El patrimonio histórico de Agustín de Betancourt : análisis de las aportaciones de la ingeniería civil mediante técnicas CAD/CAE = Agustín de Betancourt's historical heritage : analysis of the contributions to civil engineering through CAD/CAE techniques / Eduardo de la Morena de la Fuente ; director, José Ignacio Rojas Sola
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La presenta tesis doctoral desarrolla una innovadora y original investigación sobre algunas de las aportaciones más importantes de Agustín de Betancourt relacionadas con la ingeniería civil desde el punto de vista de la ingeniería gráfica. Su contenido se estructura en los siguientes capítulos:
El Capítulo 1 expone una aproximación a la figura y obra del genial ingeniero español. Se hace un recorrido somero por su biografía incidiendo en su formación , en las personas que influyeron en ella y en los principales trabajos que llevó a cabo. Asimismo, se ha realizado un especial esfuerzo en ordenar cronológicamente su obra científica y técnica, resaltando aquellas contribuciones cuyo aporte a la ingeniería civil ha sido mayor.
El Capítulo 2 se centra en exponer los materiales y el marco teórico de la metodología aplicada para conseguir los objetivos de la tesis doctoral. En primer lugar, se ha detallado el proceso de diseño asistido por ordenador de cualquier invención ligada al patrimonio histórico técnico desde el material de partida hasta modelo CAD 3D, utilizando para ello, el software Autodesk Inventor Professional 2016 y su herramienta de animación Autodesk Inventor Studio. En segudo lugar, se ha descrito el proceso para la impresión 3D de los modelos estudiados utilizando técnicas de fabricación aditiva. Y en tercer lugar, se ha descrito el proceso de análisis de ingeniería asistida por ordenador (CAE) en orden a realizar el análisis estático de cada una de las invenciones históricas analizadas, utilizando el método de elementos finitos.
El Capítulo 3 presenta los resultados obtenidos al aplicar la metodología descrita en el capítulo 2 sobre las 5 aportaciones más notables de Agustín de Betancourt y Molina, relacionadas con la ingeniería civil: la máquina eólica para desaguar terrenos pantanosos, la máquina para cortas las cañas y otras plantas acuáticas en canales y ríos navegables, el molino de accionamiento hidráulico para la molienda del sílex, la esclusa émbolo buzo y la draga mecánica del puerto de Kronstadt. El estudio independiente de cada una de las invenciones, ha posibilitado obtener un modelo 3D ensamblado y funcional, así como una impresión 3D y un completo estudio de tensiones de von Mises, desplazamientos, deformaciones y coeficiente de seguridad. Así pues, a partir de estos resultados se han obtenido una conclusiones desde el punto de vista de la ingeniería mecánica y de la ingeniería constructiva.
Por último, en el Capítulo 4 se exponen las conclusiones generales, particulares y posibles desarrollos futuros que se desprenden a partir de la presente tesis doctoral. Las conclusiones generales apuntan a la relevancia del trabajo de Agustín de Betancourt y Molina en la ingeniería de la época y en la ingeniería actual, así también sobre la conveniencia y limitaciones de la metodología seguida para el estudio de las invenciones históricas. Por su parte, las conclusiones particulares hacen hincapié en las aportaciones específicas a la ingeniería que hacen cada uno de los ingenios, y finalmente, se proponen tres líneas de investigación para estudios ulteriores en el campo del patrimonio histórico técnico.
