APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Aquest Treball Final de Grau té com a objectiu el disseny, desenvolupament i validació d'un sistema de mesura per determinar l'energia específica de tall en una fresadora. Aquest paràmetre és crucial per optimitzar l'eficiència energètica, la qualitat i la sostenibilitat dels processos de fabricació, tot i que mesurar-lo amb precisió presenta un desafiament significatiu. Per abordar aquesta problemàtica, s'ha desenvolupat un sistema que integra un dinamòmetre i un motor en una configuració que permet capturar dades en temps real. Aquest sistema combina un disseny personalitzat amb components fabricats utilitzant tecnologies CAD/CAM. Les peces han estat mecanitzades i muntades per conformar un sistema funcional ajustada a les necessitats reals del taller. El procés de desenvolupament inclou diverses fases: conceptualització i disseny de la màquina, selecció de materials, fabricació de les peces utilitzant màquines-eina com el torn i la fresadora CNC, muntatge i validació experimental del sistema. També s'han dut a terme assajos per analitzar els resultats i verificar la fiabilitat del sistema. Els resultats obtinguts demostren que el sistema és capaç de proporcionar mesures fiables i ajustades a la realitat, permetent optimitzar els paràmetres de mecanitzat. Això contribueix a la millora de l'eficiència energètica i a la reducció dels costos operatius. Aquest projecte representa una contribució significativa a l'àmbit de l'enginyeria mecànica, oferint una eina pràctica per al mesurament i anàlisi de l'energia específica de tall.

Este Trabajo Final de Grado tiene como objetivo el diseño, desarrollo y validación de un sistema de medición para determinar la energía específica de corte en una fresadora. Este parámetro es crucial para optimizar la eficiencia energética, la calidad y la sostenibilidad de los procesos de fabricación, aunque medirlo con precisión representa un desafío significativo. Para abordar esta problemática, se ha desarrollado un sistema que integra un dinamómetro y un motor en una configuración que permite capturar datos en tiempo real. Este sistema combina un diseño personalizado con componentes fabricados utilizando tecnologías CAD/CAM. Las piezas han sido mecanizadas y montadas para conformar un sistema funcional ajustado a las necesidades reales del taller. El proceso de desarrollo incluye varias fases: conceptualización y diseño de la máquina, selección de materiales, fabricación de las piezas utilizando máquinas-herramienta como el torno y la fresadora CNC, montaje y validación experimental del sistema. También se han realizado ensayos para analizar los resultados y verificar la fiabilidad del sistema. Los resultados obtenidos demuestran que el sistema es capaz de proporcionar mediciones fiables y ajustadas a la realidad, permitiendo optimizar los parámetros de mecanizado. Esto contribuye a la mejora de la eficiencia energética y a la reducción de los costos operativos. Este proyecto representa una contribución significativa en el ámbito de la ingeniería mecánica, ofreciendo una herramienta práctica para la medición y análisis de la energía específica de corte.

Aquest estudi investiga la convecció tèrmica entre dues esferes concèntriques en rotació sota diferents valors del Nombre de Rayleigh mitjançant l'anàlisi de Descomposició de Modes Dinàmics (DMD). L'objectiu del projecte és identificar els modes i freqüències dominants del sistema, proporcionant informació clau sobre el seu comportament complex. S'ha emprat un anàlisi DMD per a analitzar conjunts de dades de simulacions, revelant els patrons essencials i l'evolució dels mecanismes de transferència de calor a mesura que augmenta el Nombre de Rayleigh. Els resultats demostren que valors del Nombre de Rayleigh més alts, condueixen a estructures de flux més complexes, passant de règims dominants per conducció a règims dominats per convecció, i introduint un comportament caòtic i més impredictible. Una comparació amb la Descomposició Ortogonal Pròpia Espectral (SPOD) i treballs prèviament publicats, valida els resultats obtinguts amb DMD, destacant la seva eficàcia en la captura de dinàmiques temporals. El treball termina destacant la importància de les tècniques de descomposició modal en l'anàlisi i comprensió de sistemes geofísics, i suggereix direccions per a futures investigacions, com l'augment de recursos computacionals i l'ampliació dels valors del Nombre de Rayleigh.

