En el presente trabajo, se estudian los efectos de diferentes fenómenos físicos sobre las
frecuencias naturales de un agitador 4PBT45 (modificado en estudios preliminares para
obtener un bajo consumo de potencia y alto grado de mezcla) utilizando la herramienta de
simulación computacional ANSYS Mechanical, a partir de escenarios simplificados en
diferentes condiciones de operación. El proyecto comienza con el análisis de los álabes
aislados, para luego estudiar el comportamiento del impulsor por separado y verificar qué
sucede con los modos de vibración. Se realiza la simplificación del impulsor a un rotor
axisimétrico, con la misma masa y momento de inercia polar, para comparar los efectos
en contraste con el agitador original, a través de escenarios estáticos y dinámicos en
vacío de cada uno de los modelos. Además, se realiza el modelamiento numérico del
agitador estático sumergido y se prueban diferentes propiedades de fluidos.
Prácticamente, las variables que se monitorean son: cómo gobiernan las frecuencias
locales de los álabes sobre el impulsor, en base al factor de participación de masa; cuáles
modos de vibración se ven afectados por la rotación en vacío y cuánto varían las
frecuencias debido a dicho fenómeno y por qué; cuán factible es reemplazar el impulsor
por un disco y en qué casos da buenos resultados; y cuánto repercute el efecto del fluido
envolvente sobre las frecuencias naturales en el sistema estático y cómo se comportan
para diferentes tipos de fluidos. En general, se determina que las frecuencias naturales
varían en diferentes cantidades dependiendo del fenómeno estudiado. Algunas
frecuencias tienden a disminuir o a aumentar en diferentes grados conforme se
incrementan las revoluciones, mientras que otras se mantienen constantes. También, se
determina que casi todas las frecuencias disminuyen entre 0.5% y 20% por el efecto del
fluido dependiendo principalmente de la densidad del mismo y del modo de vibrar. Por
otro lado, se encuentra una expresión analítica que permite calcular la frecuencia natural
bajo el efecto de un fluido B, conociendo la frecuencia dentro de un fluido A, a partir de la
relación de sus densidades, bajo ciertas hipótesis y condiciones. Además, se consigue
una variación entre 1% y 6% entre las frecuencias obtenidas mediante simulación
numérica y las calculadas analíticamente, reduciendo el sistema a un grado de libertad,
para los modos más importantes. Por último, se conocen los alcances de la herramienta
computacional en este tipo de simulaciones y sus limitaciones para desarrollar escenarios
más complejos. / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:123456789/6001 |
| Date | 01 June 2015 |
| Creators | Ackermann Zambrano, Jean Pierre |
| Contributors | Valverde Guzmán, Quino Martín |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | Pontificia Universidad Católica del Perú, Repositorio de Tesis - PUCP |
| Rights | Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú, info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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