miércoles, 2 de diciembre de 2009

Introducción a la modelación 3D de estructuras de acero


En estas líneas haré una comparación entre las ventajas de la modelación 3D de estructuras de acero y el empleo manual de fórmulas.

Es importante el uso de software para el modelamiento y cálculo de nuestros proyectos, a manera de introducción, y para motivación de los lectores, colocaré un sencillo ejemplo del cálculo de la deflexión máxima en una viga W27x178 apoyada en dos puntos que distan 40 ft, con una carga concentrada de 5000 lb en el centro, así podemos hacer la comparación del resultado del software de simulación, y el elaborado manualmente.
Sabiendo que el módulo de elasticidad del acero es E= 29,86x10^6 psi, y que I=6990 in^4

Manualmente, para el caso de esta viga, empleamos la fórmula de la deflexión:


Ymáx = (P*L^3) / 48*(E*I)


Ymáx = {(5000 lb)*(480in)^3 } / { 48*(29,86x10^6 lb/in^2) *(6990 in^4)}

Ymáx = 0.055 in {1.40 mm}

Ahora, visualizaremos en la siguiente gráfica el análisis del software, el cual muestra que la deflexión en el punto 20 ft es de 1.4 mm (se empleó el código AISC 360). Se obtuvo el mismo resultado, lo cual nos indica el grado de exactitud en el desarrollo de su análisis.  


 

El software de análisis posee un modelador de ambiente gráfico, lo cual hace más fácil el trabajo, y nos ahorra elaborar el modelo en otro software y luego importarlo, por ejemplo si esta elaborado en  AutoCad, bueno, eso depende del usuario y del modelo, para las personas diestras en AutoCad solo necesitan importar el archivo dxf al entorno inicial del proyecto. El software trabaja en conjunto con otras herramientas para analizar la resistencia conexiones de acero, uniones soldadas, entre otras cosas.

Observamos en la siguiente gráfica como el software nos detalla los esfuerzos (N/mm2) en la sección transversal que escogimos (color amarillo), la parte sometida compresión (color rojo), y la parte sometida a tracción (color azul). En cualquier punto podemos obtener información. Nos ofrece distintos tipos de resultados gráficos: de momentos, esfuerzos de corte, animación de deflexiones, etc.
 


Los avances en las metodologías de simulación y la gran disponibilidad de software que actualmente existe en el mercado (Sap2000, Rapid3D, Ram Advance, StaadPro, entre los mejores –con el último, se analizó el ejemplo anterior-), han hecho posible que esta técnica sea una de las herramientas más ampliamente usadas en el análisis de ingeniería en las más importantes empresas, y por profesionales independientes.

A través de la simulación, se puede estudiar el efecto de cambios internos y externos del sistema, al hacer modificaciones en el modelo y observando los efectos de estas alteraciones antes de su fabricación o ensayo.

Un análisis detallado del modelo que se está simulando puede llevarnos a un mejor entendimiento de la situación, y por consiguiente a sugerir estrategias que mejoren la operación y eficiencia del sistema. Nos ayuda a comprender sistemas complejos, brindándonos un valioso y profundo conocimiento acerca de cuáles variables son más importantes que otras en el modelo y cómo ellas interactúan entre sí.

La técnica de simulación puede emplearse para experimentar con nuevas situaciones, sobre las cuales se tiene poca o ninguna información. A través de esta experimentación se puede anticipar mejor a los posibles resultados no previstos.

Más adelante seguiré profundizando sobre el tema y mostrándoles la versatilidad de estas herramientas.

domingo, 1 de noviembre de 2009

Previsualización-simulación silo para cal-3D




Como complemento al artículo publicado el pasado mes de septiembre, adjunto el video genérico (una de las primeras previsualizaciones) de la estructura "silo de almacenamiento de cal", para así, mostrarle al lector, como se pueden simular los aspectos del proyecto antes de su construcción, con el objetivo de mejorar detalles antes del inicio de la fabricación y no tener sorpresas durante su elaboración y mucho menos en el montaje, por lo tanto se pueden identificar problemas y oportunidades, generando ventajas competitivas y ofreciendo un complemento a la herramienta 2D.
Esto facilita muchas áreas como: tiempos de fabricación, ahorro de materia prima, diseños rentables, mejor interlocución al presentar los trabajos, entre otras.
Lo más importante es el crecimiento personal, la motivación, que a nivel individual mejora las habilidades del Ingeniero y como dice Tim Morris, "la tecnología de modelado 3D deja a los ingenieros concentrarse en ser ingenieros, en vez de expertos de CAD "