Este estudio investiga la convección térmica entre dos esferas concéntricas en rotación bajo diferentes valores del Número de Rayleigh mediante el análisis de Descomposición de Modos Dinámicos (DMD). El proyecto busca identificar los modos y frecuencias dominantes del sistema, proporcionando información clave sobre su comportamiento complejo. Se ha empleado un análisis DMD para analizar conjuntos de datos de simulaciones, revelando los patrones esenciales y la evolución de los mecanismos de transferencia de calor a medida que aumenta el número de Rayleigh. Los resultados demuestran que valores del Número de Rayleigh más altos, conducen a estructuras de flujo más complejas, pasando de regímenes dominados por conducción a regímenes dominados por convección, e introduciendo un comportamiento caótico y más impredecible. Una comparación con la Descomposición Ortogonal Propia Espectral (SPOD) y trabajos previamente publicados, valida los resultados obtenidos con DMD, destacando su eficacia en la captura de dinámicas temporales. El trabajo termina destacando la importancia de las técnicas de descomposición modal en el análisis y comprensión de sistemas geofísicos, y sugiere direcciones para investigaciones futuras, como el aumento de recursos computacionales y la ampliación de los valores del Número de Rayleigh.

Este trabajo de fin de grado muestra la aplicación del método de Descomposición Ortogonal Propia (POD) a un estudio de convección térmica en un fluido confinado entre dos esferas concéntricas a diferentes temperaturas y en rotación, modelizando el núcleo exterior de la Tierra. Utilizando un conjunto de datos generados en una investigación previa, se realiza un análisis por reducción de orden, capturando las principales características y los patrones dominantes del sistema. El análisis de los modos POD se realiza con diferentes números de Rayleigh (Ra). Estos valores se han seleccionado, ya que muestran bifurcaciones de doblamiento de periodos, donde un pequeño aumento en el número de Ra duplica el periodo de la onda, y cada uno presenta una dependencia temporal distinta. Los primeros modos capturan los patrones con mayor energía del sistema. A medida que se avanza hacia los modos de orden superior, se producen variaciones específicas de menor energía. Al comparar los resultados de las instantáneas temporales de diferentes duraciones y distintos valores de Ra, se observan algunos patrones dominantes similares, que muestran una estructura de la convección casi idéntica. Sin embargo, también hay algunas diferencias específicas en ciertos modos para algunos valores de Ra. La energía acumulada indica que los primeros 3-5 modos concentran más del 99% de la energía total. Además, se consigue una reconstrucción precisa de la perturbación de temperatura utilizando únicamente los primeros tres modos POD, lo que demuestra la efectividad del método para reducir la dimensión sin perder información. Los resultados obtenidos en este trabajo presentan la importancia y el potencial de este método, demostrando su eficacia para investigaciones que utilizan una gran cantidad de datos como es el campo de la convección térmica. La identificación de los modos dominantes y los resultados obtenidos del sistema muestran que se pueden crear modelos reducidos capaces de representar la dinámica de la convección, evitando tener que resolver todas las escalas y detalles del flujo. Esto permite, por lo tanto, realizar simulaciones más eficientes con grandes cantidades de datos, obteniendo una mejor optimización.

Aquest treball de fi de grau mostra l'aplicació del mètode de Descomposició Ortogonal Pròpia (POD) a un estudi de convecció tèrmica en un fluid confinat entre dues esferes concèntriques a diferents temperatures i en rotació, modelitzant el nucli exterior de la Terra. Utilitzant un conjunt de dades generades d'una recerca prèvia, es realitza un anàlisis per reducció d'ordre, capturant les principals característiques i els patrons dominants del sistema. L'anàlisi dels modes POD es fa per a diferents números de Rayleigh (Ra). Aquests valors s'han seleccionat, perquè mostren bifurcacions de doblament de períodes, on un petit augment en el número de Ra duplica el període de l'ona, i cadascun presenta una dependència temporal diferent. Els primers modes capturen els patrons amb major energia del sistema. A mesura que s'avança cap als modes d'ordre superior, es produeixen variacions específiques de menor energia. En comparar els resultats de les instantànies temporals de diferents durades i diferents valors de Ra, s'observen alguns patrons dominants similars, que mostren una estructura de la convecció gairebé idèntica. No obstant això, també hi ha algunes diferències específiques en uns certs modes per a alguns valors de Ra. L'energia acumulada indica que els primers 3-5 modes concentren més del 99% de l'energia total. A més, s'aconsegueix una reconstrucció precisa de la pertorbació de temperatura utilitzant únicament els primers tres modes POD, la qual cosa també demostra l'efectivitat del mètode per a reduir la dimensió sense perdre informació. Els resultats obtinguts en aquest treball presenten la importància i el potencial d'aquest mètode, demostrant la seva eficàcia per a recerques que utilitzen una gran quantitat de dades com és el camp de la convecció tèrmica. La identificació dels modes dominants i els resultats obtinguts del sistema mostren que es poden crear models reduïts capaços de representar la dinàmica de la convecció, evitant haver de resoldre totes les escales i detalls del flux. Això permet, per tant, realitzar simulacions més eficients amb grans quantitats de dades, obtenint una millor optimització.