Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine

0 Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Carrera Grado de Ingeniería Aeroespacial Dpto. Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Autor: Alberto Raillo Espinosa de los Monteros Tutor: María Gloria del Río Cidoncha Juan Martínez Palacios Sevilla, 2019 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Proyecto Fin de Carrera Grado de Ingeniería Aeroespacial Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Autor: Alberto Raillo Espinosa de los Monteros Tutores: María Gloria del Río Cidoncha Juan Martínez Palacios Dpto. Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2019 Proyecto Fin de Carrera: Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Autor: Alberto Raillo Espinosa de los Monteros Tutor: María Gloria del Río Cidoncha Juan Martínez Palacios El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2019 El Secretario del Tribunal A mis padres Gloria y José Antonio, a mis hermanos María y José Antonio. A Cristina y a Daniel A Alejandro Gónzalez, a Sergio Fernández y a Alican Cafer Gürgen. -i- Resumen Este texto recoge el modelado del Webster Engine, un motor de combustión interna alternativo, que usa gas como combustible. Para la representación de sus piezas en 3D, partiendo de los planos con las dimensiones, se utiliza el programa de diseño asistido por ordenador CATIA, en su versión V5R19. Para el ensamblado de estas, se usa el mismo programa, así como para la representación virtual del mismo. Para el renderizado, se utiliza el programa KeyShot, en su versión 8. Con el fin de introducir el propósito fundamental del trabajo, ya mencionado, se presenta en primer lugar el motor de pistón alternativo, y la evolución histórica que lo ha llevado hasta donde hoy se encuentra. Debido al creciente uso del gas como combustible para este tipo de motores, se dedica un capítulo a analizar las ventajas y desventajas de este combustible. Por último, se presenta una guía detallada de las instrucciones más importantes de los softwares que se van a emplear para realizar el modelado. En el desarrollo del texto, se presentan las piezas del motor modeladas, ensambladas y renderizadas, se explica el método seguido para desarrollarlas y el funcionamiento de las mismas en el conjunto. Más tarde, se presenta el método seguido para la recreación virtual del movimiento. Para cerrar el texto, se analizan los resultados obtenidos, se comparan los programas utilizados con otros diseñados para el mismo propósito y se incluye una pequeña reflexión sobre los posibles avances en el futuro. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 4 • Fix Together ..................................................................................................................................... 53 • Quick Constraint .............................................................................................................................. 53 • Change Constraints .......................................................................................................................... 53 • Move ..................................................................................................................................................... 53 • Manipulation ................................................................................................................................... 53 • Explode ............................................................................................................................................ 54 • Stop manipulate on clash ................................................................................................................. 54 3.1.5. DMU Kinematics ............................................................................................................. 55 • Revolute Joint ....................................................................................................................................... 56 • Prismatic Joint ...................................................................................................................................... 57 • Rigid Joint ............................................................................................................................................. 57 • Point Curve Joint ................................................................................................................................... 58 • Point Surface Joint ................................................................................................................................ 58 • Gear Joint .............................................................................................................................................. 58 3.2. SOFTWARE DE RENDERIZADO 3D Y ANIMACIÓN: KEYSHOT 8 ................................................................ 62 3.2.2. Library ............................................................................................................................. 63 • Materials .............................................................................................................................................. 63 • Colors .................................................................................................................................................... 63 • Textures ................................................................................................................................................ 63 • Environments ........................................................................................................................................ 64 • Backplates ............................................................................................................................................ 65 • Favourites ............................................................................................................................................. 65 3.2.3. Project ............................................................................................................................. 66 • Scene ..................................................................................................................................................... 66 - Properties ......................................................................................................................................... 66 - Position ............................................................................................................................................ 66 - Materials .......................................................................................................................................... 66 ........................................................................................................................................................................ 66 • Material ................................................................................................................................................ 66 • Environment ......................................................................................................................................... 67 • Lighting ................................................................................................................................................. 67 • Camera ................................................................................................................................................. 67 • Image .................................................................................................................................................... 67 3.2.4. Render ............................................................................................................................. 68 • Output .................................................................................................................................................. 68 • Options ................................................................................................................................................. 69 • Queue ................................................................................................................................................... 69 4. WEBSTER ENGINE ....................................................................................................................... 71 4.1. PLANOS ...................................................................................................................................... 71 4.2. MODELADO, ENSAMBLADO Y RENDERIZADO. ..................................................................................... 79 • Chasis ....................................................................................................................................... 79 • Base Plate ............................................................................................................................................. 80 • Side Frame ............................................................................................................................................ 81 • Crankshaft Support ............................................................................................................................... 82 • Main Bearing ........................................................................................................................................ 82 • Crank Oilier Cup .................................................................................................................................... 82 • Cilindro ..................................................................................................................................... 83 • Cylinder Head Frame ............................................................................................................................ 83 • Cylinder ................................................................................................................................................. 84 • Head Gasket ......................................................................................................................................... 85 • Cylinder Oilier ....................................................................................................................................... 86 • Mecanismo Pistón - Biela – Cigüeñal ...................................................................................... 88 • Piston .................................................................................................................................................... 89 • Wrist Pin ............................................................................................................................................... 90 • Connecting Rod ..................................................................................................................................... 91 • Crankshaft ............................................................................................................................................ 92 • Engranajes, Volante de inercia, Leva y Balancín .................................................................... 93 • Flywheel ................................................................................................................................................ 94 • Drive Gear ............................................................................................................................................. 94 • Cam Gear .............................................................................................................................................. 95 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 5 • Exhaust Cam ......................................................................................................................................... 96 • Rocker Arm ........................................................................................................................................... 96 • Ignition Cam ......................................................................................................................................... 97 • Válvula de escape y admisión ................................................................................................. 98 • Valve Blocks .......................................................................................................................................... 99 • Valve Guide ......................................................................................................................................... 100 • Valve ................................................................................................................................................... 100 • Valve Springs ...................................................................................................................................... 101 • Venturi ................................................................................................................................................ 101 • Exhaust Pipe ....................................................................................................................................... 102 4.3. WEBSTER ENGINE ....................................................................................................................... 103 4.4. ANIMACIÓN ............................................................................................................................... 107 • Uniones .................................................................................................................................. 