Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

1

Análisis de vibraciones aplicado a

componentes automotrices

Martha P. Guerrero Mata

Tania P. Berber Solano

Miguel Amado

Néstor Martínez

AGENDA

UANL

INTRODUCCIÓN

GEOMETRÍA

MALLADO

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

CONDICIONES DE FRONTERA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

UANL 3ER Universidad más grande de México Localizada en Monterrey, NL

• 78 años siendo casa de la ciencia y la cultura.

CIIDIT-UANL

CIDET-FIME

CIIIA-UANL

• Educación

• Servicios de Ingeniería

• Investigación

• UANL es la universidad con mayor tradición en investigación en el norte de México

• 129,000 Estudiantes

• 70,000 Grado

• 5,000 Posgrado

UANL

Optimización de los Procesos de Austenizado y Revenido en el Departamento de Tratamiento Térmico para vigas de chasis

Original

Templada (X10)

Proyecto KATCON Diseño, desarrollo y optimización de convertidores catalíticos mediante el uso de modelos numéricos.

Contorno de temperaturas

Herramientas de diseño y

simulación

Ansys

Abaqus

Deform 3D

Forge

Hyperworks

Pro-Cast

Fluent

Cosmol

Catia

Solid Works

NX

Pro-E

UT, AUSTIN,

TEXAS

USA UNIVERSIDAD

DE BURGOS

UNIVERSIDAD

PAUL SABATIER

La FIME cuenta con una serie de acuerdos internacionales, para la realización de intercambios de profesores y estudiantes, así como la colaboración conjunta en proyectos finales.

ASHRAE FICOSA NORTH

AMERICA

Nuestra institución cuenta con una sólida vinculación con el sector industrial participando en diversos servicios, acorde a las necesidades de la Industria en México.

GEOMETRIA ENSAMBLADA

Un convertidor catalítico o catalizador es

un componente del motor de combustión

interna que sirve para controlar y reducir

los gases nocivos expulsados por el

motor.

Consiste en un filtro cerámico tipo panal

revestido de materiales nobles, el cual

es protegido por diversos componentes

tales como: materiales térmicos y

aislantes, además de cubiertas

metálicas y elementos de sujeción.

GEOMETRÍA COMPLETA DEL SISTEMA

CCDPF

Exhaust Manifold

CCDPF PARTICIONADO

La cubierta térmica contiene también material aislante de 4.5mm de espesor.

ThermalShield

Insulation

Supports

Housing

Converter

ParticlesFilter

Flange

Cones

Número de nodos: 383,398 Número de elementos: 137,908

MALLADO

MALLADO

Convertidor Material : cordieritie Número de elementos : 2,112 Número de nodos : 9,727

Filtro de Partículas Diesel Material : Silicon Carbide Número de nodos: 2,584 Número de elementos: 11,940

MALLADO

Aislante del convertidor Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 2,156 Número de nodos: 14,531

Aislante del Filtro de Partículas Diesel Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 1,020 Número de nodos: 7,480

MALLADO

Cubierta del convertidor Material : AISI 409 Número de elementos: 1,450 Número de nodos: 3,000

Cubierta del Filtro de Partículas Diesel Material : AISI 409 Número de elementos: 1,344 Número de nodos: 9,828

MALLADO

Cono Medio Material : AISI 409 Número de elementos: 4,163 Número de nodos: 4,365

Cono de entrada Material : AISI 409 Número de elementos: 3,671 Número de nodos: 3,825

Cono de salida Material : AISI 409 Número de elementos: 5,982 Número de nodos: 6,085

MALLADO

Cubierta térmica Material : AISI 409 Número de elementos: 6,550 Número de nodos: 6,586

Aislante de la cubierta térmica Material : 3M INTERAM 1600HTE Número de elementos: 10,273 Número de nodos: 10,286

MALLADO

Brackets Material : CAST IRON Número de elementos: 3,303 Número de nodos: 4,920

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

CONDICIONES DE FRONTERA

Análisis de Frecuencias Naturales del sistema

Extracción de los primeros diez modos de vibración del sistema.

Se restringió el bracket y colector de gases en todos sus grados de libertad.

RESULTADOS Modal

Mode Frequency [Hz]

1. 70.85

2. 80.707

3. 110.33

4. 117.4

5. 206.28

6. 256.68

7. 340.91

8. 387.54

9. 439.2

10. 520.05

Comportamiento de resonancia de los

diferentes subsistemas de los automóviles

ANIMACIÓN MODAL

Mode 1 a 70.85 Hz Mode 2 a 80.707 Hz

Mode 3 a 110.33 Hz

ANIMACIÓN MODAL

Conclusiones

• Debido a las capacidades de hardware y software

disponible, se pudo procesar un modelo 3D de un

sistema convertidor catalítico.

• El trabajo presenta los resultados de un análisis modal

en condiciones ambientales. Trabajo se ha desarrollado

en esta misma dirección pero exponiendo el sistema a

condiciones térmicas extremas, a las cuales se

encuentra sometido el sistema en condiciones de uso,

en las cuales se determinó que sus frecuencias

naturales disminuyen conforme la temperatura se

incrementa.

• Este es el primer paso en la mejora y la optimización del

diseño de los sistemas de convertidores catalíticos

utilizando ANSYS como software de análisis numérico.

GRACIAS