Aprèn - Esteban Ribas Moreu

El treball Aplicació del rebuf per la reducció de combustible en la circulació de camions té com a objectiu principal explorar i comprendre a fons el fenomen del rebuf com a estratègia clau per a la millora de l'eficiència energètica dels vehicles. A través d'una investigació teòrica detallada, s'analitzen els principis fonamentals de l'aerodinàmica, posant un èmfasi especial en la rellevància del rebuf en la reducció de la resistència aerodinàmica i, per tant, en l'optimització del consum de combustible. El treball comença amb una exploració exhaustiva dels conceptes bàsics, com ara els perfils aerodinàmics, el principi de Bernoulli i els factors determinants en l'eficàcia del rebuf. Es detallen els càlculs matemàtics i els models computacionals emprats, destacant l'ús del software Ansys per simular i preveure el comportament del rebuf en diverses configuracions i condicions. S'explica com aquesta investigació teòrica servirà de base per a la part pràctica del treball, la qual inclourà un experiment amb dos camions reals i operatius per correlar els resultats obtinguts a través de la simulació. En definitiva, el treball ofereix una comprensió exhaustiva del rebuf com a tècnica d'optimització aerodinàmica, amb l'objectiu final de contribuir a la reducció del consum de combustible i, per tant, a la sostenibilitat del transport. A través d'un enfocament integrat entre la investigació teòrica i l'experimentació pràctica, s'ha arribat a conclusions significatives que poden tenir un impacte positiu en el desenvolupament de vehicles més eficients i respectuosos amb el medi ambient.

El trabajo Aplicación del rebufo para la reducción de combustible en la circulación de camiones tiene como objetivo principal explorar y comprender a fondo el fenómeno del rebufo como estrategia clave para mejorar la eficiencia energética de los vehículos. A través de una investigación teórica detallada, se analizan los principios fundamentales de la aerodinámica, poniendo un énfasis especial en la relevancia de dicho rebufo en la reducción de la resistencia aerodinámica y, por ende, en la optimización del consumo de combustible. El trabajo comienza con una exploración exhaustiva de los conceptos básicos, como los perfiles aerodinámicos, el principio de Bernoulli y los factores determinantes en la eficacia del rebufo. Se detallan los cálculos matemáticos y los modelos computacionales empleados, destacando el uso del software Ansys para simular y predecir el comportamiento del rebufo en diversas configuraciones y condiciones. Se explica cómo esta investigación teórica servirá de base para la parte práctica del trabajo, la cual incluirá un experimento real con dos camiones para correlacionar los resultados obtenidos a través de la simulación. En definitiva, el trabajo ofrece una comprensión exhaustiva del rebufo como técnica de optimización aerodinámica, con el objetivo final de contribuir a la reducción del consumo de combustible y, por ende, a la sostenibilidad del transporte. A través de un enfoque integrado entre la investigación teórica y la experimentación práctica, se han alcanzado conclusiones significativas que pueden tener un impacto positivo en el desarrollo de vehículos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

The work Application of Drafting for Fuel Reduction in Truck Driving aims to thoroughly explore and understand the phenomenon of drafting as a key strategy to improve the energy efficiency of vehicles. Through a detailed theoretical investigation, the fundamental principles of aerodynamics are analyzed, with a special emphasis on the relevance of drafting in reducing aerodynamic drag and, consequently, optimizing fuel consumption. The work begins with an exhaustive exploration of basic concepts such as aerodynamic profiles, the Bernoulli principle, and the determining factors in the effectiveness of drafting. Mathematical calculations and computational models used are detailed, highlighting the use of Ansys software to simulate and predict the behavior of drafting in various configurations and conditions. It is explained how this theoretical research will serve as the basis for the practical part of the work, which will include a real experiment with two trucks to correlate the results obtained through simulation. In conclusion, the work offers a comprehensive understanding of drafting as an aerodynamic optimization technique, with the goal of contributing to fuel consumption reduction and, consequently, the sustainability of transportation. Through an integrated approach between theoretical research and practical experimentation, significant conclusions have been reached that can have a positive impact on the development of more efficient and environmentally friendly vehicles.