INFORME Y AUTORIZACIÓN DEL DIRECTOR
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
ABSTRACT
1. INTRODUCCIÓN: 1.1. Introducción. Entorno de investigación
1.2. Breve reseña de Agustín de Betancourt y Molina
1.3. Su obra científica y técnica
1.4. Aportaciones a la ingeniería civil
1.5. Línea de investigación
1.6. Objetivos de la tesis doctoral
2. MATERIAL Y MÉTODOS: 2.1. Introducción
2.2. Diseño asistido por ordenador: 2.2.1. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Professional 2016: 2.2.2.1. Trabajo sobre la planimetría original y estudio de la memoria
2.2.2.2. Modelado 3D de las piezas y ensamblaje del conjunto
2.2.2.3. Creación de planos de detalle y de conjunto
2.2.2.4. Creación de perspectivas estalladas
2.2.3. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Studio 2016: 2.2.3.1. Creación de una imagen renderizada
2.2.3.2. Creación de una animación
2.3. Fabricación Aditiva (Impresión 3D): 2.3.1. Introducción
2.3.2. Impresoras y materiales utilizados
2.3.3. Proceso de impresión: 2.3.3.1. Preprocesado de piezas y ensamblajes
2.3.3.2. Transformación de elementos a formato STL
2.3.3.3. Dimensionado y posicionamiento
2.3.3.4. Acabado de piezas
2.3.3.5. Montaje o ensamblaje final
2.4. Ingeniería asistida por ordenador
2.4.1. Introducción
2.4.2. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Professional 2016: 2.4.2.1. Preprocesado
2.4.2.2. Asignación de materiales
2.4.2.3. Condiciones de contorno
2.4.2.4. Fuerzas aplicadas
2.4.2.5. Discretización o mallado
2.4.2.6. Resultados
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 3.1. Introducción
3.2. Máquina eólica para desaguar terrenos pantanosos: 3.2.1. Introducción
3.2.2. Diseño asistido por ordenador: 3.2.2.1. Funcionamiento
3.2.3.2. Asignación de materiales
3.2.3.3. Condiciones de contorno
3.2.3.4. Fuerzas aplicadas
3.2.3.5. Discretización o mallado
3.2.3.6. Resultados y discusión
3.2.3.7. Conclusiones
3.2.4. Conclusiones
3.3. Resultados para cortar cañas y otras plantas en canales y ríos navegables: 3.3.1. Introducción
3.3.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la embarcación
3.4.2.3. Modelado del eje vertical pivotante
3.4.2.4. Modelado del sistema de corte: 3.4.2.4.1. Mecanismo de corte para el cabezal de cuchilla doble
3.4.2.4.2. Mecanismo de corte para el cabezal de cuchilla simple
3.4.2.5. Ensamblaje final
3.3.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.3.3.1. Preprocesado
3.3.3.2. Asignación de materiales
3.3.3.3. Condiciones de contorno
3.3.3.4. Fuerzas aplicadas
3.3.3.5. Discretización o mallado
3.3.3.6. Resultados y discusión
3.3.3.7. Conclusiones
3.3.4. Impresión 3D
3.4. Molino de accionamiento hidráulico para la molienda del sílex: 3.4.1. Introducción
3.4.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la estructura impulsora (rueda hidráulica y árbol horizontal)
3.4.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la estructura impulsora (rueda hidráulica y árbol horizontal)
3.4.2.3. Modelado de la estructura de molienda (árbol vertical y sistema molienda)
3.4.2.4. Modelado de la fábrica de ladrillo
3.4.2.5. Ensamblaje final
3.4.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.4.3.1. Preprocesado
3.4.3.2. Asignación de materiales
3.4.3.3. Condiciones de contorno
3.4.3.4. Condiciones de contorno
3.4.3.5. Discretización o mallado
3.4.3.6. Resultados y discusión
3.4.3.7. Conclusiones
3.4.4. Impresión 3D
3.5. Esclusa de émbolo buzo: 3.5.1. Introducción
3.5.2. Diseño asistido por ordenador: 3.5.2.1. Funcionamiento
3.5.2.2. Modelado del canal y la fábrica de ladrillo