107 • Unión prismática pistón y cilindro ...................................................................................................... 107 • Unión rotatoria pistón y biela ............................................................................................................. 107 • Unión rotatoria biela y cigüeñal ......................................................................................................... 107 • Unión rotatoria cigüeñal y chasis ....................................................................................................... 107 • Unión rígida cigüeñal y engranaje motriz ........................................................................................... 108 • Unión de engranajes motor y de la leva ............................................................................................. 108 • Unión rígida leva y engranaje de la leva ............................................................................................. 108 • Unión punto-curva leva y balancín ..................................................................................................... 108 • Unión rotatoria balancín y chasis ....................................................................................................... 108 • Unión punto-superficie balancín y válvula ......................................................................................... 109 • Unión prismática válvula-bloques y Valve Guide. ............................................................................... 109 • Simulación .............................................................................................................................. 109 • Vídeo ...................................................................................................................................... 110 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................................................ 111 Índice de figuras ............................................................................................................................. 112 Referencias ..................................................................................................................................... 119 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 6 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 7 1. El motor de combustión interna alternativo 1.1. Definición ‘‘Los motores de combustión interna alternativos, también a menudo llamados motor de pistón o motor de émbolo, son motores térmicos en los que los gases generados en la reacción exotérmica resultante de un proceso de combustión empujan un émbolo o pistón en un movimiento alternativo, desplazándolo en el interior de un cilindro y haciendo girar un cigüeñal, obteniendo finalmente un movimiento de rotación.’’ [1]. 1.2. Clasificación Según la forma en la que se produce la renovación de la carga, podemos clasificarlo en motores de ciclo de 2 o 4 tiempos: 1.2.1. Dos tiempos Un motor de dos tiempos, también denominado motor de ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico [2], esto es admisión, compresión, combustión y escape; pero no tiene válvulas, por lo que realiza las diferentes etapas mediante cortes en las paredes de los cilindros denominada lumbreras en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal), de ahí su nombre. En este motor, el aceite del lubricante se agrega directamente junto con el combustible [2], bien mediante mezcla manual en el depósito, o bien mediante mezcla por bomba automática con depósito aparte. A continuación, se detalla lo que sucede en los dos movimientos lineales (tiempos) del pistón: • Primer tiempo o fase de Compresión y Aspiración: El pistón ascendente comprime la mezcla en el cilindro (aire, combustible y aceite, en caso de motor de ciclo Otto o solamente aire, en caso de motor diésel) y simultáneamente se crea un vacío en el cárter. Al final de la carrera del pistón, éste deja libre la lumbrera de aspiración y el cárter debido al vacío, se llena con la mezcla carburada [2]. • Segundo tiempo o fase de Explosión y escape de gases: Mediante una chispa provocada por la bujía (ciclo Otto) o debido a la inyección de combustible con aceite el aire a elevada presión (motor diésel) se incendia la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja el pistón con gran fuerza hacia abajo [2]. En el cárter la mezcla es precomprimida por el pistón descendente [2], en el momento preciso el pistón deja libre el canal de escape o lumbrera de escape en el cilindro por donde salen los gases de escape debido a la presión. Poco después la lumbrera de carga que conecta el cárter con el cilindro se abre y la mezcla pasa al cilindro debido a la precompresión, expulsando los últimos restos de los gases de escape y quedando preparado el cilindro para un nuevo ciclo de dos tiempos [2]. Figura 1. Fases del motor de dos tiempos [3]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 8 1.2.2. Cuatro tiempos Un motor de cuatro tiempos es un motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel, que precisa cuatro carreras del pistón (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico de combustión [4]. En cada una de las cuatro carreras del pistón, se realiza cada una de las cuatro etapas características del ciclo termodinámico, ya mencionado antes. A diferencia del motor de dos tiempos, el motor de cuatro tiempos, cuenta con un cárter de almacenamiento del aceite lubricante [2]. El mantenimiento de los motores de dos tiempos es relativamente barato comparado con los motores de 4 tiempos debido a su sencillez mecánica [2]. No obstante, suele ser necesario con más frecuencia que en los motores de 4 tiempos [2]. A continuación, se detalla lo que sucede en los cuatro movimientos lineales (tiempos) del pistón: • Primer tiempo o admisión: El pistón desciende, se abre la válvula de admisión y esto permite el ingreso al cilindro de la mezcla de aire, en caso de motores diésel y aire y gasolina, en caso de motores de ciclo Otto [4], [5]. Mientras tanto, la válvula de escape está cerrada. • Segundo tiempo o compresión: Al llegar al final de la carrera inferior, el pistón asciende y la válvula de admisión se cierra. Debido a que el escape también continúa cerrado, el pistón comprime la mezcla de aire y combustible [5]. • Tercer tiempo o explosión/expansión: El pistón alcanza el máximo de su recorrido [5]. En los motores de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la explosión de la mezcla, mientras que, en los motores diésel, es ahora cuando se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado [4], que se auto inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón, obteniéndose así el trabajo necesario [4]. • Cuarto tiempo o escape: El pistón nuevamente sube, pero la válvula de escape ya no se encuentra cerrada y los gases de la combustión salen [5]. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo [4]. Figura 2. Fases del motor de cuatro tiempos [4]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 9 1.3. Historia 1.3.1. Antecedentes Algunos de los principios que combinados iban a dar lugar a lo que hoy conocemos como motores térmicos alternativos o de pistón, ya se conocían desde hace tiempo: en la Prehistoria, el pistón de fuego [6], por ejemplo, era una herramienta que se usaba en Asia para prender el fuego, aprovechando la compresión adiabática del aire en un cilindro de madera y un pistón; el sistema biela-manivela [6] se había empleado en un molino de agua romano en un serrería de Hierápolis en el siglo III. Más tarde, alrededor de 670, ya se fabricaba, almacenaba y manipulaba para combate un combustible líquido y peligroso, conocido como fuego griego [6]. Poco después, aparecieron los primeros sistemas de aire forzado por fuelles y válvulas de paso. Además, el uso de la explosión mediante pólvora [6] para mover o lanzar objetos había sido conocido por la cultura china y extendido a otras partes del mundo desde hacía mucho tiempo. Inicialmente, estas explosiones de pólvora se aplicaban de manera directa sobre los objetos que se querían impulsar, técnica que dio lugar a la aparición de las primeras armas de fuego [6]. Más tarde, esta aplicación bélica dio paso a otro tipo de aplicaciones de carácter ingenieril. Entre 1671 y 1674; Denis Papin trabajó para Christiaan Huygens en París [9], en el estudio de la técnica de vacío y de la fuerza que producía la explosión de pólvora en pequeños tubos de hierro y cobre: ‘Novvelles experiences du vuide avec la description des machines qui servent a les faires’ [10] (Nuevas experiencias de vacío, con la descripción de las máquinas que sirven para producirlo). Papin poco tiempo después de la publicación de su estudio [10], se mueve a Inglaterra y se centra en la parte de su estudio más relacionada con el desarrollo de la producción de vapor, muy interesado en artilugios que usaban la presión del aire como fluido de trabajo. Huygens, sin embargo, se interesa más por la potencia mecánica del vapor y en 1678 utiliza por primera vez aire dilatado por una explosión de pólvora en un pequeño cañón para mover mecánicamente un pistón en sentido vertical [10]. Finalizada la combustión, el cilindro volvía a su posición inicial debido al peso y al vacío producido en el tubo tras la expulsión de los gases quemados. Huygens presentó este modelo conocido como Motor de Pólvora o Motor de Huygens en 1680 [10], en el texto de su obra OPERA VARIA: ‘Nova vis movens mediante pulvere nitrato & aëre’ (Nueva Figura 3. Pistón de fuego (izda.) [7] e imagen que representa el Fuego griego (dcha.) [8]. Figura 4. Christiaan Huygens (izda.)[11], ‘Novvelles experiences du vuide avec la description des machines qui servent a les faires’[12] y Denis Papin (dcha)[13]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 10 fuerza motriz mediante pólvora y aire). Diez años más tarde, en su texto ‘Nouvelle manier pour lever l’eau par la force du fev’ (Nueva manera para bombear agua mediante fuerza motriz), Papin reproduce la máquina de Huygens [10], sustituyendo el aire de la combustión por vapor de agua y apuntando así, sin ser consciente, a los inicios de la máquina de vapor, de los que se desvía por otros intereses. En 1698 Thomas Savery [15], desarrolla la primera máquina de propulsión a vapor comercializada que se utilizó en los sectores de la minería y de bombeo de agua pero que aún contaba con ciertas limitaciones. Una mejora considerable de estas limitaciones fue introducida por Thomas Newcomen en 1712 [15], en lo que se conoce como la primera máquina de vapor exitosamente comercializada que proporcionaba una potencia continua. Esta mejora, se basaba en la combinación de la máquina de Savery con la idea de pistón de vapor [15], que Papin había adaptado de Huygens. No obstante, el motor de vapor siguió contando con eficiencia muy reducida y siguió en proceso de mejora durante más de medio siglo, hasta que en 1769 James Watt [15], añadió un condensador a la máquina y permitió desplazar las fábricas de los ríos, movimiento que desencadenó la conocida Revolución Industrial. Figura 5. Opera Varia de Christiaan Huygens [14] y boceto de su motor [10]. Figura 6. ‘Nouvelle manier pour lever l’eau par la force du fev.’ de Papin y boceto de su motor [9]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 11 Figura 8. Funcionamiento de la máquina de vapor de Newcomen [18]. Figura 7. Thomas Savery [16] y dibujo de su máquina de vapor [17]. Figura 9. James Watt [19] y la máquina de vapor [20]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 12 1.3.2. Desarrollo. Nuevo principio motor Es principio del siglo XIX en Niza [6] [21], cuando los hermanos Claude y Nicéphore Niépce se interesan entonces por la puesta a punto de un nuevo principio motor. Este principio, está fundamentado en la utilización de la dilatación del aire en el curso de una explosión [21], idea que ya había utilizado Huygens un siglo antes. Los hermanos Niépce emplean primero como explosivo [21], un polvo constituido por las esporas de una planta (licopodio) que, por ser muy costoso, sustituyen por una mezcla de carbón y resina. Inventan así el primer motor de combustión interna de la historia al que llaman Piréolophore y con el que consiguen navegar por el río Saona. En 1806 redactan un primer informe y el día 20 de julio de 1807 obtienen una patente por duración de diez años extendida por el emperador Napoleón [21]. Sin embargo, debido al coste del combustible [21], no consiguen sacar gran provecho a la patente. En 1816, en sus últimos esfuerzos espolvorean un aceite de petróleo blanco para asemejarlo al polvo del licopodio y obtienen unos resultados similares con un coste muy inferior descubriendo lo que se conoce a día de hoy como la inyección de nafta [21]. Figura 11. Primer plano del Piréolophore [21]. Figura 10. Hermanos Claude (izda.) [22] y Nicephore (dcha.) Niépce [23]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 13 En 1801, Philippe Lebon [24], presenta una patente para un motor de gas con bomba de combustible, e inflamado por un dispositivo eléctrico, pero fallece antes de poder desarrollar correctamente su invención. La idea de Lebon consta de un motor cuya mezcla de aire y gas alumbrado se quema dentro de un cilindro con el objetivo de mover un pistón [25]. Esta idea, es en 1807 aprovechada por François Isaac de Rivaz [25], no obstante, el motor carece de la etapa de compresión y aunque en 1808 [26], se plantea como método para propulsar el primer prototipo de automóvil de combustión interna, aún no rinde lo suficiente como para ser llevado a la práctica, y al igual que el modelo simultáneo de los hermanos Niépce, el invento no prospera comercialmente. En 1816 el reverendo escocés Robert Stirling inventa un