Aplicación del modelo de Gemelos digitales a un mecanismo de suspensión para su monitorización y análisis a fatiga

Trabajo final de grado

Aguilar Álvarez, Gerard

Tutor/a - Director/a: Capua, Daniel di; Ribas Moreu, Esteban

Fecha de publicación: 2024

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Este proyecto utiliza una amplia variedad de herramientas y programario de código abierto para la creación de un gemelo digital de un amortiguador. El modelo está diseñado en SolidWorks y animado y texturizado con Blender. Posteriormente imprimido en 3D con filamento PETG. Se realiza una simulación de elementos finitos (FEM) en Ramseries para determinar la máxima tensión que provoca la presión causada por la compresión del amortiguador. Con los datos recogidos, se hace un pequeño análisis de vida a fatiga. Con el uso de una Raspberry Pi y un sensor de distancia ultrasónico, se programa el envío de datos del sensor a una plataforma de la universidad para crear y visualizar gemelos digitales. El envío de mensajería se lleva a cabo gracias al broker de MQTT Mosquitto. Posteriormente, se programa en Node-RED el traspaso de datos al gemelo digital. Gracias a estas herramientas, se consigue visualizar el gemelo digital moverse en sincronía, en tiempo real, con el modelo físico del amortiguador. A medida que el sistema se mueve, se refleja en el gemelo digital y proporciona los datos de la simulación obtenidos, proporcionales al recorrido del pistón.

Aquest projecte utilitza una àmplia varietat d'eines i programari de codi obert per a la creació d'un bessó digital d'un amortidor. El model està dissenyat en SolidWorks i animat i texturitzat amb Blender. Posteriorment, imprès en 3D amb filament PETG. Es realitza una simulació d'elements finits (FEM) en Ramseries per determinar la tensió màxima que provoca la pressió causada per la compressió de l'amortidor. Amb les dades recollides, es fa una petita anàlisi de vida a fatiga. Amb l'ús d'una Raspberry Pi i un sensor de distància ultrasònic, es programa l'enviament de dades del sensor a una plataforma de la universitat per crear i visualitzar bessons digitals. L'enviament de missatgeria es porta a terme gràcies al broker de MQTT Mosquitto. Posteriorment, es programa en Node-RED el traspàs de dades al bessó digital. Gràcies a aquestes eines, es pot visualitzar el bessó digital moure's en sincronització, en temps real, amb el model físic de l'amortidor. A mesura que el sistema es mou, es reflecteix en el bessó digital i proporciona les dades de la simulació obtingudes, proporcionals al recorregut del pistó.

This project utilizes a wide variety of open-source tools and software to create a digital twin of a shock absorber. The model is designed in SolidWorks and animated and textured with Blender. Subsequently, it is 3D printed with PETG filament. A finite element method (FEM) simulation is performed in Ramseries to determine the maximum stress caused by the pressure from the compression of the shock absorber. With the collected data, a small fatigue life analysis is conducted. Using a Raspberry Pi and an ultrasonic distance sensor, the sensor data is programmed to be sent to a university platform to create and visualize digital twins. The messaging is carried out thanks to the Mosquitto MQTT broker. Afterwards, the data transfer to the digital twin is programmed in Node-RED. Thanks to these tools, the digital twin can be visualized moving in sync, in real-time, with the physical model of the shock absorber. As the system moves, it is reflected in the digital twin and provides the obtained simulation data, proportional to the piston's travel.

Gemelo digital de la estructura de una torre eólica

Trabajo final de grado

Izquierdo Estebanell, Ariadna

Tutor/a - Director/a: Capua, Daniel di; Ribas Moreu, Esteban

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest treball consta de la implementació d'una de les tecnologies més novedoses de l'industria 4.0, sent aquesta l'aplicació dels bessons digitals al sector eòlic, que és el més punter de les energies renovables, a tot el món. Per això, s'ha desenvolupat pas a pas la creació del bessó digital sobre un aerogenerador de 30 metres d'alçada. Un dels objectius d'aquest treball és demostrar com és possible i efectiva la implementació d'aquesta tecnologia en un dels sectors d'energies netes que més fruit està donant a tot el món. Per això, demostrarem la seva aplicació i utilitat desenvolupant-ho mitjançant una sèrie de programes i entitats Open Source. Concretament, en aquest projecte ens interessa monitorar l'estat de la torre d'un aerogenerador, com és el seu comportament enfront a les diferents pressions que aquesta rep per la força del vent i si podria o no col·lapsar l'estructura. D'aquesta manera s'aconsegueix evidenciar com l'aplicació d'aquesta tecnologia innovadora a sectors com pot ser l'eòlic té molt potencial, ja que ens podrà detectar quan l'estructura es trobi en estat crític, i avisar-nos amb antelació per a prendre les mesures requerides, fent així que tots els processos d'anàlisis i manteniment es tornin més eficients.