3.5.2.3. Modelado de las compuertas superior e inferior
3.5.2.4. Modelado de los engranajes y la viga puente
3.5.2.5. Modelado del sistema contrapeso
3.5.2.6. Modelado del sistema intermedio entre contrapeso y buzo
3.5.2.7. Modelado del buzo
3.5.2.8. Ensamblaje final
3.5.2. Ingeniería asistida por ordenador: 3.5.3.1. Preprocesado
3.5.3.2. Asignación de materiales
3.5.3.3. Condiciones de contorno
3.5.3.4. Fuerzas aplicadas
3.5.3.5. Discretización o mallado
3.5.3.6. Resultados y discusión
3.5.3.7. Conclusiones
3.5.4. Impresión 3D
3.6. Draga mecánica del puerto de Kronstadt: 3.6.1. Introducción
3.6.2. Diseño asistido por odenador: 3.6.2.1. Funcionamiento
3.6.2.2. Modelado del barco y elementos impulsores
3.6.2.3. Modelado de la estructura balancines-cigüeñal
3.6.2.4. Modelado de la estructura de la draga
3.6.2.5. Modelado del sistema de cuchara
3.6.2.6. Modelado del sistema de maniobra y elevación
3.6.2.7. Ensamblaje final
3.6.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.6.3.1. Preprocesado
3.6.3.2. Asignación de materiales
3.6.3.3. Condiciones de contorno
3.6.3.4. Fuerzas aplicadas
3.6.3.5. Discretización o mallado
3.6.3.6. Resultados y discusión
3.6.3.7. Conclusiones
3.6.4. Impresión 3D
4. CONCLUSIONES: 4.1. Introducción
4.2. Conclusiones generales
4.3. Conclusiones particulares
4.4. Desarrollos futuros
BIBLIOGRAFÍA
ÍNDICE DE FIGURAS
ANEXOS: Anexo 1: Publicaciones derivadas de la tesis doctoral
Anexo 2: Planimetría de la máquina eólica para desaguar terrenos pantanos
Anexo 3: Planimetría de la máquina para cortar cañas y otras plantas acuáticas
Anexo 4: Planimetría del molino hidráulico para la molienda de sílex
Anexo 5: Planimetría de la esclusa de émbolo buzo
Anexo 6: Planimetría de la draga mecánica del puerto de Kronstadt.
p. 273-279.
Tesis -- Universidad de Córdoba, 2018
| Localización permanente | Código de barras | Signatura | |
|---|---|---|---|
| Fundación Juanelo Turriano | 11932 | 450.1/34 |
La presenta tesis doctoral desarrolla una innovadora y original investigación sobre algunas de las aportaciones más importantes de Agustín de Betancourt relacionadas con la ingeniería civil desde el punto de vista de la ingeniería gráfica. Su contenido se estructura en los siguientes capítulos:
El Capítulo 1 expone una aproximación a la figura y obra del genial ingeniero español. Se hace un recorrido somero por su biografía incidiendo en su formación , en las personas que influyeron en ella y en los principales trabajos que llevó a cabo. Asimismo, se ha realizado un especial esfuerzo en ordenar cronológicamente su obra científica y técnica, resaltando aquellas contribuciones cuyo aporte a la ingeniería civil ha sido mayor.
El Capítulo 2 se centra en exponer los materiales y el marco teórico de la metodología aplicada para conseguir los objetivos de la tesis doctoral. En primer lugar, se ha detallado el proceso de diseño asistido por ordenador de cualquier invención ligada al patrimonio histórico técnico desde el material de partida hasta modelo CAD 3D, utilizando para ello, el software Autodesk Inventor Professional 2016 y su herramienta de animación Autodesk Inventor Studio. En segudo lugar, se ha descrito el proceso para la impresión 3D de los modelos estudiados utilizando técnicas de fabricación aditiva. Y en tercer lugar, se ha descrito el proceso de análisis de ingeniería asistida por ordenador (CAE) en orden a realizar el análisis estático de cada una de las invenciones históricas analizadas, utilizando el método de elementos finitos.
