Actualmente, el diseño mecánico debe ser optimizado y validado con herramientas matemáticas que modelen lo más fielmente posible el fenómeno físico involucrado, para el proyecto llevado a cabo por José Jesús, que consiste en el diseño de un sistema de cierre-depresión para un transformador monofásico. . tipo, el fenómeno físico involucrado es elastostático con pequeñas deformaciones, este fenómeno está regido por la ecuación de Navier, entonces tenemos un problema de valores en la frontera que consiste en una ecuación diferencial parcial con las condiciones de frontera correspondientes, debido a las características. de este último y principalmente debido a la geometría de diseño, es prácticamente imposible obtener una solución analítica al problema, la cual consiste en obtener las deformaciones y tensiones del sistema cuando es sometido a una determinada presión interna. El presente documento trata sobre un proyecto de evaluación final el cual consiste en el diseño del sistema de aislamiento de baja presión para transformadores tipo polo monofásicos.
INTRODUCCIÓN
- DESCRIPCIÓN DEL TEMA
- OBJETIVO DEL PROYECTO
- PASOS PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO
- ORGANIZACIÓN CLIENTE
- GIRO DE LA EMPRESA
- FUNCIÓN DEL TRANSFORMADOR
Esta unidad se obtiene multiplicando el voltaje en kilovoltios por la corriente en amperios requerida en el transformador. Es por esto que es de suma importancia que se perfeccione el diseño de este tipo de transformadores ya que se ubican en áreas donde las personas están expuestas a este equipo y deben ser lo más seguros posible.
Número de Parte. Descripción
ESTADO DEL PROYECTO ANTERIOR
En el periodo de enero a mayo de 1997 se logró una solución al problema del sistema de sellado-alivio para transformadores de distribución sólidos monofásicos2, a base de soportes soldados a una tapa que se atornilla al soporte cargado (Figura 1.5.1. Por lo que es necesario realizar nuevos troqueles para que la tapa del transformador no dependa de vigas soldadas y también cambiar la viga cargada por algún perfil más económico, manejable y comercial.fácil de realizar.
CAPITULO 11
ELASTICIDAD
- CONCEPTOS DE ELASTICIDAD
- ECUACIONES DE EQUILIBRIO
- ECUACIONES DE DESPLAZAMIENTOS Y DEFORMACIONES
- LEY DE HOOKE
- CONCEPTOS DE MECÁNICA DE MATERIALES
- TEORÍAS DE FALLA
- PRINCIPIO DE SAINT -VENANT
Esta última deformación, denominada deformación pura, es la que nos interesa y está representada en el caso de la elasticidad lineal por las siguientes relaciones denominadas ecuaciones de deformación unitaria. La deformación unitaria es la variación total de la longitud 8 entre la longitud L y se indica de la siguiente manera.
CAPITULO
CAPITULO 111
MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO
CONCEPTOS DEL MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO
- PREPROCESAMIENTO
- PROCESAMIENTO
- POSPROCESAMIENTO
Una vez que tengas el modelo completo, se procede a definir las condiciones de contorno a las que estarán expuestos los elementos o algunos elementos. El elemento viga, a diferencia del elemento barra, puede trabajar con momentos flectores y también soporta tensión, compresión y torsión. Para los elementos bidimensionales se encuentran el elemento de membrana, el elemento de placa y los elementos de flexión.
Para los elementos tridimensionales, existen elementos sólidos y se dividen en lo siguiente.
USO DEL PAQUETE COMPUTACIONAL MSC/NASTRAN FOR WINDOWS
Una vez obtenidas las ecuaciones del sistema, se deben sumar las cargas encontradas en la frontera; estos están definidos por las condiciones de contorno. El posprocesamiento es el paso donde los resultados del procesamiento se muestran en dibujos o gráficos donde podemos observar el comportamiento esperado del sistema analizado. MSC/NASRAN dispone de un analizador que resuelve el problema mediante el método de elementos finitos.
Después de que MSC/NASTRAN realiza los cálculos numéricos del problema, pasamos a la última fase donde podemos observar los resultados.