jueves, 1 de octubre de 2009

Problemas y soluciones prácticas en el taller Metalmecánico - Parte 1


Extracción de un tornillo roto en una chapa metálica






Si el tornillo roto esta profundo se debe subir con soldadura hasta llegar a nivel, teniendo presente no tocar con el electrodo las paredes del alojamiento, para así, no dañar la rosca. Ya en este punto, ubicamos una arandela plana o mejor una tuerca, se suelda rellenando y uniéndola al tornillo. Ahora se emplea una llave y con cuidado se extrae el tornillo.


Cabe destacar que si el tornillo ha sido afectado en su trabajo por diferentes mecanismos, como la corrosión, ambientes bruscos de ciclos de trabajo, entre otros, no será fácil su extracción, por lo tanto se recomienda emplear una antorcha de calentamiento para someterlo a altas temperaturas seguido de enfriamientos rápidos con agua o aceite, y así, empezar a aflojarlo con la llave poco a poco.



Parando la propagación de una grieta en una lámina




Si se ha desarrollado una grieta en una lámina que hace parte fundamental de una estructura (sea un depósito, un tanque, la carcasa de un barco, etc.), cómo podemos parar su desarrollo?


Se mecaniza un orificio en la parte final de la grieta, el cual debe tener un diámetro entre 0.375 a 0.5 del espesor de la lámina, luego se realiza en forma trapezoidal (si se puede) una cubierta en soldadura, ojalá en amabas caras de la lámina. {Aplicar esta solución cuando las condiciones sean favorables}


Se debe tener presente si la pieza ha tenido tratamientos térmicos, para tomar las recomendaciones de lugar, el tipo de material, las condiciones de carga, el lugar de trabajo, y aplicar las medidas respectivas según las condiciones especificas de la pieza.

No obstante, se debe determinar mediante un análisis de falla que causó la creación de la grieta y tomar las precauciones respectivas.



Controlando el ruido y la vibración



Cuando se construyen puertas, separadores, avisos, etc, a veces, según las condicones de trabajo se producen ruidos incomodos y vibraciones que pueden causar molestias y hasta riesgos, para reducir el ruido y la vibración en paneles de metal, se recomienda:

 

Adicionar stiffeners en forma de cruz, o emplear corrugaciones.
Elaborar el panel en secciones individuales.
Usar pinturas para generar una capa superficial.
Adherir una capa de fibra en el panel.
Cuando la vibración ocurre a relativa baja frecuencia, se adicionan rigidizadores, como en la figura.



Rigidizando un depósito



Para evitar deformaciones en las paredes constructivas de un tanque o depósito, se adhieren angulares de acero, tal y como se muestra en la figura.



Seguridad en placas soldadas


Cuando se desea mecanizar dos placas que han sido previamente soldadas, se recomienda realizar una soldadura tipo tapón, así logramos uniformidad, y contrarestamos el efecto de distorsión que se logró con la soldadura (observar luz  en la gráfica), por lo tanto el mecanizado es más seguro y confiable.

lunes, 21 de septiembre de 2009

CAD vs Realidad

Gracias al software CAD para dibujo-visualización 2D-3D se eleva la productividad en el dibujo a un nivel excelso, dado que el conjunto de herramientas que provee hace más fácil el trabajo, llevándonos al punto de saber el resultado final con el grado del más mínimo detalle, lo que nos reduce costos, y nos prepara a enfrentar la realidad de una manera agradable.


A continuación presento tres ejemplos de lo que es imaginación vs realidad, y lo hermoso que se siente ver plasmado en 3D-real lo que hicimos en la PC con el software CAD, ayudado con nuestra imaginación y las condiciones de referencia iniciales para el desenvolvimiento de cada uno de los proyectos. Construidos para el sector minero y de movimiento de tierras.


Cama para camión volteo. Capacidad 16M3



Silo para cal 50 Tons.- Procesamiento de sulphide y oxido de oro para GlobStar Mining - Maimón - República Dominicana



Camión regadera - Capacidad: 3500 gal.