Tesis profesional presentada por Guillermo Ignacio Téllez Girón Ramírez

Licenciatura en Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Industrial y Mecánica. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Dr. Bülent Umur Kozanoglu Diblan
Vocal y Director: Dr. Wieslaw Switek Wojcik
Secretario: Mtro. Jesús Isaac Valenzuela Caporal

Cholula, Puebla, México a 10 de mayo de 2006.

Resumen

La esencia de esta tesis es la búsqueda de una técnica más sencilla y rápida para el análisis de un catalizador para autos compactos de la compañía Volkswagen AG en Alemania.

Hoy en día los catalizadores son instalados cerca del motor para tener un mejor desempeño en su funcionamiento, así el catalizador logra alcanzar la temperatura óptima para realizar la catálisis en un tiempo más corto. Pero a pesar de este cambio de posición no se ha logrado la máxima eficiencia en este dispositivo, debido a las cargas estático-cíclicas y a los fuertes cambios de temperatura en las que trabaja, que provocan un corto lapso de vida. Es por este motivo que deben ser analizadas estas fuerzas con el método del elemento finito (por sus siglas en ingles FEM). Este tipo de análisis se complica en esta pieza debido a su geometría tan compleja.

En esta tesis se determinará el comportamiento de tensión y elongación dentro de los catalizadores metálicos bajo el efecto de altas temperaturas. Debido a su forma de "panal" es muy complicado modelarlo por computadora y discretizarlo, ya que tendríamos más de 2 millones de grados de libertad. El análisis de tal modelo le lleva a la computadora de dos a tres semanas para realizarlo. Es por esta razón que se buscará la simplificación del análisis para este modelo.

Esta simplificación del análisis se buscará en el modelo, que se cambiará de un modelo de 3-dimensiones a un modelo en 2-dimensiones y se compararán los resultados entre ambos. Para lograr este cambio se buscará la mejor unión entre sus elementos (contenedor, superficie plana y superficie ondulada) dentro de la modelación en el Software, tener el mismo número de elementos discretizados en una de las superficies de los modelos e ingresar datos reales que se realizaran en pruebas de campo en un vehículo de la marca Volkswagen.

Una vez realizada la comparación se determinará si la simplificación para el análisis es la conveniente o no, sus ventajas y desventajas. En base a estos datos se analizarán las fallas y se propondrán modificaciones al fabricante.

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 40 kb)

Agradecimientos (archivo pdf, 11 kb)

Índices (archivo pdf, 29 kb)

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 86 kb)

Capítulo 2. Fundamentos (archivo pdf, 401 kb)

  • 2.1 El Catalizador
  • 2.2 Método del Elemento Finito

Capítulo 3. Condiciones de Frontera (archivo pdf, 318 kb)

  • 3.1 Definición de Contacto
  • 3.2 Propiedades de los Materiales
  • 3.3 Temperaturas
  • 3.4 Distribución de Temperatura

Capítulo 4. Construcción y Análisis Modelo 2D (archivo pdf, 914 kb)

  • 4.1 Preparación del Modelo
  • 4.2 Análisis
  • 4.3 Resultados
  • 4.4 Comparación entre Capas en cada Tiempo

Capítulo 5. Construcción y Análisis Modelo 3D (archivo pdf, 871 kb)

  • 5.1 Preparación del Modelo
  • 5.2 Análisis
  • 5.3 Resultados
  • 5.4 Comparación entre Capas en cada Tiempo

Capítulo 6. Evaluación y Resultados (archivo pdf, 628 kb)

  • 6.1 Intervalos de Tiempo
  • 6.2 Comparación entre los Modelos 2D y 3D

Capítulo 7. Conclusiones (archivo pdf, 14 kb)

Referencias (archivo pdf, 18 kb)

Téllez Girón Ramírez, G. I. 2006. Simplificación del análisis numérico, realizado a un catalizador metálico sometido a esfuerzos térmicos, por medio del cambio de un modelo tridimensional a un modelo bidimensional. Tesis Licenciatura. Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Industrial y Mecánica, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2006.