CAPITULO IV
METODOLOGÍA DE DISEÑO
NORMAS Y RESTRICCIONES
- ANSI C57 .12.20
- NMX-J-116
- CFEK0000-01
- RESTRICCIONES
La presión interna mínima que el tanque debe estar diseñado para volver a sellar es de 8 psi (55,2 Kpa). El tanque debe soportar una presión estática de 7 psi (48,3 Kpa), sin sufrir deformaciones permanentes, y ser lo suficientemente fuerte para soportar. No son sólo los estándares los que definen las restricciones, también existen algunas restricciones, la disponibilidad de materiales, la facilidad de fabricación y los requisitos de la empresa.
La eliminación de la válvula de alivio está implícita con el cambio del sistema de montaje, ya que la tapa y la barra funcionarán como una válvula.
REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
El uso de materiales comerciales y PTR comerciales tiene como objetivo reducir los costos de producción y facilitar su adquisición. Por lo tanto, el problema se limita al hecho de que el transformador debe sellarse y despresurizarse a una presión de 8 psi, por lo que los requisitos funcionales para el diseño del sistema despresurizado sellado son sellado y despresurizado. CUANDO EL TRANSFORMADOR DE PRESIÓN COMIENZA A FUNCIONAR, LA PRESIÓN INTERNA DEL TRANSFORMADOR AUMENTA Y SE DEBE LIBERAR.
Dado que los requisitos funcionales se han identificado completamente, el siguiente paso de la metodología de diseño son los parámetros de diseño.
PARÁMETROS DE DISEÑO
A partir de los requerimientos de la empresa, las propuestas del proyecto anterior y una sesión de lluvia de ideas, se propusieron varias alternativas según el modelo de fijación de la Figura 4.3.1. PROLEC-GE sugirió que se siguiera este sistema sellado con alivio de presión y los parámetros de diseño para este sistema se muestran en la Figura 4.3.2.
PARAMETROS DE DISEÑO
IDISEÑOS CONCEPTUALES 1
EVALUACIÓN DE LOS DISEÑOS
Esta cubierta se modeló utilizando el paquete de cálculo MSC que su geometría NASTRAN y lo que fue variable es muy simple y fue el ángulo del cono hasta obtener un resultado aceptable en términos de máquina de esfuerzos. Se refiere a Von Mises. Esta capa se modeló utilizando el paquete de cálculo MSC que genera NASTRAN y lo que cambió se parece al ángulo del cono y al ancho y largo de los canales incrustados. NASTRAN varía el espesor del proceso de taponado hasta obtener un resultado de producción aceptable en términos de esfuerzo de taponado.
Al evaluar los PTR se tuvo cuidado de no exceder el límite elástico, el cual fue de 250 Mega Pascal4, y se ensayó con diferentes tamaños y espesores hasta obtener la probeta con mayor deformación sin ser plástica.
SELECCIÓN DEL MEJOR DISEÑO
OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO POR MEDIO DE LA MODELACIÓN
Donde F es la fuerza equivalente que actúa sobre la viga, P es la presión de 8 psi que actúa sobre la cubierta del transformador y A es el área de la cubierta del transformador. Para la tapa, el proceso seguido fue similar al del PTR, pero este solo se modeló sujetándolo en el centro donde el tornillo hace contacto y aplicando una presión de 8 psi. Al modelar la cobertura solo es posible utilizar más nodos, por lo que se puede hacer un análisis de convergencia, los resultados se muestran en la siguiente tabla.
Una vez encontradas las mallas óptimas tanto para el PTR como para la tapa, se modela todo el sistema, si la licencia limitada lo permite.
PRUEBAS FÍSICAS
- PRUEBA DE EMPAQUE
- PRUEBA DEL PTR
- PRUEBAS DE LA TAPA
La prueba se realizó en la máquina de tensión universal ubicada en el laboratorio de la Universidad de Monterrey (Fig. 4.7.2.1). El accesorio se coloca en la abertura por donde van las mandíbulas, tras lo cual se pasan unos cuantos pernos. Para evitar que se mueva hacia arriba cuando el accesorio esté montado, coloque la barra sobre el par de soportes, alinee el PTR con el centro de la máquina y ajuste los soportes en los extremos del PTR cuando el PTR esté alineado, inserte el tornillo. a través del PTR, luego atornille una tuerca en la parte inferior y un par de tuercas en la parte superior, donde las mandíbulas sujetarán las tuercas. El accesorio montado en la máquina tensora universal con el PTR se muestra en la Figura 4.7.2.1.
