EVIDENCIAS DR. ALFONSO - Universidad...

EVIDENCIAS DR. ALFONSO

CUAUHTEMOC GARCÍA REYNOSO

Cuerpo Académico: UV-CA-281 – DINÁMICA DE SISTEMAS

Periodo Agosto 2009 – Julio 2011

Evidencias DR. AlFONSO CUAUHTEMOC GARCÍA REYNOSO

12 de agosto de 2011

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Contenido

5 Proyecto (Registro 12179201197 D.G.I.): Desarrollo de software y prototipos para el modelado, simulación y control de sistemas dinámicos aplicados a la educación .................................................. 2

11 Proyecto (Registro D.G.I. 125952010106): Desarrollo de Software de Balanceo de Rotores Rígidos Utilizando Datos de Vibración Obtenidos Durante la Deceleración del Rotor, Montado Sobre una Máquina de Balanceo. ........................................................................................................................ 5

La aplicación de las diferentes técnicas de balanceo en forma combinada permitirá manejar situaciones muy variadas que se presentan en la industria de una manera más rápida y económica ......................................... 6

13 Proyecto (Registro D.G.I. 1259520109): Balanceo en un Plano de Rotores Acoplados a un Motor de Inducción Mediante el uso de Mediciones del Espectro de la Corriente Eléctrica. ............................... 8

METAS ................................................................................................................................................ 9

32 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-0-7): Instrumentación de un banco equilibrador universal para medir la vibración mediante galgas extensométricas y balanceo dinámico sin medir el ángulo de fase................................................................................................................................................... 10

34 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Determinación de las características dinámicas de un rotor flexible experimental usando el método de Holzer. .................................................................. 21

36 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Ajuste y selección de datos para el balanceo dinámico de rotores rígidos utilizando una aproximación por mínimos cuadrados no lineal ............................. 31

37 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Método de Balanceo dinámico en un plano, de rotores acoplados directamente a un motor de inducción empleando datos de corriente residual ... 40

42 Memoria en Extenso en Congreso Internacional (SOMIN): Balanceo dinámico de motores de inducción utilizando componentes de corriente eléctrica. ................................................................. 49

44 Memoria en Extenso en Congreso Internacional (SOMIN): Evaluación de los esfuerzos de un Rotor Flexible en cada una de sus Velocidades Críticas ............................................................................... 60

74 Re-diseño de plan de estudios de Maestría en Dinámica de Sistemas ........................................... 72



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5 Proyecto (Registro 12179201197 D.G.I.): Desarrollo de software y prototipos para el modelado, simulación y control de sistemas dinámicos aplicados a la educación Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s) GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.

Resumen

Antecedentes:

En 1991 ante la carencia de equipo de laboratorio para la realización de prácticas en la Maestría en Ingeniería Eléctrica opción control que se impartía en el Instituto de ingeniería, se desarrolló un proyecto de investigación financiado por FOMES (FOMES 91-31-29), denominado “Construcción de Modelos a Escala de Procesos Industriales” con el objetivo de desarrollar equipo de laboratorio de bajo costo para la Universidad Veracruzana. Dicho proyecto permitió construir un par de prototipos para su uso en prácticas de laboratorio, así como la elaboración de al menos tres tesis de maestría en el área de Ingeniería Eléctrica.

Planteamiento del problema:

El equipo de laboratorio en las carreras de ingeniería siempre ha sido muy costoso, esto ha ocasionado que exista una carencia importante de equipo donde desarrollar las prácticas de laboratorio necesarias de distintas Experiencias Educativas tales como: máquinas eléctricas, teoría de control, servomecanismos, automatización, etc., limitando de cierta manera el proceso de enseñanza aprendizaje y ocasionando una preparación incompleta de nuestros egresados.

Algo que podría solucionar esa carencia de equipo, es poner en marcha una serie de proyectos tendientes al diseño y fabricación de prototipos para la instalación de laboratorios dentro de las misma universidad, para contar con espacios reales y/o virtuales, donde se puedan realizar actividades para el modelado, simulación, estudios teóricos, computacionales y experimentales sobre sistemas de control, servomecanismos, procesos industriales, etc.

Justificación:

La escasez de laboratorios bien equipados en las áreas de ingeniería eléctrica, automatización, control de procesos, etc. justifica el desarrollo de proyectos de investigación tendientes a aminorar estas deficiencias. En este proyecto se pretenden obtener productos de investigación que permitan realizar prácticas de laboratorio para el control, simulación e identificación de sistemas dinámicos de manera real y/o virtual.

Objetivo General:

El objetivo principal de este proyecto es la construcción de un conjunto de prototipos físicos o virtuales, que permitan la realización de experimentos con fines pedagógicos o de investigación, dentro de los campos del modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos.