El Capítulo 3 presenta los resultados obtenidos al aplicar la metodología descrita en el capítulo 2 sobre las 5 aportaciones más notables de Agustín de Betancourt y Molina, relacionadas con la ingeniería civil: la máquina eólica para desaguar terrenos pantanosos, la máquina para cortas las cañas y otras plantas acuáticas en canales y ríos navegables, el molino de accionamiento hidráulico para la molienda del sílex, la esclusa émbolo buzo y la draga mecánica del puerto de Kronstadt. El estudio independiente de cada una de las invenciones, ha posibilitado obtener un modelo 3D ensamblado y funcional, así como una impresión 3D y un completo estudio de tensiones de von Mises, desplazamientos, deformaciones y coeficiente de seguridad. Así pues, a partir de estos resultados se han obtenido una conclusiones desde el punto de vista de la ingeniería mecánica y de la ingeniería constructiva.
Por último, en el Capítulo 4 se exponen las conclusiones generales, particulares y posibles desarrollos futuros que se desprenden a partir de la presente tesis doctoral. Las conclusiones generales apuntan a la relevancia del trabajo de Agustín de Betancourt y Molina en la ingeniería de la época y en la ingeniería actual, así también sobre la conveniencia y limitaciones de la metodología seguida para el estudio de las invenciones históricas. Por su parte, las conclusiones particulares hacen hincapié en las aportaciones específicas a la ingeniería que hacen cada uno de los ingenios, y finalmente, se proponen tres líneas de investigación para estudios ulteriores en el campo del patrimonio histórico técnico.
INFORME Y AUTORIZACIÓN DEL DIRECTOR
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
ABSTRACT
1. INTRODUCCIÓN: 1.1. Introducción. Entorno de investigación
1.2. Breve reseña de Agustín de Betancourt y Molina
1.3. Su obra científica y técnica
1.4. Aportaciones a la ingeniería civil
1.5. Línea de investigación
1.6. Objetivos de la tesis doctoral
2. MATERIAL Y MÉTODOS: 2.1. Introducción
2.2. Diseño asistido por ordenador: 2.2.1. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Professional 2016: 2.2.2.1. Trabajo sobre la planimetría original y estudio de la memoria
2.2.2.2. Modelado 3D de las piezas y ensamblaje del conjunto
2.2.2.3. Creación de planos de detalle y de conjunto
2.2.2.4. Creación de perspectivas estalladas
2.2.3. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Studio 2016: 2.2.3.1. Creación de una imagen renderizada
2.2.3.2. Creación de una animación
2.3. Fabricación Aditiva (Impresión 3D): 2.3.1. Introducción
2.3.2. Impresoras y materiales utilizados
2.3.3. Proceso de impresión: 2.3.3.1. Preprocesado de piezas y ensamblajes
2.3.3.2. Transformación de elementos a formato STL
2.3.3.3. Dimensionado y posicionamiento
2.3.3.4. Acabado de piezas
2.3.3.5. Montaje o ensamblaje final
2.4. Ingeniería asistida por ordenador
2.4.1. Introducción
2.4.2. Entorno de trabajo en Autodesk Inventor Professional 2016: 2.4.2.1. Preprocesado
2.4.2.2. Asignación de materiales
2.4.2.3. Condiciones de contorno
2.4.2.4. Fuerzas aplicadas
2.4.2.5. Discretización o mallado
2.4.2.6. Resultados
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 3.1. Introducción
3.2. Máquina eólica para desaguar terrenos pantanosos: 3.2.1. Introducción
3.2.2. Diseño asistido por ordenador: 3.2.2.1. Funcionamiento
3.2.3.2. Asignación de materiales
3.2.3.3. Condiciones de contorno
3.2.3.4. Fuerzas aplicadas
3.2.3.5. Discretización o mallado
3.2.3.6. Resultados y discusión