motor diseñado para sustituir a la máquina de vapor [27], pero su uso se restringe a aplicaciones domésticas aproximadamente un siglo. En 1820, igual que Rivaz en Francia, pero en Inglaterra [30], el reverendo W. Cecil construye un motor semejante al de Lebon y hace arder una mezcla de combustible de hidrógeno y aire. Cecil, expone un motor provisto de medios para transmitir energía y que es capaz de hacer girar un eje a una velocidad de 60 revoluciones por minuto [30], debido a las explosiones producidas encima de la cabeza del embolo. Figura 12. Robert Stirling [28] y su motor [29]. Figura 13. Philippe Lebon (izda.) [24], dibujo del motor de Rivaz [31] y François Isaac de Rivaz (dcha.) [26]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 20 En 1908, la empresa americana Ford [6], comienza la fabricación del primer automóvil de bajo coste fabricado en serie, el Ford T, que tenía un motor de 4 cilindros. Figura 28. Automóvil Ford T [63]. En 1914 aparecen los primeros motores de arranque eléctrico en automóviles, accionados por baterías eléctricas que ya se habían usado previamente en el alumbrado [6]. Ese mismo año la empresa española Hispano-Suiza fabrica un motor de 8 cilindros en V, que triunfa entre el resto de motores para aviación y con el que serían equipados muchos de los mejores aviones de combate del bando aliado, durante la Primera Guerra Mundial [64]. Entre el principio de la primera guerra mundial y el final de la segunda se realizan grandes avances. Destaca el uso de los gases de escape para accionar otros dispositivos en aviones, que serviría de principio para el motor de reacción, destacan también los motores enfriados por aire Figura 27. Hermanos Wright. (Wilbur izda. y Orville dcha.) [61] e imagen del primer vuelo controlado de la historia [62]. Figura 29. Motor V8 de Hispano – Suiza [64]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 21 [6], el motor de pistón libre del argentino residente en Barcelona Raúl Pateras Pescara, en 1928, el motor de nueve cilindros en estrella patentado al año siguiente, el motor V12 de 1931 o el motor de cuatro cilindros bóxer de 1938 patentado por Volkswagen [6]. 1.3.3. Actualidad En la actualidad, se han producido grandes avances relacionados con la eficiencia de los motores, tanto respecto al consumo como respecto a la durabilidad. Y sigue llevándose esta línea de investigación. La captación de energías renovables, por ejemplo, está provocando, que motores como el de Stirling vuelvan a generar interés dos siglos más tarde [27]. Esto es debido a la alta eficiencia y a la simplicidad para aplicarlos a cualquier fuente de calor. Este motor, ha influenciado en gran medida este trabajo, por ser uno de los motores más sencillos de modelar. Siguiendo esta línea de eficiencia y también relacionado con el motor Webster Engine que se modela, se estudian otras fuentes no convencionales de combustible, como es el gas, a este estado de combustible se le dedica el siguiente capítulo. Figura 30. Motor de pistón libre (izda.) [65] y motor de nueve cilindros en estrella (dcha.) [66]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 22 2. El gas como combustible Se les llama motores de gas a aquellos motores cuyo combustible se encuentra en estado gaseoso en el momento de la combustión. Así, se le llama motor de gas alternativo o de pistón a los motores de gas que utilizan un pistón móvil equipado de un mecanismo biela-manivela para la obtención de energía cinética a partir de la explosión de la mezcla de combustible gas y aire en los cilindros. Los motores de gas son los equipos con el rendimiento de conversión de energía térmica a eléctrica más elevado en la actualidad y producen alrededor de un 14% menos de contaminación de CO2, motivo por el está aumentando su uso en las centrales eléctricas de ciclo combinado, así como en los medios de transporte, entre los que destaca el automovilismo [67]. 2.2. Combustibles gases Actualmente, dependiendo del tipo de gas que se quiera quemar, se usa un tipo de alimentación. Así, podemos clasificar los motores de gas según los tipos de combustible: 2.2.1. Hidrógeno: Es un gas absolutamente limpio. En su combustión con oxígeno solo se produce agua. Es el combustible del futuro [68], pero aún tiene 3 inconvenientes: para disociar el hidrógeno del oxígeno en el agua se consume más energía que la que produce el hidrógeno al quemarse; no se puede conservar licuado, ya que necesita mucha presión o temperaturas muy bajas y en estado gaseoso ocupa mucho volumen; es un gas muy inflamable y precisa de sistemas de seguridad costosos [68]. 2.2.2. LPG o Autogas: El Gas Licuado de Petróleo [68], es el combustible gas de uso más extendido debido a las ventajas que presenta. Se trata de un hidrocarburo producto de una mezcla de gas butano y propano que se obtiene de forma natural en los pozos petrolíferos o bien como subproducto en el refinado del petróleo. Este gas pasa a estado líquido a presiones moderadas [68], lo que le confiere compacidad durante su almacenaje. Su combustión genera vapor de agua y dióxido de carbono [68], que son completamente inocuos, aunque el dióxido de carbono provoca efecto invernadero. 2.2.3. NGV o metano: El Gas Natural Vehicular [68], es también un hidrocarburo por lo que, de su combustión, al igual que de la del LPG, se obtiene CO2 y H2O, y se puede obtener de forma sencilla en la naturaleza. Es más contaminante [68], ya cada molécula de metano produce el mismo efecto invernadero que 3 moléculas de CO2. El empleo de gas natural en vehículos autopropulsados tiene bastantes limitaciones, por lo que no está muy extendido. La principal limitación radica en su baja densidad energética en condiciones ambientales [69], lo que obliga a comprimirlo o a licuarlo. El CNG o gas natural comprimido dota al vehículo de una autonomía modesta, lo que obliga a continuos repostajes; como además el número de estaciones de servicio que pueden suministrar este combustible es actualmente bajo, el radio máximo de desplazamiento está limitado a un entorno próximo a las estaciones de servicio disponibles [69]. El LNG o gas natural licuado, permite una mayor autonomía, pero este gas precisa de muy bajas temperaturas para llevarlo a estado líquido, por lo que es menos frecuente y su uso se restringe a la propulsión de vehículos con gran tonelaje. 2.2.4. Biogás La fermentación anaerobia de materia orgánica origina gases combustibles de bajo poder calorífico [69], pero que aún así pueden ser quemados en una caldera para producir fluidos calientes, o bien tras una depuración pueden ser utilizados en un motor de gas para producir electricidad y algunas veces también calor. El biogás tiene bajo índice de metano por lo que la potencia y el rendimiento en un motor es entre un 8 y 10 % menor que cuando se utiliza gas natural como combustible [69] Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 23 Hay dos orígenes típicos del biogás. El primero es el procedente de vertederos. En este caso se suele producir solo electricidad [69]. El sistema consiste en drenar el vertedero mediante varios sondeos. El gas que se desprende de la fermentación natural de los residuos se aspira, se depura y se quema en el motor [69]. El segundo origen es el gas procedente de la fermentación de lodos de depuradora [69]. En este caso se produce electricidad y el calor del agua caliente y/o los gases de escape se utilizan para mantener la temperatura adecuada en el reactor de fermentación [69]. 2.3. Aplicaciones 2.3.1. Automovilismo El uso más extendido de los motores de gas alternativos es el automovilismo, más allá de la gasolina y del gasóleo, también se puede utilizar gas como combustible que se quema dentro de los cilindros del motor, al igual que se quema la gasolina. El fruto de esa combustión, la energía térmica que se libera, se transforma en energía cinética que hace girar las ruedas del coche. 2.3.2. Generación de energía eléctrica Aparte de la propulsión de automóviles [69], la aplicación industrial mayoritaria de este tipo de motores, es la generación de energía eléctrica y el aprovechamiento térmico de los calores residuales. La energía eléctrica puede ser generada utilizando un alternador accionado por un motor de combustión interna [69]. El uso de gas propano como combustible en estos generadores o motores tiene una serie de ventajas: Alto valor calorífico; combustión limpia y menos contaminante; mantenimiento sencillo y económico equipos; fácil regulación y control de parámetros; una vida más larga de los equipos; intercambio simple de gas propano-natural y facilidad de suministro [69]. • Producción de energía eléctrica con aprovechamiento de la energía térmica. Cuando se dispone de consumos térmicos, lo más eficiente para rentabilizar una planta con un motor de gas es aprovechar el calor residual [69]. Existen diferentes fuentes de calor residual en un motor de gas: la refrigeración de camisas y la primera etapa de refrigeración de aire de admisión (circuito de alta temperatura), la refrigeración de aceite y la segunda etapa del aire de admisión (circuito de baja temperatura) y calor residual en gases de escape [69]. Aprovechando estos diferentes focos de calor es posible generar vapor de alta presión, agua sobrecalentada o calentar aceite térmico [69]. Lo más conveniente es que estos fluidos se utilicen en las proximidades de la zona de generación, para evitar la disipación de energía térmica durante su transporte [69]. • Producción exclusiva de energía eléctrica. A pesar de que la mejor aplicación de los motores alternativos es la generación conjunta de calor y electricidad (cogeneración) [69], hay una serie de instalaciones en que solo se produce electricidad y depende de las condiciones de las plantas de generación: en centrales eléctricas situadas en islas u otras redes continentales pequeñas aisladas, alejadas de los núcleos de población en los que no se dispone de suministro eléctrico; cuando la calidad de la red es baja y se prefiere la generación eléctrica autónoma de la red eléctrica pública o cuando conectado a la red eléctrica pública se busca mayor disponibilidad del suministro eléctrico. 2.3.3. Otras aplicaciones Entre las aplicaciones minoritarias de los motores alternativos de gas están las siguientes: Impulsión de barcos [69], fundamentalmente los que transportan gas natural licuado (LNG). Estos barcos poseen una pequeña planta de regasificación que permite su uso. Accionamiento mecánico de compresores [69], bombas y otros equipos donde se requiera por redundancia respecto al suministro eléctrico o donde éste no exista ya que normalmente se utilizan los motores eléctricos, otras veces las turbinas de vapor, otras (en grandes equipos) las turbinas de gas, y, por último, los motores de gas. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 24 2.4. Características Un motor de gas es básicamente uno de gasolina convencional [68], es decir, debe operar con Ciclo Otto y lo único que cambia es el sistema de alimentación. Así, cualquier motor de gasolina puede quemar gas [68], pero no es lo mismo inyectar un líquido pulverizado que un gas. Por eso, a la hora de adaptar motores diseñados para funcionar con gasolina lo que hay que tener en cuenta es que, a diferencia de la gasolina, el gas carece de la capacidad de engrase y refrigeración, por lo que precisa de equipos de apoyo adicionales para evitar averías. En los motores antiguos [68], diseñados para funcionar con gasolina con plomo, pueden necesitarse unos asientos especiales para las válvulas y una junta de culata específica para solventar este problema o bien puede añadirse un depósito con un lubricante que se inyecta junto al gas en los cilindros. En los motores modernos, sin embargo, no suele ser necesario ninguna modificación [68]. Por los motivos que hemos visto antes [68], un motor diseñado para quemar gas, no tiene porque funcionar exclusivamente con gas, sino que en este caso puede hacerlo indistintamente con gas y gasolina, sin necesidad de equipos adicionales. Sin embargo, si no se realiza ninguna modificación como las comentadas, por lo general será mejor en cuestiones de rendimiento y vida útil utilizar el combustible para el que está diseñado el motor [68]. El gas natural como carburante se usa en los motores de combustión interna al igual que se utilizan los carburantes líquidos como la gasolina o el diésel. Por ahora, ésta es la principal alternativa al petróleo, principal compuesto tanto de la gasolina como del diésel. Existen diferencias importantes entre los motores a gas y los motores de gasolina o diésel: en primer lugar [70], los ciclos de reacción son más cortos en los motores a gas, ya que para que un motor a combustión interna inicie su ciclo de arranque, debe crearse una mezcla entre el aire y el combustible. En el caso de los motores a gas, este último ya se encuentra mezclado al llegar a los cilindros, mientras que los combustibles líquidos deben ser inyectados previamente a presión en la cámara de combustión [70]. Otra distinción es que los motores en los motores diésel la mezcla se enciende debido a la presión y temperaturas existentes en la cámara de combustión, mientras que los motores a gas necesitan energía externa para producir la reacción de combustión [70], que es normalmente realizada por una bujía, como se hace en los motores de gasolina, sin embargo, esta ignición por bujía suele ser mucho más rápida que en motores a gasolina, y se produce haciendo uso de un volumen constante. Así, como se ha comentado, la transformación de un motor de gasolina a uno a gas es bastante sencilla, ya que el funcionamiento es prácticamente el mismo. Por el contrario [67], los motores con ciclo Diesel deben ser transformados a ciclo Otto cuándo se quiere que aquellos funcionen con gas. Además [70], aunque la presión media efectiva es mayor en la actualidad en los motores diésel o a gasolina, con las nuevas tecnologías existentes, los motores a gas están igualando sus valores a los de los motores de gasolina, mejorando su rendimiento de manera notable, por lo que cada día, los motores de combustión interna a gas, tienen menos diferencias y más ventajas sobre los motores tradicionales de combustibles fósiles líquidos. Se sintetizan a continuación algunas de estas ventajas que presentan estos motores a gas y con ellas también sus desventajas. 