Objetivos particulares:

Se citan los siguientes:



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1. Generar un entorno físico para la realización de experimentos de modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos de bajo y alto orden.

2. Generar un entorno virtual para la realización de experimentos de modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos.

Metas.

1. Construcción de al menos un prototipo físico para la experimentación con un sistema dinámico de cuarto y octavo orden

2. Construcción de al menos un laboratorio virtual de sistemas dinámicos, basado principalmente en una plataforma de software libre accesible desde Internet o Internet 2.

3. Desarrollo de un Cluster de Computadoras para la simulación de sistemas dinámicos. 4. Desarrollo de una distribución de Linux en forma de Live CD/DVD o Live USB con herramientas de análisis y

simulación de sistemas dinámicos. 5. Publicación de al menos dos artículos científicos. 6. Presentación de al menos una ponencia en un congreso nacional. 7. Presentación de al menos una ponencia en un congreso internacional. 8. Realización de una tesis de licenciatura 9. Realización de una tesis de maestría.

DATOS DEL PROYECTO

CUERPO(S) ACADÉMICO(S) O ACADEMIA(S) POR LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

Academia de dinámica de sistemas.

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN QUE ATIENDE:

Desarrollo de Sistemas para la Educación en la Ingeniería.

DURACIÓN DEL PROYECTO:

3 Años: Inicio 11/02/2010 Término 11/02/2014



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11 Proyecto (Registro D.G.I. 125952010106): Desarrollo de Software de Balanceo de Rotores Rígidos Utilizando Datos de Vibración Obtenidos Durante la Deceleración del Rotor, Montado Sobre una Máquina de Balanceo. Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s) GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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1 Resúmen

La tendencia en el diseño de las máquinas rotatorias, con base en los costos y en mayores velocidades de operación, ha provocado un incremento de la flexibilidad del rotor y ha dado lugar a una variedad de fenómenos dinámicos indeseables complicando sustancialmente los procedimientos de balanceo.

El presente proyecto está centrado en mejorar el método de balanceo de rotores rígidos utilizando los registros de vibración obtenidos durante la desaceleración del rotor para obtener los parámetros modales del sistema y calcular las masas de balanceo sin necesidad de realizar corridas de prueba. En particular se plantea el desarrollo de algoritmos utilizando Lab-View para buscar mayor resolución en las velocidades cercanas a las resonancias y lograr así un mejor ajuste de los parámetros modales.

La aplicación que se plantea consiste en el desarrollo de una técnica aplicable a una máquina de balanceo en la cual se logren vibraciones residuales aceptables, dentro de la norma en la primera aplicación del ejercicio de balanceo. En esta aplicación se usa una máquina de balanceo de 250 Kg de capacidad que fue construida por investigadores del Instituto en 1993 y ha estado en pruebas de operación en el Laboratorio de Dinámica de Rotores del ITV, donde se financió su construcción, tiempo en el cual se han efectuado mejoras en el diseño de algunos componentes para hacerla mas funcional. Igualmente se han desarrollado algoritmos eficientes, con distintas alternativas de instrumentación requerida para la obtención de los datos de vibración. Con la aplicación propuesta se utiliza una técnica modal con la cual no se requieren corridas con pesos de prueba, resultando en un menor desgaste del rotor.

La aplicación de las diferentes técnicas de balanceo en forma combinada permitirá manejar situaciones muy variadas que se presentan en la industria de una manera más rápida y económica

Objetivos

Precise los propósitos que se cumplirán con el desarrollo del proyecto de forma cualitativa (objetivos generales y particulares descritos con verbo en infinitivo), máximo una cuartilla.

Objetivos generales:

1. Mejorar la técnica de obtención de datos de vibración, registrados durante la carrera de desaceleración. 2. Contar con un método de balanceo eficiente en el prototipo de máquina de balanceo de rotores de 250 Kg de

capacidad. 3. Contar con una técnica mas eficiente de balanceo modal de rotores flexibles.

Objetivos específicos:

1 Desarrollar un sistema de obtención de datos de vibración, registrados durante la carrera de desaceleración, con mayor énfasis en las zonas cercanas a las resonancias del sistema.

2 Incorporar al prototipo de máquina de balanceo de rotores de 250 Kg de capacidad un algoritmo que pueda calcular las masas de balanceo en una sola corrida del rotor.

Evaluar la técnica de balanceo modal de rotores flexibles al utilizar mejores estimaciones de los parámetros modales

Metas



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Especifique los resultados concretos a obtener en forma cuantitativa respecto a los siguientes productos, máximo una cuartilla:

• Participación de alumnos residentes • Publicaciones, (artículos científicos, artículos de divulgación, libros o capítulos de libros ) • Tesis a desarrollar (indicar nombre de los tesistas, título de la tesis, grado académico a obtener y programa de

trabajo) • Patentes • Prototipos • Asistencia a eventos académicos • Otros (especifique) 1. Publicaciones: Escritura de dos ponencias para presentarlas en congresos nacionales y/o internacionales. 2. Escritura de dos artículos de investigación para publicarlos en revistas de reconocimiento nacional y/o internacional.