En este trabajo se implementa una de las tecnologías más novedosas de la industria 4.0, siendo esta la aplicación de los Gemelos Digitales (Digital Twins) en el sector eólico, que es el más puntero de las energías renovables, en todo el mundo. Para ello, se ha desarrollado paso a paso la creación del gemelo digital sobre un aerogenerador de 30 metros de altura. Uno de los objetivos de este trabajo es demostrar como la implementación de esta tecnología en uno de los sectores de energías limpias que más fruto está dando en todo el mundo, es posible y efectiva. Para ello, demostraremos su aplicación y utilidad desarrollándolo mediante una serie de programas y entidades Open Source (Código Abierto). Concretamente, en este proyecto nos interesa monitorizar el estado de la torre de un aerogenerador, cuál es su comportamiento frente a las distintas presiones que ésta recibe por la fuerza del viento y si podría o no colapsar su estructura. De esta manera se logra evidenciar como la aplicación de esta tecnología innovadora a sectores como puede ser el eólico tiene mucho potencial, ya que nos podrá detectar cuando la estructura se encuentre en estado crítico, y avisarnos con antelación para tomar las medidas requeridas, haciendo así que todos los procesos de análisis y mantenimiento se vuelvan más eficientes.

In this Project, one of the most innovative technologies of Industry 4.0 is implemented, being the application of Digital Twins in the wind energy sector, which is the most advanced renewable energy sector in the world. For this purpose, the creation of a digital twin on a 30-metre high wind turbine has been developed step by step. One of the objectives of this project is to demonstrate how the implementation of this technology in one of the most successful clean energy sectors in the world is possible and effective. To do so, we will demonstrate its application and usefulness by developing it using a series of Open Source programmes and entities. Specifically, in this project we are interested in monitoring the state of the tower of a wind turbine; how it behaves under the different pressures it receives from the force of the wind and whether or not its structure could collapse. In this way, it is possible to demonstrate how the application of this innovative technology to sectors such as wind power has great potential, as it will be able to detect when the structure is in a critical state, and warn us in advance to take the required measures, thus making all the analysis and maintenance processes more efficient.

Creació d'un digital twin d'una estructura sotmesa al pes de dos magatzems de terra

Trabajo final de grado

Alegre i Prenafeta, Gerard; Mansilla Miranda, Carlos

Tutor/a - Director/a: Capua, Daniel di; Ribas Moreu, Esteban

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

L'abast dels programes informàtics en l'àmbit de l'enginyeria mecànica cada vegada es mes ampli. Es, per tant, que ens hem d'adaptar als temps que corren intentant sempre estar a la vanguardia de tota la tecnologia que ens envolta i, sobretot fent ús d'ella per facilitar les tasques diàries. L'objectiu principal d'aquest estudi es facilitar la vida tant d'estudiants, professors i inclús persones que no s'hi dediquen professionalment en l'àmbit del anàlisis d'estructures. Digital twins (Bessons Digitals) consisteix en la rèplica exacta de manera digital d'una estructura mitjançant un programa informàtic per tal d'obtenir diferents tipus d'informacions, en el cas d'aquest estudi, els límits tensionals i les debilitats d'aquesta. La principal utilitat dels digital twins es evitar tenir que realitzar prototips reals ja que, mitjançant la rèplica informàtica, es poden obtenir els mateixos resultats sense tenir que gastar-se una gran quantitat de diners. L'estudi es centra, per tant, en la creació d'un digital twin d'una estructura en específic. El present treball analitzarà un cas en concret: dos tests situats sobre una taula que es van omplint de sorra, un d'ells situant en un voladís.

El alcance de los programas informáticos en el ámbito de la ingeniería mecánica es cada vez más amplio. Es, por tanto, que debemos adaptarnos a los tiempos que corren intentando siempre estar a la vanguardia de toda la tecnología que nos rodea y, sobre todo haciendo uso de ella para facilitar las tareas diarias. El objetivo principal de este estudio es facilitar la vida tanto de estudiantes, profesores e incluso personas que no se dedican profesionalmente en el ámbito de los análisis de estructuras. Digital twins (Gemelos Digitales) consiste en la réplica exacta de manera digital de una estructura mediante un programa informático para obtener diferentes tipos de informaciones, en el caso de este estudio, los límites tensionales y las debilidades de ésta. La principal utilidad de los digital twins es evitar tener que realizar prototipos reales ya que mediante la réplica informática se pueden obtener los mismos resultados sin tener que gastarse una gran cantidad de dinero. El estudio se centra, por tanto, en la creación de un gemelo digital de una estructura en específico. El presente trabajo analizará un caso en concreto: dos macetas situadas encima de una mesa que se van llenando de arena, una de ellas situada en un voladizo.