3.2.3.7. Conclusiones
3.2.4. Conclusiones
3.3. Resultados para cortar cañas y otras plantas en canales y ríos navegables: 3.3.1. Introducción
3.3.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la embarcación
3.4.2.3. Modelado del eje vertical pivotante
3.4.2.4. Modelado del sistema de corte: 3.4.2.4.1. Mecanismo de corte para el cabezal de cuchilla doble
3.4.2.4.2. Mecanismo de corte para el cabezal de cuchilla simple
3.4.2.5. Ensamblaje final
3.3.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.3.3.1. Preprocesado
3.3.3.2. Asignación de materiales
3.3.3.3. Condiciones de contorno
3.3.3.4. Fuerzas aplicadas
3.3.3.5. Discretización o mallado
3.3.3.6. Resultados y discusión
3.3.3.7. Conclusiones
3.3.4. Impresión 3D
3.4. Molino de accionamiento hidráulico para la molienda del sílex: 3.4.1. Introducción
3.4.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la estructura impulsora (rueda hidráulica y árbol horizontal)
3.4.2. Diseño asistido por ordenador: 3.4.2.1. Funcionamiento
3.4.2.2. Modelado de la estructura impulsora (rueda hidráulica y árbol horizontal)
3.4.2.3. Modelado de la estructura de molienda (árbol vertical y sistema molienda)
3.4.2.4. Modelado de la fábrica de ladrillo
3.4.2.5. Ensamblaje final
3.4.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.4.3.1. Preprocesado
3.4.3.2. Asignación de materiales
3.4.3.3. Condiciones de contorno
3.4.3.4. Condiciones de contorno
3.4.3.5. Discretización o mallado
3.4.3.6. Resultados y discusión
3.4.3.7. Conclusiones
3.4.4. Impresión 3D
3.5. Esclusa de émbolo buzo: 3.5.1. Introducción
3.5.2. Diseño asistido por ordenador: 3.5.2.1. Funcionamiento
3.5.2.2. Modelado del canal y la fábrica de ladrillo
3.5.2.3. Modelado de las compuertas superior e inferior
3.5.2.4. Modelado de los engranajes y la viga puente
3.5.2.5. Modelado del sistema contrapeso
3.5.2.6. Modelado del sistema intermedio entre contrapeso y buzo
3.5.2.7. Modelado del buzo
3.5.2.8. Ensamblaje final
3.5.2. Ingeniería asistida por ordenador: 3.5.3.1. Preprocesado
3.5.3.2. Asignación de materiales
3.5.3.3. Condiciones de contorno
3.5.3.4. Fuerzas aplicadas
3.5.3.5. Discretización o mallado
3.5.3.6. Resultados y discusión
3.5.3.7. Conclusiones
3.5.4. Impresión 3D
3.6. Draga mecánica del puerto de Kronstadt: 3.6.1. Introducción
3.6.2. Diseño asistido por odenador: 3.6.2.1. Funcionamiento
3.6.2.2. Modelado del barco y elementos impulsores
3.6.2.3. Modelado de la estructura balancines-cigüeñal
3.6.2.4. Modelado de la estructura de la draga
3.6.2.5. Modelado del sistema de cuchara
3.6.2.6. Modelado del sistema de maniobra y elevación
3.6.2.7. Ensamblaje final
3.6.3. Ingeniería asistida por ordenador: 3.6.3.1. Preprocesado
3.6.3.2. Asignación de materiales
3.6.3.3. Condiciones de contorno
3.6.3.4. Fuerzas aplicadas
3.6.3.5. Discretización o mallado
3.6.3.6. Resultados y discusión
3.6.3.7. Conclusiones
3.6.4. Impresión 3D
4. CONCLUSIONES: 4.1. Introducción
4.2. Conclusiones generales
4.3. Conclusiones particulares
4.4. Desarrollos futuros
BIBLIOGRAFÍA
ÍNDICE DE FIGURAS
ANEXOS: Anexo 1: Publicaciones derivadas de la tesis doctoral
Anexo 2: Planimetría de la máquina eólica para desaguar terrenos pantanos
Anexo 3: Planimetría de la máquina para cortar cañas y otras plantas acuáticas
Anexo 4: Planimetría del molino hidráulico para la molienda de sílex
Anexo 5: Planimetría de la esclusa de émbolo buzo
Anexo 6: Planimetría de la draga mecánica del puerto de Kronstadt.
p. 273-279.
Tesis -- Universidad de Córdoba, 2018