3. Un prototipo de máquina de balanceo de rotores de 250 Kg con algoritmo para determinar las masas de balanceo en una sola corrida de prueba



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13 Proyecto (Registro D.G.I. 1259520109): Balanceo en un Plano de Rotores Acoplados a un Motor de Inducción Mediante el uso de Mediciones del Espectro de la Corriente Eléctrica. Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s)

GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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Resumen. El motor de inducción es una de las máquinas más utilizadas para la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica. Éstos son utilizados en conjunto con otros elementos para proporcionar energía a diferentes tipos de equipos o sistemas, como son: ventiladores, bombas, bandas transportadoras, etc.

Desde el punto de vista del motor, al acoplarse a dichos sistemas se modifican las características mecánicas del mismo, causando como consecuencia un cambio en su respuesta mecánica. Un motor eléctrico puede presentar este tipo de alteración, debido a que es un sistema electromecánico; por lo tanto es susceptible de desbalances en su rotor causados por la adición de masas en el mismo o cualquier otro problema de índole mecánica.

El balanceo de rotores es la práctica que permite el equilibrado estático y dinámico de rotores con el fin de disminuir las fuerzas de inercia, producidas por desbalances en la distribución de la masa del rotor. Este desbalance es detectado mediante el monitoreo de los niveles de vibración de la máquina estudiada a una frecuencia igual a la de giro del rotor de la misma.

El balanceo de rotores permite calcular el o los contrapesos que producirán el equilibrio estático y dinámico requerido para la reducción de la vibración. El método convencional para el balanceo dinámico de rotores es el de coeficientes de influencia, el cual utiliza lecturas de amplitud de vibración y ángulo de fase para el cálculo de los pesos de balanceo.

Un análisis computarizado de una señal de vibración en el dominio de la frecuencia utilizando el algoritmo de la transformada rápida de Fourier (FFT por sus siglas en inglés) puede indicar la frecuencia y la amplitud de las vibraciones que están presentes en la máquina. Al igual que las vibraciones, a la corriente eléctrica también se le puede analizar utilizando la FFT

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar una metodología que comprende un instrumento virtual y un algoritmo para realizar el balanceo dinámico de rotores acoplados a motores de inducción a través del análisis de su espectro de corriente eléctrica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

» Desarrollar una metodología para la realización de balanceos dinámicos de rotores acoplados a motores de inducción, utilizando información extraída del espectro de frecuencias de la corriente eléctrica que alimenta al motor.

» Desarrollar un algoritmo de balanceo para utilizar la información extraída del espectro de frecuencias de la corriente eléctrica que alimenta al motor.

» Desarrollar herramientas computacionales para la obtención de información de la corriente eléctrica del motor, para analizarla y presentarla, de una forma útil para el balanceo.

» Desarrollar herramientas computacionales que agilicen la aplicación del algoritmo de cálculo de los pesos de balanceo y que permitan almacenar la información calculada.

METAS 1) Algoritmo para el balanceo en un plano de rotores acoplados a un motor de inducción trifásico. 2) Instrumento virtual para efectuar mediciones del espectro de la corriente eléctrica que permitan calcular el peso de

balanceo.



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32 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-0-7): Instrumentación de un banco equilibrador universal para medir la vibración mediante galgas extensométricas y balanceo dinámico sin medir el ángulo de fase Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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34 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Determinación de las características dinámicas de un rotor flexible experimental usando el método de Holzer. Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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36 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Ajuste y selección de datos para el balanceo dinámico de rotores rígidos utilizando una aproximación por mínimos cuadrados no lineal Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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37 Capítulo de Libro (ISBN 978-607-95309-3-8): Método de Balanceo dinámico en un plano, de rotores acoplados directamente a un motor de inducción empleando datos de corriente residual Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta. GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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42 Memoria en Extenso en Congreso Internacional (SOMIN): Balanceo dinámico de motores de inducción utilizando componentes de corriente eléctrica. Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta. GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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44 Memoria en Extenso en Congreso Internacional (SOMIN): Evaluación de los esfuerzos de un Rotor Flexible en cada una de sus Velocidades Críticas Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta. GARCÍA REYNOSO ALFONSO C.



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74 Re-diseño de plan de estudios de Maestría en Dinámica de Sistemas Participación en el rediseño del Plan de Estudios ALFONSO C. GARCIA REYNOSO

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