Los resultados de las pruebas que comparan esto con el análisis MSC-NASTRAN se muestran en la Tabla 4.7.2.5.
Los resultados finales de MSC-NASTRAN tanto en estrés como en traducción se muestran en la Tabla 4.8.1.
INGENIERÍA A DETALLE
Para realizar las tapas se necesitan troqueles de punzonado o un molde de madera o metal para utilizar el proceso de rechazo, el cual se explicó en el punto 4.7.3 del Capítulo IV. El diseño del PTR se muestra en la Figura 5.2.1, y su plano detallado se muestra en el Anexo 3.
8- EBB-
- PLACAS DE ACERO
- TORNILLO Y FICHA CON EMPAQUE
- SOPORTES
- EMPAQUE
- ENSAMBLE
Tanto el tornillo de tapa como el pasador que sirve para sujetar el registro galvanizado en los transformadores PROLEC-GE ya han sido diseñados previamente. El tornillo que se pretende utilizar para todos los diámetros es SAE grado 5, de 1/2" de diámetro. Para hacer la segunda alternativa, corte un rectángulo de chapa de acero de 3/16" de espesor y haga seis agujeros. 1/4" en el centro de la placa a cierta distancia de los extremos de la placa, y finalmente doblar la placa de acero con un troquel para darle la forma de escalones donde puedan descansar los tres diferentes tamaños de PTR, el dibujo de soporte.
Una vez finalizado el PTR, se deben soldar los soportes al tanque, alineados lo más alto posible con el centro de la pared.
1 ~TORNILLO
Para ensamblar, primero debes soldar la tuerca a una de las placas y alinear los orificios, luego soldar ambas placas al centro del PTR para que queden alineadas con los orificios. Una vez que el PTR y los soportes están listos, se cementa la junta al borde del tanque, luego se coloca el PTR en los soportes a través de la división para evitar que se caiga, una vez que el pegamento de la junta esté seco y el PTR esté en su lugar, se coloca la tapa en la parte superior del tanque y se atornilla el tornillo con la lengüeta correspondiente al troquel, el cual se obtuvo previamente mediante pruebas físicas.
FICHA~ ~
CAPITULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
PROLEC-GE propuso que el sistema de cierre-despresurización opere con un factor de seguridad de 5, debido a limitaciones este factor de seguridad es difícil de lograr ya que este sistema funciona como un resorte y cuando llega a 8 psi se debe presionar por lo tanto, Tanto la cubierta como el PTR deben estar cerca de su límite de velocidad para que puedan moverse una distancia significativa para despresurizar. Sin embargo, los resultados en cuanto a la deformación son satisfactorios, ya que su comparación con las pruebas físicas realizadas con PTR solo superó el 10%. Se recomienda que antes de fabricar máquinas para tapas de transformadores tipo polo monofásico, se realice un prototipo para pruebas físicas.
También se recomienda que si el prototipo funciona correctamente y su tasa de error es demasiado alta, se aplique el proceso de rechazo a la línea de producción, ya que los moldes de madera son fáciles de construir y mucho más económicos que las máquinas de corte.
BIBLIOGRAFÍA COMENTADA
En este libro se explican bien los conceptos de mecánica de materiales con ejemplos trabajados y ejercicios. Este libro está destinado a personas que ya están familiarizadas con el método de los elementos finitos, ya que carece de ejemplos y es difícil de entender con fórmulas puras e integrales. Este libro es de nivel intermedio porque el método de los elementos finitos se presenta de forma sencilla y clara con ejemplos de problemas prácticos.
Este libro es para personas que no saben nada sobre el método de los elementos finitos ya que está explicado y tiene problemas para practicar.
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