The scope of computer engineering in the field of mechanical engineering is expanding. Therefore, we must adapt to the times, always trying to be at the forefront of all the technology that surrounds us and, above all, using it to facilitate our daily tasks. The main aim of this study is to make life easier for students, teachers and even non-professionals in the field of structural analysis. Digital twins consist of the exact digital replication of a structure using a computer program in order to obtain different types of information, in the case of this study, the stress limits and weaknesses of this structure. The main utility of digital twins is to avoid having to make real prototypes because, through computer replication, the same results can be obtained without having to spend a lot of money. The study therefore focuses on the creation of a digital twin of a specific structure. The present work will analyze a specific case: two flowerpots placed on a table that are filled with sand, one of them placed on a cantilever.

Creación del “Digital Twin” de una losa vi apoyada con tanques de agua

Trabajo final de grado

Mansilla Miranda, Carlos; Alegre i Prenafeta, Gerard

Tutor/a - Director/a: Capua, Daniel di; Ribas Moreu, Esteban

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE)

Ver detalle Acceso al texto completo

Els bessons digitals aplicats a la indústria 4.0 cada cop són més utilitzats no només per les multinacionals sinó per les petites i mitjanes empreses. Com que aquests permeten representar i simular un producte, sistema, procés o servei físic per predir-ne el comportament abans que es dugui a terme la seva implementació o construcció. Els objectius del vigent treball són, per una banda, generar un disseny òptim per posar a prova el bessó digital un cop acabat. Realitzar paral·lelament dos estudis de bessons digitals, un amb Ansys i un altre amb Ramseries. Aprendre a utilitzar de manera consistent el Blender, ja que cal implementar animacions independents. Obtenir els coneixements necessaris de programació per fer una interconnexió d'informació correcta entre les diferents plataformes. Realitzar una macro a Ansys APDL que permeti crear uns fitxers compatibles amb Python. Realitzar una gestió de les dades amb Python per poder introduir-les a les plataformes tant de disseny com de IOT. D'altra banda, cal fer un acoblament correcte de tota la informació de manera que quedi un resultat consistent. Remarcar, que lobjectiu final que és presentar un bessó digital del disseny creat anteriorment . Finalment, s'obté un bessó digital on es mostra compromès amb diferents nivells d'aigua per als diferents tancs. En què es podrà observar quan es produeix la fallada a l'estructura tant a nivell estàtic com a nivell de sol·licitacions internes.

Los gemelos digitales aplicados a la industria 4.0 cada vez son más utilizados no solo por las multinacionales si no, por las pequeñas y medianas empresas. Puesto que estos permiten representar y simular un producto, sistema, proceso o servicio físico para predecir su comportamiento antes de que se lleve a cabo su implementación o construcción. Los objetivos del vigente trabajo son, por un lado, generar un diseño óptimo para poner a prueba el gemelo digital una vez acabado. Realizar paralelamente dos estudios de gemelos digitales, uno con Ansys y otro con Ramseries. Aprender a utilizar de manera consistente el Blender, puesto que es necesario implementar animaciones independientes. Obtener los conocimientos necesarios de programación para realizar una correcta interconexión de información entre las distintas plataformas. Realizar una macro en Ansys APDL que permita crear unos archivos compatibles con Python. Realizar una gestión de los datos con Python para poder introducirlos en las plataformas tanto de diseño como de IOT. Por otro lado, es necesario realizar un correcto ensamblaje de toda la información de manera que quede un resultado consistente. Remarcar, que el objetivo final que es presentar un gemelo digital del diseño creado anteriormente. Finalmente, se obtiene un gemelo digital en el que se muestra comprometido con diferentes niveles de agua para los diferentes tanques. En el que se podrá observar cuando se produce el fallo en la estructura tanto a nivel estático como a nivel de solicitaciones internas.

Digital twins applied to industry 4.0 are increasingly used not only by multinationals but also by small and medium-sized companies. Since these allow to represent and simulate a product, system, process or physical service to predict its behavior before its implementation or construction is carried out. The objectives of the current work are, on the one hand, to generate an optimal design to test the digital twin once it is finished. Carry out two studies of digital twins in parallel, one with Ansys and the other with Ramseries. Learn to use Blender consistently, since it is necessary to implement independent animations. Obtain the necessary programming knowledge to carry out a correct interconnection of information between the different platforms. Make a macro in Ansys APDL that allows you to create files compatible with Python. Carry out data management with Python to be able to introduce them into both design and IOT platforms. On the other hand, it is necessary to carry out a correct assembly of all the information so that there is a consistent result. Note that the ultimate goal is to present a digital twin of the previously created design. Finally, a digital twin is obtained showing commitment to different water levels for the different tanks. In which it will be possible to observe when the failure occurs in the structure both at a static level and at the level of internal solicitations.