2.4.1. Ventajas • Limpieza Ambos son hidrocarburos, por lo que de su combustión se obtiene agua y CO2, pero la gasolina es una molécula mucho más compleja [68], y contiene gran cantidad de impurezas que producen subproductos tras la combustión. Algunos de esos residuos son gaseosos y contribuyen a la contaminación del ambiente [68]. Otros, son sólidos y se van depositando en los asientos de válvula, cabeza de los pistones, conductos de admisión y escape, mezclándose con el aceite provocando un aumento de la fricción al rozar, arañando las paredes del cilindro y una reducción cada vez mayor del rendimiento, debida a la obstrucción de los conductos de admisión y escape [68]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 25 Por estos motivos, puede afirmarse que la combustión del gas es mucho más limpia que la de la gasolina. • Coste por revolución Su coste por revolución mucho menor que el resto de combustibles [68], es actualmente, con mucha diferencia, la forma más eficaz de reducir el gasto, debido a un combustible un 40% más barato. Para el caso de los automóviles, la amortización del sistema de alimentación del motor por gas, se produce en unos 25.000 km [68]. • Ventajas fiscales Gracias a que es el combustible fósil menos contaminante [67], los motores a gas disfrutan de ciertos beneficios e incentivos fiscales. La política solidaria con el medio ambiente proporciona ayuda tanto a empresas que incluyen este tipo de sistemas menos contaminantes, como a particulares, consistentes en ayudas económicas en la adquisición de coches que incluyen estos sistemas o en la modificación de motores con combustibles convencionales a motores gas. 2.4.2. Desventajas • Pérdida de potencia. En primer lugar, el motor de gasolina está diseñado para quemar este carburante, por lo que su rendimiento óptimo es con ese combustible [68]. En segundo lugar, el poder energético del gas es algo menor que el de la gasolina lo que hace que existan pérdidas de rendimiento que suelen estar entre el 5% y el 10%, mayores cuanto mayor es el motor [67]. Por esto, en los motores con sistema de gas y gasolina conjuntos, los fabricantes recomiendan usar la versión gas para encender el motor y a bajas revoluciones para luego cambiar automáticamente a la opción gasolina [67]. Lo que disminuye el ahorro de combustible, minimiza la pérdida de potencia y no afecta tan perjudicialmente al medio ambiente como el uso exclusivo de la gasolina. • Consumo. El motivo es el mismo que el señalado anteriormente por la pérdida de rendimiento. En cualquier caso, el aumento de consumo es de sólo un 5% o un 7% [68], mientras que la diferencia de precio entre los combustibles es de más del 40%. • Infraestructura y almacenaje. En el caso de vehículos, aún se cuenta con pocas estaciones de servicio en algunos países [67]. Además, la conversión de gasolina a gas requiere la instalación de un segundo depósito en un espacio limitado siendo el cilindro de carga de gran tamaño [67]. Además, uno de sus aspectos críticos en su almacenaje es, que estamos tratando con un gas o líquido, altamente inflamable a elevadas presiones [67]. Sin embargo, la seguridad de este sistema ha alcanzado tal nivel, que es tan seguro como un motor de gasolina [67]. 2.4.3. Conclusiones Podemos decir entonces, que los motores de gas presentan grandes ventajas mecánicas: como eliminación de las detonaciones o cascabeleo [67], aumento de la vida útil del aceite, aumento de la vida útil del motor, mayor durabilidad de las bujías, períodos de mantenimientos más largos; medioambientales; menor contaminación, combustible limpio (menos CO2); económicas ahorro en combustible entre un 40% y 55%. La realidad es que un motor de combustión interna que utiliza gas, en general, ve alargada su vida útil, contando con una mayor tasa de rendimiento por kilómetro, lo que los hace que una opción más económica que el uso de gasolina o diésel. Eso sí, como aún es un sistema en continuo desarrollo, aún hay que pasar revisiones periódicas cada cierto tiempo conforme a la normativa vigente, para garantizar siempre la máxima seguridad. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 26 3. Software 3.2. Diseño asistido por ordenador: CATIA V5 Para el desarrollo del presente trabajo se ha usado el software de diseño y fabricación CATIA, (computer-aided three dimensional interactive application) realizado por Dassault Systèmes. En concreto se ha usado la versión quinta (V5) en su versión modificada de 2008 (R19). Figura 31. About de CATIA V5R19 Las líneas de este capítulo están dedicadas a introducir los comandos principales de la versión mencionada de este software, que se han usado para el diseño del modelo objetivo del trabajo, que se presentará en los capítulos siguientes. Una vez ejecutado el programa aparece la pantalla principal. En la pestaña Start del margen superior podremos acceder a los diferentes módulos del programa. En este texto, se va a tratar exclusivamente el módulo Mechanical Design, por ser el único utilizado. Éste, además se divide en submódulos o entornos de trabajo, al igual que antes, no todos van a ser tratados. Así se defininen a continuación con gran lujo de detalles los entornos de trabajo Part Design y Sketcher; y se comentan algunos rasgos utilizados de los entornos Assembly y Wireframe and Surface Design. Figura 32. Pantalla de inicio de CATIA V5R19 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 27 Figura 33. Menú desplegable de la pestaña Start de CATIA Figura 34. Menú desplegable de la pestaña Mechanical Design de CATIA. De las instrucciones que encontramos en el menú principal de CATIA y nos acompañan en todos los entornos de trabajo podemos destacar la barra de herramientas View, que nos ayuda a movernos en el espacio y a optar a las diferentes vistas de las piezas. Figura 35. Barra de herramientas View Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 28 Otra herramienta fundamental, es el árbol de CATIA, presente en la esquina superior izquierda por defecto en el entorno de CATIA. En el quedan registradas todas las órdenes que se van ejecutando, con un proceso jerárquico y a través de él podemos modificarlas o eliminarlas. Figura 36. Aspecto Árbol de modelado de CATIA para una pieza diseñada 3.1.1. Sketcher Es el módulo básico para cualquier creación en CATIA. En el se realizan dibujos 2D a partir de los cuales se consiguen luego cuerpos en tres dimensiones. Es fundamental el dominio de este módulo para cualquier diseño, por muy básico que sea. Para usar esta herramienta, como se muestra, a través del menú{ de la parte superior del programa: Start à Mechanical Design à Sketch O desde el icono Sketch de la barra de herramientas si el entorno de trabajo lo permite. Después de seleccionar la herramienta y antes de acceder al entorno de trabajo, se tiene que seleccionar del entorno 3D de CATIA el plano en el que realizar el dibujo. Para poder salir de Sketch, hay que utilizar el botón , diseñado para esto que encontramos en la barra de herramientas. Si salimos y pasamos de nuevo al entorno 3D, aparece guardado por defecto en el árbol principal de CATIA lo que se haya dibujado. Se podrá acceder de nuevo a través del árbol. Si se vuelve a acceder al entorno Sketch como se describió al principio, se crea un dibujo independiente del anterior, aunque se haga sobre el mismo plano. Dentro del Sketch, contamos con Smartpick, sistema de detección automática de relaciones entre elementos dibujados. Según se mueve el cursor, el programa detecta automáticamente relaciones como paralelismo, tangencia o coincidencia de puntos, que nos ayudan a la hora de dibujar nuestro modelo. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 29 • Sketch tools En esta barra de herramientas aparecen más opciones para los comandos del Sketch seleccionados en caso de que los haya, así como las coordenadas del Sketch para la creación de perfiles. Además, tiene unos comandos propios que se describen a continuación: Grid Muestra una rejilla en el entorno de trabajo. Esta rejilla se puede configurar en la pestaña Tools/Options de la barra superior [71]. Snap to Point Restringe la colocación de puntos a las intersecciones de la rejilla de la opción Grid [71]. Construction/ Standard Elements Es un botón de selección, cuando está en azul, los elementos dibujados son Standard, y constituyen el perfil que posteriormente utilizaremos para generar nuestro sólido, cuando está en naranja, los elementos dibujados son Construction, que servirán como elementos auxiliares para dibujar el perfil y que no aparecerán en el sólido, por lo que son representados en línea discontinua [71]. Geometrical Constraints Cuando está seleccionado las restricciones geométricas que detecta Smartpick son generadas automáticamente [71]. Dimensional Constraints Cuando está seleccionado, las restricciones dimensionales o cotas son generadas automáticamente [71]. • Profile Figura 38. Barra de herramientas Profile. En esta barra de herramientas contamos con las órdenes necesarias para dibujar el perfil. Se describen brevemente las herramientas, sin incluir las variaciones de estos comandos que aparecen en la barra Sketch Tools cuando los tenemos seleccionados [71]. Figura 37. Barra de herramientas Sketch tool (arriba) y Sketch Tool con comando Profile seleccionado (abajo). Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 36 Esta barra de herramientas es la más importante de este entorno ya que con ella se consigue la generación de los sólidos característicos del Part Design mediante la manipulación de los perfiles ya descritos que habíamos obtenido mediante el Sketcher [71]. Desplegable Pads Figura 56. Desplegable Pads Pad La herramienta Pad permite la extrusión de perfiles. El perfil a extruir se indicará bien seleccionando un perfil previamente dibujado; o bien, accediendo a la pestaña Sketch, tras seleccionar Pad y dibujando el perfil sobre la marcha [71]. En la ventana de diálogo de la herramienta, se definirá el primer límite, seleccionando el tipo de extrusión (Type) entre las posibles opciones y definiendo la longitud y dirección de extrusión. En More, optamos a la definición de un segundo límite. Con la opción Thick seleccionada, podremos extruir perfiles abiertos, además desactivando la opción Normal to Profile tendremos la posibilidad de indicarle otra dirección de extrusión distinta a la normal al plano que contiene el perfil [71]. Figura 57. Ventana de diálogo Pad Definition. Figura 58. Ejemplificación del comando Pad a partir del perfil de la Figura 49. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 37 Drafted Filleted Pad Esta herramienta, permite extrusionar un perfil mediante un ángulo de desmoldeo para sus caras (draft angle) y el redondeo de todas sus aristas [71]. En la ventana de diálogo, debemos indicar la longitud de extrusión, así como donde comienza la extrusión. Además, se debe indicar el plano que hace las funciones de elemento neutral, es decir, aquel que permanece sin variaciones tras aplicar el ángulo de desmoldeo [71]. Multi Pad Se utiliza para extruir un perfil formado por estructuras cerradas, a cada una de las cuales se le desea dar una altura distinta. Seleccionando esta orden, aparece un cuadro con cada una de las estructuras, así como el perfil exterior. Para cada uno de estos cuadros, se define la extrusión. Seleccionando More, se dispone para cada cuadro con las opciones de las que disponía el comando Pad por sí solo [71]. Desplegable Pockets Figura 59. Desplegable Pockets. Es opuesto al Desplegable Pads, previamente descrito. En este caso en vez de crear material en la medida seleccionada, se elimina. Posee los comandos equivalentes con las mismas opciones, ya descritas para Pad [71]. Pocket Drafted Filleted Pocket Multi-Pocket Shaft Sirve para crear un cuerpo mediante la revolución de un perfil cerrado. Se debe seleccionar el perfil a revolucionar y el eje de giro e introducir los valores angulares de inicio y fin. Además, se puede dar un espesor al perfil que se va a revolucionar activando el cuadro de Thick Profile [71]. Figura 60. Ejemplificación del comando Shaft a partir del perfil de la Figura 49. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 38 Groove Es la herramienta contraria a Shaft. Funciona igual y cuenta con las mismas opciones, pero en lugar de añadir material en el giro, lo resta [71]. Hole La herramienta Hole se utiliza para crear diferentes tipos de agujeros en sólidos. Para utilizarla, hay indicar la cara de un sólido donde posicionar el agujero en dirección normal a la superficie. Para definir la posición exacta del agujero se debe seleccionar el cuadro Positioning Sketch de la ventana de comando. Así, se accede a un Sketch donde podremos posicionar correctamente el punto con las herramientas de Constraints [71]. La ventana de comando para la definición del agujero cuanta con tres pestañas secundarias. La primera, Extension, se utiliza para definir el diámetro, la dirección y la profundidad del agujero. Desactivando el icono Normal To Profile puede darse una dirección de taladrado distinta a la normal al plano. En la segunda pestaña, Type, encontramos una selección de los diferentes tipos de agujero. Con la tercera pestaña, Thread Definition, se puede definir al detalle el roscado de los agujeros [71]. Figura 61. Las tres pestañas diferentes de la ventana de diálogo Hole Definition. Figura 62. Ejemplificación comando Hole para agujero seleccionado en figura 61, con sólido de la figura 58. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 39 Rib Permite crear un sólido barriendo un perfil seleccionado a lo largo de una curva que sirve de guía y que se encuentran en Sketchers diferentes. Con la opción Thick Profile pueden barrerse perfiles abiertos a los que se les da un espesor. El tipo de barrido disponible se seleccionará en Profile Control [71]. Slot Es la herramienta contraria a Rib. El funcionamiento es el mismo que para Rib y cuenta con las mismas opciones, pero en lugar de crear material mediante el barrido de un perfil, lo elimina [71]. Loft Herramienta que permite crear acoplamientos sólidos entre diferentes secciones siguiendo unas curvas guías. Puede indicarse una espina que hace que las secciones recorran las curvas guías formando siempre un ángulo de 90 grados con ésta [71]. Remove Loft Es la herramienta contraria a Loft. El funcionamiento es el mismo que para Loft y cuenta con las mismas opciones, pero en lugar de crear material siguiendo las curvas guías, lo elimina [71]. • Dress-Up Features Figura 64. Barra de herramientas Dress-Up Features. Desplegable Fillets Figura 65. Desplegable Fillets. Figura 63. Ejemplificación comando Rib con perfil de la Figura 49. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 40 Edge Fillet Esta herramienta permite redondear las aristas de sólidos, indicando estás, así como su radio de redondeo. Si se escoge el tipo de propagación Minimal se redondea la arista seleccionada, pero si se selecciona e Tangency el redondeo se propaga por las aristas contiguas a la seleccionada [71]. Variable Radius Fillet Permite crear un redondeo de radio variable en una arista. Los puntos en los que queremos definir diferentes radios para redondear deben dibujarse en el borde y seleccionarse dentro del cuadro de diálogo para ingresar nuevos valores [71]. Face-Face Fillet Permite crear redondeos en los bordes comunes entre las caras seleccionadas. Simplemente hay que seleccionar las caras entre las que desea crear el redondeo y definir el radio. También se puede definir un elemento límite, como un plano, un punto o una superficie [71]. Tritangent Fillet Se utiliza para redondear entre dos caras eliminando una tercera cara que hace de conexión entre ambas [71]. Figura 66. Ejemplificación de comando Edge Fillet en sólido de la Figura 62. Figura 67. Ejemplificación de comando Tritangent Fillet en sólido de la Figura 66. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 41 Chamfer Esta opción crea chaflanes en las aristas que se seleccionen de un sólido. Existen dos métodos para definir el chaflán. El primero es indicar la longitud desde la arista en dirección normal a ésta y el ángulo del chaflán. En el segundo método, se indican las dos longitudes sobre las caras [71]. Desplegable Draft Draft Angle Permite crear desmoldeos o inclinaciones en las caras de sólidos. Primero hay que indicar el ángulo de desmoldeo en la casilla Angle del cuadro de diálogo. A continuación, se seleccionan las caras de aplicación y por último se indica un plano neutral y cuya intersección con la cara seleccionada para el desmoldeo no va a sufrir ningún cambio de inclinación [71]. Draft Reflect Line Permite el desmoldeo de una cara circular mediante la reflexión de una línea que forma un cierto ángulo con la dirección de extracción (Pulling Direction) que le damos para el desmoldeo. Esta línea de reflexión es una línea neutral en el sólido final [71]. Variable Draft Herramienta diseñada para crear el desmoldeo con ángulo variable de caras. Para ello hay que señalar los puntos sobre la arista donde se desee definir un nuevo ángulo de desmoldeo, seleccionar la cara a inclinar, y el Neutral Element. El resto del cuadro de diálogo es similar al de los comandos vistos anteriormente [71]. Shell Figura 68. Ejemplificación comando Chamfer con sólido de la Figura 67. Figura 69. Ejemplificación de comando Draft Agle en sólido de la Figura 68. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 42 Es la herramienta para vaciar un sólido. Es suficiente seleccionando las caras a eliminar en Face To Remove y definiendo el espesor hacia dentro y hacia fuera que se desea para el resto de las caras [71]. Thickness Con este comando puede aumentar o disminuir el volumen de una pieza extruyendo algunas de sus caras. Simplemente seleccione las caras para engrosar o disminuir su volumen e indique la cantidad positiva o negativa necesaria [71]. Thread/Tap Es la herramienta para crear roscas en cilindros y agujeros. En el cuadro de diálogo, especificar la cara lateral donde va a ir la rosca y el límite a partir del cual empieza, finalmente, definir el tipo de rosca, profundidad, diámetro y paso [71]. Figura 71. Ventana de diálogo comando Thread/Tap. • Transformation Features Figura 72. Barra de herramientas Transformation Features. Desplegable Transformation Figura 73. Desplegable Transformation. Figura 70. Ejemplificación de comando Shell en sólido de la Figura 69. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 43 Translation Se utiliza para desplazar un cuerpo (body) en el espacio. La translación afecta al cuerpo completo. Hay que seleccionar la dirección de translación y definir su distancia. Existen tipos diferentes de translación según la dirección, la distancia, el punto de inicio, el punto final o las coordenadas [71]. Figura 74. Ejemplificación comando Translation. Rotation Permite rotar un sólido, afectando como el comando anterior al body entero. Se define el eje de rotación y el ángulo que se desea girar la pieza [71]. Figura 75. Ejemplificación comando Rotation. Symmetry Refleja el body completo de manera simétrica, eliminando la posición previa. El elemento que define la simetría puede ser una línea, un punto, una cara, un eje o un plano [71]. Figura 76. Ejemplificación comando Symmetry. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 44 Mirror Refleja el body completo de manera simétrica, pero conserva también la posición previa. En este caso, la simetría no afecta a todo el cuerpo, sino únicamente al objeto seleccionado. La simetría generada pasa a formar parte del body que se refleja [71]. Desplegable Patterns Figura 77. Desplegable Patterns. Rectangular Pattern Se utiliza para crear patrones en malla rectangular mediante la repetición de un body u objeto. Primero se indica el objeto a copiar en matriz (Object to Pattern), a continuación, se selecciona la primera dirección de propagación de la matriz. En el botón Second Direction se define la segunda dirección de la rejilla. Existen varias formas de definir la rejilla dentro del cuadro Parameters: Instance(s) & Length, Instance(s) & Spacing y Spacing & Length [71]. Circular Pattern Se utiliza para crear patrones en malla circular mediante la repetición de un body u objeto. Primero se indica el objeto a copiar en matriz (Object to Pattern), a continuación, se selecciona la dirección axial de referencia y la segunda dirección (Crown Definition) la que se puede definir el número de instancias que se quieren a lo largo del radio. Existen varias formas de definir la rejilla dentro del cuadro Parameters: Instance(s) & total angle, Instance(s) & angular spacing, Angular spacing & total angle y Complete Crown [71]. User Pattern Permite al usuario crear su propia rejilla mediante la repetición de un elemento ocupando las posiciones definidas mediante una nube de puntos dentro de un Sketcher [71]. Scaling Para dimensionar una pieza indicando una dirección de referencia y el ratio de cambio [71]. Figura 78. Ejemplificación comando Circular Pattern. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 45 • Surface-Based Features Figura 79. Barra de Herramientas Surface-Based Features. Split La herramienta Split se usa para cortar un sólido por un plano, cara o superficie. Se debe seleccionar el elemento por el cual se quiere cortar el sólido que ha de estar dentro del cuerpo activo. Una vez que se indica el elemento de corte, aparece una flecha naranja que indica la parte del sólido que se va a mantener [71]. Thick Surface Para crear sólidos dando grosor a una superficie. Hay que seleccionar la superficie a partir de la cual se quiere obtener el sólido y darle los grosores deseados en una y otra dirección [71]. Close Surface Para cerrar superficies convirtiéndolas en sólidos. La superficie tiene que ser única y en caso de ser más de una, deben unirse previamente. Se permite también crear el sólido de una superficie que no esté cerrada completamente siempre que la zona abierta corte por un plano [71]. Sew Surface Esta herramienta permite añadir una superficie a un sólido sumando o restando material donde sea necesario [71]. • Boolean Operations Figura 81. Barra de herramientas Boolean Operations. Figura 80. Ejemplificación comando Split en sólido de la Figura 70. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 52 Contact Constraint Fuerza el contacto entre dos superficies planas [71]. Offset Constraint Restricción de paralelismo, que permite definir una distancia entre las partes de los dos elementos seleccionadas para la restricción. Es similar a Contact, pero definiendo la distancia, Contact sería un Offset con cero como distancia [71]. Angle Constraint Permite definir los ángulos entre dos elementos, cuenta con los comandos rápidos Paralelism, cuando el ángulo es igual a cero y Perpendicularity, cuando el ángulo es igual a 90 grados. Para el resto de ángulos mantener la opción Angle seleccionada en la ventana de diálogo [71]. Figura 96. Ejemplificación ensamblado de un eje en su orificio usando el comando Coincidence Constraint. Figura 97. Ejemplificación ensamblado de dos caras colindantes mediante el uso del comando Contact Constraint. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 53 Figura 98. Ventana de diálogo Angle Constraint. Fix Component Permite fijar un componente al espacio de forma que el resto de componentes se mueven alrededor del mismo [71]. Fix Together Permite fijar dos componentes entre sí, no permitiendo la definición de ninguna otra restricción entre estos [71]. Quick Constraint Para la aplicación de restricciones complejas previamente definidas [71]. Change Constraints Para la sustitución de una restricción ya definida por otra diferente que sea compatible con los elementos. Seleccionando la orden aparece una ventana de diálogo desde la que operar [71]. • Move Con esta barra de herramientas pueden manipularse las piezas del Project que esté activado [71]. Figura 99. Barra de herramientas Move. Manipulation Con esta herramienta, en la ventana de comando, aparecen los ejes, los planos y los giros. Seleccionando uno de ellos y usando el ratón el usuario puede mover la pieza con las condiciones seleccionadas [71]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 54 Figura 100. Ventana de diálogo Manipulation. Con la opción With respect to constraints seleccionada, solo podrán realizarse los movimientos que no estén impedidos por una restricción previa, lo que permite una manera sencilla de comprobar que las restricciones estén bien impuestas. Si la desactivamos, podemos mover la pieza deseada en todos los ejes. Mediante el comando Update, volverá a una posición cercana en la que cumpla las restricciones [71]. Explode Permite la visualización de los elementos separados respecto a sus restricciones, pero semiordenados. Primero se selecciona un elemento que permanecerá fijo, luego los que se moverán. Por último, puede ajustarse el tanto por uno de nivel de explosión, 1 sería la posición más alejada y 0 sería cumpliendo todas las condiciones. Es una herramienta muy útil para visualizar todas las piezas del conjunto y hacerse una idea esquemática de como van colocadas [71]. Figura 101. Ejemplificación comando Explode y su ventana de diálogo. Stop manipulate on clash Impide la colisión de objetos cuando utilizamos la herramienta Manipulate con el botón de With respect to constraints activado [71]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 55 3.1.5. DMU Kinematics Para la recreación virtual, se ha utilizado el módulo DMU Kinematics de CATIA. Para acceder a este módulo, a través del desplegable principal: Start à Digital Mockup à DMU Kinematics Figura 102. Desplegable con acceso al entorno de trabajo DMU Kinematics La mejor manera de proceder es ensamblando primero el conjunto en el módulo de ensamblaje ya explicado de forma que las piezas se encuentren en una de las posiciones del recorrido que va a seguir, a ser posible en la posición inicial o final, aunque se puede modificar si se desea antes saltando entre un módulo y otro. Una vez el conjunto está ensamblado y nos encontramos en el módulo DMU Kinematics, creamos un nuevo mecanismo en el comando Assembly Constraint Conversion seleccionando New Mechanism en la ventana de comando que se abre. Figura 103. Ventana Assembly Constraints Conversion Figura 104. Ventana nuevo mecanismo Cada mecanismo, representa un movimiento generado de forma independiente, de manera que en todas las piezas con una relación de movimiento entre ellas se establecen uniones pertenecientes al mismo mecanismo. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 56 Para la recreación virtual, podemos usar la herramienta Converting Constraints into Joints, que convierte las restricciones del ensamblado en uniones del mecanismo. Para mecanismos más complejos, el resultado deseado se obtiene haciéndolo de forma manual, que será como se hará en este trabajo. Una vez que nuestro mecanismo está creado, lo recomendable es desactivar las restricciones o Constraints del ensamblaje, para evitar confundirlas y que interfieran con las nuevas restricciones que van a aparecer como consecuencia de las uniones del mecanismo. No se pueden desactivar antes de crear el mecanismo porque sino salta un mensaje de advertencia por el que se impide realizar un mecanismo sin restricción. Figura 105. Aviso de falta de restricciones Para desactivar las restricciones, en el árbol las seleccionamos y damos botón derecho, pulsamos Selected objects y botón Desactivar. Una vez creado el mecanismo, se realizan las uniones entre las piezas del mismo para restringir el movimiento de éstas y simular el movimiento. Antes de realizar las uniones, se selecciona el comando Fix para fijar una de las piezas del mecanismo. Estas uniones de las que hemos hablado, se muestran en la barra de herramientas Kinematics Joints. Figura 106. Barra de herramientas Kinematic Joints Se describen a continuación las uniones de esta barra que se usarán para el desarrollo de este trabajo. Revolute Joint Se selecciona el eje de rotación del movimiento en ambas piezas (Line 1, Line 2). Además, hay que seleccionar un plano para cada una de las piezas. Directamente desde el árbol de modelado, podemos acceder a los planos principales de la pieza (Plane 1, Plane 2) y elegir el que el programa nos permita o alguno perpendicular al eje de giro definido, lo más conveniente, teniendo en cuenta que las piezas tienen la posición definida en el ensamblaje es seleccionar la opción Offset en la ventana de comando y dejar la distancia que aparece sin modificar, que es la actual entre los planos, de forma que tras aplicar la unión, las piezas seguirán en la misma posición, ya definida durante el ensamblaje. Al seleccionar en la ventana de comando Angle driven, se puede definir el movimiento, eliminando otro grado de libertad y acotando los valores angulares entre los que giran las piezas. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 57 Figura 107. Ventana Revolute Joint Prismatic Joint Se selecciona el eje de dirección del movimiento en ambas piezas (Line 1, Line 2). Además, hay que seleccionar un plano para cada una de las piezas (Plane 1, Plane 2). Directamente desde el árbol de modelado, podemos acceder a los planos principales de la pieza y elegir el que el programa nos permita. Al seleccionar en la ventana de comando Length driven, se puede definir el movimiento, eliminando otro grado de libertad y acotando los valores lineales entre los que se desplazan las piezas. Figura 108. Ventana Prismatic Joint Rigid Joint Basta con seleccionar las piezas a unir de forma rígida en Part 1 y Part 2. Si la pieza a la que se une tiene un movimiento, la pieza sin movimiento, pasará a moverse solidariamente con la pieza que tenía movimiento. Figura 109. Ventana Rigid Joint Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 58 Point Curve Joint Con este tipo de unión, se consigue que un punto se desplace sobre una curva y viceversa según el elemento fijado Point Surface Joint. Debe seleccionarse dicho punto (Point 1) y la curva (Curve 1) sobre la que queremos que gire. Al seleccionar en la ventana de comando Length driven, se puede definir el movimiento, eliminando otro grado de libertad y acotando los valores lineales entre los que se desplazan las piezas. Figura 110. Ventana Point Curve Joint Point Surface Joint Parecido al caso anterior, con este tipo de unión, se consigue que un punto se desplace sobre una superficie. Debe seleccionarse dicho punto (Point 1) y la superficie (Surface 1) sobre la que queremos que deslice. Figura 111. Ventana Point Surface Joint Gear Joint Para poder utilizar este comando, es necesario que los ejes de ambos mecanismos se encuentren fijados al mismo conjunto. Así, hay que definir dos uniones Revolute Joint una para cada engranaje y ambas con eje en una pieza fija. Seleccionando ambas uniones Revolute Joint e indicando el ratio entre los engranajes así como si gira en la misma dirección o en la contraria se consigue transmitir el movimiento. Debemos asegurarnos mediante el módulo Assembly Design que los engranajes no están superpuestos durante el giro, para que el movimiento se genere de una forma satisfactoria visualmente. Si lo estuvieran, no daría error, pero se verían girando con los dientes montados, lo que no es posible físicamente. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 59 Figura 112. Ventana Gear Joint Una vez definido el mecanismo por medio de las uniones, este tendrá cero grados de libertad (DOF=0), lo que se verá reflejado en el árbol de modelado. Además, el programa mostrará por pantalla una ventana de aviso, informando de que el mecanismo puede ser simulado. Para simular el movimiento, a través del comando Simulation , seleccionamos el Mecanismo a simular y si este se ha definido correctamente y cuenta con 0 grados de libertad (DOF=0), se puede simular. Figura 114. Ventana Edit Simulation Figura 115. Ventana del Slider Figura 113. Árbol con DOF=0 (izda.) y aviso simulación mecanismo (dcha.) Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 60 En la ventana de comando que se abre, seleccionamos el botón de ajuste del Slider, y en la nueva ventana, los valores del parámetro (ángulo o distancia) entre los cuales se quiere variar el movimiento del mecanismo. Figura 116. Modificación extremos Slider Así, seleccionamos los valores en la ventana Slider, de Kinematics Simulation, comprobamos que el mismo funciona moviendo manualmente el Slider devolviéndolo a su posición inicial. En la ventana Edit Simulation, se hace clic sobre Insert para añadir el movimiento de simulación y se definen los parámetros para la simulación. Una vez obtenida la simulación, mediante el botón Edit Sequence , se puede añadir más de un ciclo de movimiento en el caso de querer visualizar varios ciclos del movimiento en el mismo vídeo. La simulación que hemos obtenido satisfactoriamente de nuestro ciclo la pasamos a la derecha tantas veces como número de ciclos deseemos, definiendo para cada uno de los ciclos la duración de la acción (Action Duration). En la ventana Player, seleccionamos Player Parameters y en la ventana que este comando abre, seleccionamos el Sampling Step y Temporization. Pulsando sobre OK, ya tenemos definida nuestra secuencia. Figura 117. Ventana Edición de Secuencias Figura 118. Ventanas del Player y modificación de sus parámetros Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 61 Para crear el vídeo y guardarlo, en la barra principal de herramientas seleccionamos: Tools à Simulation à Generate Video Figura 119. Desplegable acceso a Generación de Vídeo Se nos abre la ventana de Player y pulsando en el árbol de modelaje sobre la Secuencia que habíamos definido, se nos abre una ventana de Video Generation, en la que le damos nombre al vídeo y guardamos en la localización deseada. Figura 120. Ventana Generación de Vídeo Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 68 3.2.4. Render Este botón da acceso a la ventana de renderizado, que permanece oculta normalmente. Una vez satisfechos con el aspecto de nuestra ventana de visualización, que posee la resolución limitada por la opción preseleccionada en la pestaña image, pasamos al renderizado, en la que las características de la imagen definitiva que queremos tomar se pueden modificar independientemente. Para hacer una imagen estática como la de nuestro propósito, seleccionamos Still Image. Dentro de sus opciones de configuración, encontramos las siguientes: • Output Aquí, podemos seleccionar las características de salida, como el nombre de la imagen, la carpeta en la que almacenarla, el formato o la resolución. Figura 131. Submenú Output de la barra de herramientas Render. Figura 130. Barra de herramientas Camera (izda. y centro) y Image (dcha.). Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 69 • Options Dentro de Options, para un uso sencillo del programa seleccionar por defecto (Default) en Mode. En Quality, podemos seleccionar el número de pasadas que deseamos que haga el programa para definir el renderizado. Para imágenes grandes con necesidad de gran resolución aumentar el número de pasadas y se obtendrá una mayor calidad de de renderizado por pixel. Para un uso moderado, lo mejor es seleccionar un número de pasadas también moderado, ya que un alto número, podría llevarle horas a nuestro ordenador. Figura 132. Submenú Options de la barra de herramientas Render. • Queue Aquí, podemos poner cola algunos renderizados, ya que, durante el tiempo de renderizado, el programa consume grandes recursos y no permite su uso para seguir definiendo piezas. Así, una buena opción, es definirlas previamente todas y luego poner a renderizar los elementos en cola, cuando no necesitemos usar el programa, o incluso el ordenador. Figura 133. Submenú Queue de la barra de herramientas Render. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 70 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 71 4. Webster Engine A estas alturas del texto, se cumple el propósito del mismo. Las páginas anteriores, cumplen únicamente como introducción para este capítulo, por un lado, se ha descrito el contexto histórico en el que se encuentra el motor de pistón, por otro, se han introducido los motores de gas, como sistema de propulsión revolucionario, finalmente, se han presentado las herramientas que se van a utilizar en este apartado para el modelado del motor que da nombre al trabajo. A mediados de mayo de 2003, el diseñador americano, mecánico de profesión y de hobby, así como amante de los motores Joe Webster, decide, tras construir varios motores de otros autores por cuenta propia, comenzar a diseñar su primer motor. El diseño de este motor que recibe su nombre, está basado en ideas de motores de vapor, Stirling y el motor ‘Odds N Ends’ de Philip Duclos, intentando simplificar en la medida de lo posible. No es hasta enero de 2004 cuando el señor Webster enciende su motor por primera vez y decide preparar los planos que más tarde comparte públicamente, permitiendo a otros aficionados fabricarlo o estudiarlo, como es mi caso, con total libertad. Como el propio autor describe, este motor, es el resultado del reto de construir un motor de cero, que pretende ser simple, presentando grandes cualidades para su fabricación, pero algunos defectos para su funcionamiento. Entre las ventajas, el autor destaca la rapidez de fabricación, el pequeño desembolso y la facilidad de fabricación mencionada, así como un fácil control de la velocidad y la capacidad de mover una carga considerable. Entre las desventajas, según él, se encuentra su tiempo limitado de funcionamiento, debido a una refrigeración pobre, así como a la gran cantidad de rozamiento y resistencia que se genera en el pistón por un espesor excesivo de los segmentos. También, lejos del objetivo, cuenta con una compleja, aunque efectiva lubricación. 4.1. Planos Se presentan a continuación en las siguientes páginas, los planos del motor a partir de los que se ha realizado todo el modelado. Son de dominio público y puede encontrarse en [74]. Figura 134. Motor Stirling (izda.) [72] y Odds n’Ends (dcha) [73]. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 72 Figura 135. Plano Webster Engine. 1. Figura 136. Plano Webster Engine. 2. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 73 Figura 137. Plano Webster Engine. 3. Figura 138. Plano Webster Engine. 4. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 74 Figura 139. Plano Webster Engine. 5. Figura 140. Plano Webster Engine. 6. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 75 Figura 141. Plano Webster Engine. 7. Figura 142. Plano Webster Engine. 8. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 76 Figura 143. Plano Webster Engine. 9. Figura 144. Plano Webster Engine. 10. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 77 Figura 145. Plano Webster Engine. 11. Figura 146. Plano Webster Engine. 12. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 84 Figura 161. Renderizado del Cylinder Head Frame. • Cylinder El cilindro, es una pieza crítica tanto del diseño como de la fabricación, su volumen (cilindrada) pertenece a las características técnicas fundamentales de un motor. En él, existe un gran desgaste debido al rozamiento del pistón y a las altas presiones y temperaturas que se alcanzan durante la combustión. El diseñador, en este caso propone un acero o hierro fundido para su fabricación, por lo que se ha utilizado hierro. Figura 163. Renderizado del Cylinder. Figura 162. Modelado del Cylinder. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 85 Para este caso, el procedimiento que se ha llevado a cabo es realizar el perfil de revolución en el Sketcher y darle volumen mediante el comando Shaft ya descrito. Posteriormente se han realizado agujeros en el sólido donde ha sido necesario, con el comando Hole. Para el tallado del agujero en forma de U, se ha generado un sólido con esa geometría, se ha colocado en el lugar indicado y mediante la operación booleana Remove ya explicada se ha eliminado el sólido auxiliar al cilindro. • Head Gasket Es la junta de unión entre las dos piezas anteriores, evita la aparición de fugas debidas sobretodo a las altas presiones que se producen. Es muy importante, ya que una pérdida de compresibilidad en el cilindro conlleva una caída drástica de la eficiencia del motor. Se fabrica en materiales más blandos, como cobre, que es el que se ha utilizado en el renderizado, o teflón. Además de estos elementos, el cilindro lleva un pequeño sistema de lubricación propio, para permitir una mejor carrera del pistón, sus elementos, que pueden verse en el modelado completo de la pieza. Se describen a continuación. Figura 164. Sketch del Cylinder y eliminación de body para su modelado. Figura 165. Modelado y renderizado de Head Gasket. Figura 166. Renderizados de Cylinder Oilier Valve, Cylinder Oilier Spring y Cylinder Oilier. