Optimización de recipientes a presión elaborados con materiales compuestos

Abstract

[ES] El objeto de este trabajo consiste en llevar a cabo un estudio de optimización de la geometría de los recipientes a presión elaborados con materiales compuestos (COPVs), más concretamente de extintores, con la finalidad de hacer un tránsito entre los extintores convencionales fabricados generalmente en acero al carbono y los mencionados realizados por medio de materiales compuestos. De esta manera se consigue una reducción de peso y unas mejores propiedades con respecto a los tradicionales. A lo largo de este documento se explicarán tanto los programas empleados para diseñar y calcular estos recipientes a presión, así como los materiales que los componen, sus propiedades, y ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. Por medio de esta actividad se identificarán aquellos métodos más fiables, para el diseño de complejos recipientes de presión elaborados con materiales compuestos haciendo uso de aplicaciones CAE (Computer Aided Engineering). Estos programas informáticos permiten analizar y realizar simulaciones de los nuevos materiales y productos antes de su proceso de fabricación, para así poder valorar sus características, propiedades, viabilidad, y rentabilidad. Dentro de este tipo de aplicaciones se explorarán aquellas que implementen técnicas como el Filament Winding, ya que esta difiere del cálculo llevado a cabo en materiales convencionales, requiriendo del uso de rutinas específicas y novedosas. A mayores se contempla el diseño de rutinas de optimización de la geometría mediante herramientas matemáticas, lo cual permitirá emplear la cantidad mínima de material obteniendo buenas propiedades. Este resultado es importante dado que los materiales implementados en este proyecto son especialmente gravosos y un ahorro en peso, equivale a una reducción de precio.

[EN] The objective of this work is to carry out an optimization study of the geometry of pressure vessels made of composite materials (COPV), more specifically fire extinguishers, in order to make a transit between the fire extinguishers the conventional ones, generally made of carbon steel, and the aforementioned manufactured with composite materials. In this way you obtain a weight reduction and better properties compared to traditional ones. Throughout This document will explain both the programs used to design and calculate these pressure vessels, as well as the materials that compose them, their properties, and advantages and disadvantages of each of them.