corrientes claramente diferenciadas, mientras algunos autores usan un modelo de distribución continua de masa y ecuaciones continuas de movimiento para obtener la matriz de transferencia, otros, en cambio, adoptan el modelo de viga ideal que responde a la formulación de Euler-Bernoulli, llegando generalmente a matrices de campo más simples. Aun cuando existen numerosos trabajos que emplean una de las dos variantes, existen pocos trabajos donde se comparen ambas formulaciones. Es por ello que en este trabajo se analiza la literatura específica y se modelan algunos rotores simples siguiendo ambos caminos, con el propósito de entender cuando es más conveniente usar una u otra. En general el modelo de viga continua es más complejo de programar que el de viga ideal, no obstante, esa complejidad se ve compensada a la hora de modelar algunos defectos.Item Análisis de variaciones de las velocidades críticas de un rotor producto de cambios de rigidez de los cojinetes(2016-10-07) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas EduardoLas turbomáquinas modernas logran elevadas potencias de generación con menores dimensiones físicas respecto de sus predecesoras, esto implica que deben funcionar en condiciones donde los rotores se comportan como rotores flexibles y superan dos o más de sus velocidades críticas. Es por ello que el conocimiento de dichas velocidades es fundamental para su diseño, operación y mantenimiento. Las velocidades críticas se relacionan con la distribución de masas del rotor, con su rigidez, con la rigidez de los cojinetes y pedestales. En este trabajo se analiza, como se comportan las velocidades críticas de un rotor real de una turbina de una central de generación, ante la variación de las propiedades de rigidez de sus cojinetes. Se utiliza el método de la matriz de transferencia para determinación numérica de formas modales y frecuencias críticas de un rotor. Dicho método es de sencilla aplicación, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados adecuados, empleando poca capacidad de cálculo y sin la necesidad de tener un modelo sólido del equipo. Además, es un método probado en la bibliografía del tema. Las características del cojinete se estiman a partir de las dimensiones de los elementos que interactúan, de las propiedades físicas del lubricante y de los elementos mecánicos en contacto, empleando modelos y datos obtenidos de la literatura. Finalmente, los resultados se utilizan para estudiar cómo, ante pequeñas variaciones de alineación y de temperatura del lubricante, se producen variaciones de las velocidades críticas del equipo real una vez en funcionamiento. A partir de ello se pueden comprender mejor ciertas diferencias que existen en las respuestas dinámicas de un par de equipos idénticos.