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 86 • Cylinder Oilier Es un pequeño depósito de aceite colocado en la parte superior del cilindro y cuya función es lubricar la cavidad interna del mismo, permitiendo un mejor movimiento del pistón. Para su fabricación se ha utilizado latón, como con el Crank Oilier cup. Para regular el paso de aceite al motor, cuenta con la llave de paso Cylinder Oilier Valve, que permanece fija en la posición deseada con ayuda de un muelle, el Cylinder Oilier Spring. Para la fabricación de la válvula y el muelle, se ha utilizado hierro. Figura 169. Modelado de Cylinder Oilier Spring. Para el diseño de estas piezas, se ha hecho uso de las herramientas Wireframe descrita. Así primero, con el comando Point se ha dibujado un punto con la coordenada del eje x equivalente al radio deseado, luego se ha dibujado con el comando Line una línea que pasa por el punto x=0, Figura 167. Modelado del Cylinder Oilier. Figura 168. Modelado de Cylinder Oilier Valve. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 87 y=0 que hará las veces de eje de la espiral. Más tarde, con el comando Spline se define la espiral con el paso (Pitch) deseado. Una vez se tiene la espiral sin volumen, procedemos a dárselo, dibujando un plano perpendicular a la curva por el punto que dibujamos al principio. En este plano, se realiza un Sketch con la circunferencia sección deseada con centro de nuevo en el punto. Figura 171. Sketch del perfil del muelle. Finalmente utilizamos el comando Rib, para que el perfil recorra toda la curva generando el muelle deseado. Además, por estética y seguridad, se ha sobredimensionado el muelle y luego se ha cortado mediante la operación booleana Remove, con dos bloques pertenecientes a un sólido diferente, de modo que sus extremos vistos en alzado son perpendiculares al eje. Figura 170. Dibujo del eje y de la espiral para el Spring. Figura 172. Creación del muelle mediante el comando Rib. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 88 • Mecanismo Pistón - Biela – Cigüeñal Figura 175. Renderizado del mecanismo Pistón – Biela – Cigüeñal. Figura 173. Eliminación de los extremos del muelle. Figura 174. Montaje y explosión del mecanismo Pistón – Biela – Cigüeñal. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 89 • Piston Al igual que el cilindro, esta pieza es crítica para el diseño del motor. Se necesitan grandes acabados y tolerancias mínimas, para evitar excesos de rozamiento en la cavidad del cilindro, así como la pérdida de compresibilidad. Se ha utilizado aluminio, a petición del autor, no se ha pulido, para que la porosidad ayude a mover el aceite y permitir la lubricación. Figura 177. Renderizado del Piston. Como en el caso del cilindro, en su diseño se ha obtenido el sólido de revolución a partir del perfil. Posteriormente se han añadido las cavidades interiores, definiéndose primero en un Sketch y utilizando el comando Pocket para la eliminación de material. Además, se ha aplicado simetría en la pieza para evitar así realizar el orificio intermedio dos veces. Figura 176. Modelado del Piston. Figura 178. Pasos del modelaje del Piston. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 90 Para una mejora de la etapa de compresión y conseguir la estanqueidad en la cavidad del cilindro, las ranuras que posee el pistón en la parte superior de su cabeza, llevan unos aros de un metal más blando, que se dilate un poco con las altas temperaturas. Estos aros, llamados segmentos o Piston Rings, se ilustran a continuación. Además, la pequeña cavidad en el pistón que permite el filtrado del aceite proveniente del Cylinder Oilier, va rematada con un tubo de latón llamado Oil Tube, que se instala a presión. • Wrist Pin Es el eje que conecta el pistón con la biela o Connecting Rod, se mueve solidario con el pistón, por eso tiene los extremos aplanados para instalar unos tornillos llamados Wrist Screw, que restringen el movimiento mediante presión. La biela, sin embargo, si gira alrededor de él. Como material, se ha utilizado acero, que se ha pulido para su acabado. Figura 181. Modelado del Wrist Screw. Figura 179. Imagen de Piston Rings (izda.) [75] y renderizado del Oil Tube (dcha.). Figura 180. Modelaje y renderizado del Wrist Pin. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 91 • Connecting Rod La biela, es una pieza alargada, que debe destacar por su resistencia, debido a que soporta grandes esfuerzos a fatiga mecánica y térmica. Además, en los orificios de sus extremos debe presentar un perfecto mecanizado, que permita el deslizamiento de un eje en su cavidad. Para favorecer este deslizamiento y disminuir la fricción en estas partes críticas se añaden unos cojinetes (Bushing). Los materiales de la biela y los cojinetes dados por el autor son aluminio y bronce respectivamente. El Wrist Pin Bushing o cojinete del perno del pistón, irá colocado como su nombre indica en el Wrist Pin o perno del pistón, que une el pistón y la biela. El Connecting Rod Bushing o cojinete de la biela, irá en la unión entre la biela y el cigüeñal. En esta pieza, la parte que sobresale de los alojamientos de los ejes, se ha realizado posteriormente al resto del cuerpo, mediante la opción Pad, extruyendo en ambas direcciones la medida necesaria. Para un buen acabado entre los alojamientos de los ejes y la barra de la biela, se ha utilizado en el diseño la herramienta Edge Fillet, como ya se había hecho en el redondeo de las esquinas de la base del chasis. Figura 182. Paso del modelaje del Connecting Rod. Figura 183. Modelado y renderizado del Connecting Rod y del Wrist Pin Bushing. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 92 • Crankshaft El cigüeñal, es el encargado convertir el movimiento rectilíneo del pistón en movimiento rotativo y viceversa a través de la biela. En su diseño no se ha utilizado ningún comando diferente a los anteriores, principalmente, es un conjunto de extrusiones mediante la orden Pad y de agujeros con la orden Hole. Figura 185. Renderizado del Crankshaft. Su extremo más corto, que es el que va conectado a la biela, está perforado longitudinalmente y transversalmente. La perforación longitudinal permite instalar un Crank Pin Grease Cup o sistema de lubricación del cigüeñal de forma que el Connecting Rod Bushing recibe lubricación para facilitar el movimiento relativo entre biela y cigüeñal. Su extremo más largo, atraviesa el chasis transversalmente en dos de sus puntos, en primer lugar, por el Side Frame, en segundo lugar, por el Crankshaft Support. Para conseguir un giro más limpio en estos puntos de contacto y evitar rozamientos, ruidos y desgastes, se instalan en cada uno de los agujeros un Main Bearing o cojinete principal como ya se ha comentado. Además, como se dijo, puede instalarse un Crank Oilier o pequeña tobera de lubricación en la parte superior del chasis, que da directamente al eje por unas pequeñas perforaciones. Para lubricar su conexión con la biela o Connecting Rod, sin embargo, se usa un pequeño depósito llamado Crank Pin Grease Cup Body pero que lleva una tapa llamada Crank Pin Grease Cup Cap y que va colocado horizontalmente en el punto de conexión. Figura 184. Modelado del Crankshaft. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 93 Figura 187. Renderizado del conjunto Crank Pin Grease Cup (Body y Cap). • Engranajes, Volante de inercia, Leva y Balancín Cuando el movimiento ya se ha transmitido al eje del cigüeñal, debe aprovecharse. En primer lugar, necesitamos que el movimiento sea continuo y suave, en contra del movimiento que nos aporta una combustión intermitente del pistón. Para esto se instalará en el eje un volante de inercia. En segundo lugar, necesitamos realimentar el motor para cerrar el ciclo y que pueda auto mantenerse. Este feedback se consigue requiera una frecuencia justa que lo aportará el engranaje reductor, que se coloca en otro eje y en el que se ajusta también la leva, que hace las veces de pulsador del balancín, para transmitir este movimiento. Figura 186. Modelado del Crank Pin Grease Cup Body (izda.) y Crank Pin Grease Cup Cap (dcha.). Figura 188. Ensamblado y explosión del conjunto de engranajes, volante de inercia, leva y balancín. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 100 Los Valve Screw son los cuatro tornillos que se utilizan para compactar los tres Valve Blocks. Figura 204. Modelado del Valve Block Screw. • Valve Guide El alojamiento de la válvula es la pieza cónica hueca en la que se mueve la válvula permitiendo la apertura y el cierre del paso de los gases. Hay dos, la de admisión y la de escape, van encajadas en los orificios de los bloques de admisión y escape antes de unir ambos con el bloque de la válvula, que impedirá el desplazamiento. Para su modelado, cabe destacar el uso de la herramienta Hole, con el tipo de agujero Countersunk para conseguir un interior con un avellanado negativo, que permitirá a la válvula cerrarlo. Todas las piezas doradas que aparecen en el render del conjunto, están diseñadas en latón y pulidas, para mayor estética. • Valve La válvula es una pieza cilíndrica con un extremo avellanado para bloquear el orificio del alojamiento de la válvula y el otro perforado, por el que se inserta el Valve Retainer para soportar el muelle y se coloca un tope para este último llamado Retainer Holder. Hay dos válvulas, una de admisión y otra de escape, que encajan en sus respectivos alojamientos. Las válvulas son de acero inoxidable, mientras que el resto de piezas son de aluminio tintado. Figura 205. Modelado y renderizado del Valve Guide. Figura 206. Modelado del Valve, Valve Retainer y Retainer Holder. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 101 Como en casos anteriores, se ha usado el perfil de revolución para generar estas geometrías mediante el comando Shaft. • Valve Springs Para mantener las válvulas cerradas en condiciones normales, evitando así fugas indeseadas, se precisa de dos muelles, uno para cada válvula. Cuando la leva actúa sobre el balancín, el mismo presionara la válvula, provocando una deflexión del muelle suficiente para que los gases de escape se liberen. Acabada la deflexión, el muelle obliga a la válvula a regresar al punto de partida. • Venturi Es el dispositivo que va conectado al orificio de entrada de la válvula, en él, el combustible que viene desde el depósito y el aire se mezclan debido al efecto Venturi, a la vez que entran hacia el motor. Para su fabricación, se ha empleado la operación booleana de Remove con el fin de achatar la parte de los orificios intermedios, que se había realizado mediante una circunferencia extruida. Además, destaca el uso del comando Draft, para dar la inclinación deseada a la tobera que Figura 207. Renderizado del Valve, Valve Retainer y Retainer Holder.. Figura 208. Modelado y renderizado del Valve Spring. Figura 209. Modelado y renderizado del Venturi. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 102 igualmente se había hecho cilíndrica en primer lugar. Para su vaciado, se ha vuelto a usar Remove body, y se ha eliminado un cono con el mismo ángulo al exterior en el interior, respetando el espesor deseado. La parte más ancha del tubo, la tobera, es por donde entra el aire y ha de dejarse libre. En los otros dos orificios transversales, va el Needle Valve Seat que sirve de adaptador para el tubo de combustible y el Needle Valve Block, que sirve para acoplar la Needle Valve o llave de paso que se utiliza para variar el caudal de combustible. El Needle Valve Spring, es un muelle que mantiene fijada la llave. • Exhaust Pipe Es el tubo de escape del motor, va conectado al orificio de escape de la válvula. La apertura de la válvula que libera los gases, como se ha comentado antes, está regulada por el sistema leva balancín. Figura 210. Modelado del Needle Valve Block (arriba izda.), Needle Valve Seat (arriba dcha.), del Needle Valve Spring (abajo izda.) y del Needle Valve (abajo dcha.). Figura 211. Modelado y renderizado del Exhaust Pipe. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 103 4.3. Webster Engine Para el renderizado de todas las piezas anteriores, así como de los conjuntos y el modelo completo, como se describió en el apartado 3.2. lo único que se ha hecho ha sido en el menú superior seleccionar File/Open… y cargar el modelo completo que se había realizado previamente mediante CATIA. Una vez hecho esto, se visualiza en la ventana de visualización la pieza en un color blanco roto por defecto. Dejando como Environment el predeterminado del programa, se ha cargado más tarde una imagen blanca, que hace las veces de Backplate. Para los materiales, siguiendo los materiales que recomendaba el autor, descritos en el punto anterior para cada pieza, se han buscado en la lista comentada de Materials y se han arrastrado directamente sobre cada una de las piezas, obteniendo el resultado deseado. Figura 213. Añadiendo color a Base Plate de modelo Por último, en el menú de la derecha, en el apartado Scene, se ha mostrado solo la pieza deseada para el renderizado pulsando sobre el ojo del conjunto completo se oculta entero, volviendo a pulsar sólo en el de la pieza, se muestra ésta. Figura 214. Visualizando solo el pistón ya coloreado del modelo. Figura 212. Modelo con Environment (izda.) y con Environment y Backplate (dcha.). Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 104 Con la herramienta de este mismo menú Move Tool, se desplaza a la posición deseada y en el menú inferior, también descrito, Render, con la configuración por defecto, se pone la vista en cola mediante Add to Queue. Se procede de la misma forma con todas las vistas deseadas incluidas y posteriormente, en el botón Process Queue, se deja el ordenador renderizando para lo que tarda un tiempo en función del número de piezas incluidas y la calidad elegida. Figura 215. Move Tool para colocar pieza en posición deseada. Se presentan en esta sección diferentes vistas del renderizado del conjunto completo, que facilitan el entendimiento del funcionamiento de sus partes, así como la disposición de las mismas en el motor y la diferencia de tamaños entre ellas. Figura 216. Webster Engine. 1. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 105 Figura 217. Webster Engine. 2. Figura 218. Webster Engine. 3. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 106 Figura 219. Webster Engine. 4. Figura 220. Webster Engine. 5. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 107 4.4. Animación En el entorno de trabajo DMU Kinematics de CATIA ya descrito previamente, se recrea virtualmente el movimiento del motor paso a paso. Para nuestro caso, contamos con un solo mecanismo ya que todas las piezas móviles de nuestro conjunto se mueven simultáneamente, transmitiendo el movimiento causado por la explosión de la mezcla de aire y combustible en el conjunto cilindro-pistón al resto de piezas. • Uniones En este trabajo se fija la pieza Side Frame del conjunto, por encontrarse en una posición óptima respecto al resto de elementos, para los que sirve de apoyo. Unión rígida cilindro y chasis A través del comando Rigid Joint, se puede fijar la cabeza del cilindro al soporte y este al chasis, que se había definido como la pieza fija del conjunto de manera que el cilindro también es una pieza fija del mismo. • Unión prismática pistón y cilindro Para simular el movimiento entre el pistón y el cilindro se utiliza el comando Prismatic Joint de la barra Kinematics Joints. Directamente desde el árbol de modelado, podemos acceder a los planos principales de la pieza y elegir el que el programa nos permita. • Unión rotatoria pistón y biela Para simular el movimiento entre el pistón y la biela, se utiliza el comando Revolute Joint de la barra Kinematics Joints. Y se selecciona el eje de rotación del movimiento en ambas piezas. Además, hay que seleccionar un plano para cada una de las piezas. Directamente desde el árbol de modelado, podemos acceder a los planos principales de la pieza y elegir el que el programa nos permita o alguno perpendicular al eje de giro definido, lo más conveniente, teniendo en cuenta que las piezas tienen la posición definida en el ensamblaje es seleccionar la opción Offset en la ventana de comando y dejar la distancia que aparece sin modificar, que es la actual entre los planos, de forma que tras aplicar la unión, las piezas seguirán en la misma posición. • Unión rotatoria biela y cigüeñal Igual que en el caso anterior para conseguir el efecto entre la biela y el cigüeñal. • Unión rotatoria cigüeñal y chasis Esta unión fija el movimiento. Debido a que el Side Frame es la pieza fija del conjunto, estamos fijando también el eje, al seleccionar en la ventana de comando como la que aparece arriba Angle driven, se controla el movimiento de este mediante el ángulo y por tanto todos los movimientos anteriores están acotados, lo que quiere decir que el movimiento tiene cero grados de libertad y así aparece reflejado, mediante la ventana de simulación disponible y DOF=0 en el árbol de modelado, como se había dicho previamente en este texto. Aunque realmente el movimiento se genera prismáticamente en el pistón, por motivos de comodidad en el diseño de la recreación virtual, se selecciona controlar en ángulo de giro del cigüeñal en lugar de en distancia recorrida por el pistón. Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 108 • Unión rígida cigüeñal y engranaje motriz Al fijar el engranaje al cigüeñal, este se mueve solidario con él, permitiendo transmitir el movimiento a otro engranaje. • Unión de engranajes motor y de la leva El movimiento del engranaje motriz que se mueve solidario con el cigüeñal, se transmite a través del comando Gear Joint al engranaje de la leva. Para poder utilizar este comando, hay que definir dos uniones Revolute Joint una para cada engranaje y ambos con respecto al chasis (Side Frame). Esta unión rotatoria, no impide que el primer engranaje siga girando solidario con el cigüeñal, ya que no añade ninguna contradicción en las restricciones. Para este caso, el ratio es 0.5 y giran en dirección contraria. • Unión rígida leva y engranaje de la leva El fin de transmitir el movimiento al engranaje de la leva es reducir la relación de velocidades del motor para transmitir a esta de forma que actúe sobre otros sistemas en la medida que sea necesario. Una vez sacado el movimiento del eje motor, esta unión de rigidez hace que la leva se mueva solidaria con el engranaje que ha adaptado el movimiento para ella. • Unión punto-curva leva y balancín Con este tipo de unión, se consigue que un punto se desplace sobre una curva y viceversa según el elemento fijado. En nuestro caso, se define un punto en el balancín, en una arista del mismo que está en contacto continuo con una arista de la leva. En la leva entonces, se define el borde de contacto mediante el comando Extract del módulo Wireframe and Surface Design. Mediante el comando de unión Point Curve Joint, seleccionamos dicho punto y la curva, haciendo que el balancín se desplace por esta mientras la leva gira. • Unión rotatoria balancín y chasis Para anclar el balancín a otro punto y obtener un movimiento coherente, como ya se había hecho antes, usando el comando Revolute Joint se une el balancín a su eje en el Side Frame, permitiendo girar en éste a la vez que se mantiene en contacto con la leva. Figura 221. Detalle de la unión punto curva del balancín y la leva Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 109 • Unión punto-superficie balancín y válvula En el otro extremo del balancín, se pretende transmitir el movimiento obtenido a la válvula de escape e inyección que se mueve verticalmente, por lo que se utiliza una unión rígida para el tornillo que va al balancín y regula la apertura de la válvula y una unión Point Surface Joint entre un punto de la base de la válvula que permanecerá en contacto con la superficie, en este caso del tornillo, que le hará subir y bajar con el balancín. • Unión prismática válvula-bloques y Valve Guide. La válvula se une de forma prismática al Valve Guide que va unido rígidamente a los bloques de la misma para eliminar los grados de libertad de ésta y los bloques van unidos al soporte del cilindro, cerrando el mecanismo. El resto de uniones existentes, son rígidas, de los elementos proveedores de aceite que se mueven solidarios con otras piezas o permanecen fijos en el chasis. • Simulación Para simular el movimiento, a través del comando Simulation, seleccionamos nuestro mecanismo con cero grados de libertad (DOF=0). En la ventana de comando que se abre, seleccionamos el botón de ajuste del Slider, y en la nueva ventana, los valores de ángulo entre los cuales se quiere variar el cigüeñal, que previamente habíamos definido como eje motor con el comando Angle driven. En este trabajo, una diferencia de 720 grados nos da un giro completo de la leva por lo que esa diferencia de valores inicial y final es la que se ha usado. Los valores, no necesariamente tienen que ser cero, determinando el número que aparezca la posición inicial del conjunto, y siendo de relevancia únicamente la diferencia de ángulo ya que nuestro mecanismo es cíclico y se repetirá mientras funcione. Figura 223. Modificación de parámetro se Slider Así, seleccionamos los valores en la ventana Slider, de Kinematics Simulation, comprobamos que el mismo funciona moviendo manualmente el Slider devolviéndolo a su posición inicial. En la ventana Edit Simulation, se hace clic sobre Insert para añadir el movimiento de simulación. Para nuestro mecanismo, pinchamos el botón Change Loop Mode hasta que vemos el icono que Figura 222. Detalle de la unión punto superficie del tornillo y la válvula Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 116 Figura 160. Imagen de Piston Rings (izda.) [75] y renderizado del Oil Tube (dcha.). .. 90 Figura 161. Modelaje y renderizado del Wrist Pin. ........................................................ 90 Figura 162. Modelado del Wrist Screw. ......................................................................... 90 Figura 163. Paso del modelaje del Connecting Rod. ...................................................... 91 Figura 164. Modelado y renderizado del Connecting Rod y del Wrist Pin Bushing. .... 91 Figura 165. Modelado del Crankshaft. ........................................................................... 92 Figura 166. Renderizado del Crankshaft. ....................................................................... 92 Figura 167. Modelado del Crank Pin Grease Cup Body (izda.) y Crank Pin Grease Cup Cap (dcha.). ..................................................................................................................... 93 Figura 168. Renderizado del conjunto Crank Pin Grease Cup (Body y Cap). ............... 93 Figura 169. Ensamblado y explosión del conjunto de engranajes, volante de inercia, leva y balancín. ....................................................................................................................... 93 Figura 170. Renderizado del conjunto de engranajes, volante de inercia, leva y balancín. ........................................................................................................................................ 94 Figura 171. Modelaje y renderizado del Flywheel. ........................................................ 94 Figura 172. Arriba, modelaje y renderizado del Drive Gear. Abajo, modelaje y renderizado del Crankshaft Spacer. ................................................................................ 95 Figura 173. Modelado y renderizado del Cam Gear. ..................................................... 95 Figura 174. Fases del modelado de engranajes. ............................................................. 96 Figura 175. Modelado y renderizado del Exhaust Cam. ................................................ 96 Figura 176. Modelado y renderizado del Rocker Arm. .................................................. 97 Figura 177. Modelado del Rocker Arm Screw, Rocker Arm Spring y Rocker Arm Spacer. ............................................................................................................................ 97 Figura 178. Sketch tras usar el comando Offset para el Rocker Arm Spring. ................ 97 Figura 179. Modelado y renderizado del Ignition Cam. ................................................. 98 Figura 180. Modelado y explosión del conjunto de la válvula de escape y admisión. ... 98 Figura 181. Renderizado del conjunto de la válvula de escape y admisión. .................. 98 Figura 184. Modelado del Intake Valve Block. .............................................................. 99 Figura 182. Modelado del Exhaust Valve Block ............................................................ 99 Figura 183. Modelado del Valve Block. ......................................................................... 99 Figura 185. Modelado del Valve Block Screw. ............................................................ 100 Figura 186. Modelado y renderizado del Valve Guide. ............................................... 100 Figura 188. Modelado del Valve, Valve Retainer y Retainer Holder. ......................... 100 Figura 187. Renderizado del Valve, Valve Retainer y Retainer Holder.. .................... 101 Figura 189. Modelado y renderizado del Valve Spring. ............................................... 101 Figura 190. Modelado y renderizado del Venturi. ........................................................ 101 Figura 191. Modelado del Needle Valve Block (arriba izda.), Needle Valve Seat (arriba dcha.), del Needle Valve Spring (abajo izda.) y del Needle Valve (abajo dcha.). ....... 102 Figura 192. Modelado y renderizado del Exhaust Pipe. ............................................... 102 Figura 193. Modelo con Environment (izda.) y con Environment y Backplate (dcha.). ...................................................................................................................................... 103 Figura 194. Añadiendo color a Base Plate de modelo .................................................. 103 Figura 195. Visualizando solo el pistón ya coloreado del modelo. .............................. 103 Figura 196. Move Tool para colocar pieza en posición deseada. ................................. 104 Figura 197. Webster Engine. 1. .................................................................................... 104 Figura 198. Webster Engine. 2. .................................................................................... 105 Figura 199. Webster Engine. 3. .................................................................................... 105 Figura 200. Webster Engine. 4. .................................................................................... 106 Figura 201. Webster Engine. 5. .................................................................................... 106 Figura 221. Detalle de la unión punto curva del balancín y la leva ............................. 108 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 117 Figura 222. Detalle de la unión punto superficie del tornillo y la válvula ................... 109 Figura 223. Modificación de parámetro se Slider ........................................................ 109 Figura 224. Ventana Edit Simulation con parámetros .................................................. 110 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 118 Modelado, recreación virtual en CATIA y renderizado en KeyShot del Webster Engine Página | 119 Referencias [1] ‘‘Motor de combustión interna’’, Wikipedia 2019. 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