Aplicación de una metodología de Diseño para la Excelencia para una carcasa de cargador inalámbrico en entornos submarinos
Autores: Pereira, Pedro Nuno de Almeida Arrojado da Silva; Campilho, Raul Duarte Salgueiral Gomes; Pinto, Andry Maykol Gomes
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Aplicación de una metodología de Diseño para la Excelencia para una carcasa de cargador inalámbrico en entornos submarinos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Energía verde
Energía eólica marina
Vehículos submarinos autónomos
Sistema de carga inalámbrica
Componente de vivienda
Rendimiento estructural
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Se realiza un gran esfuerzo en la producción de energía verde como contramedida a los cambios climáticos y la sostenibilidad. Así, la industria energética está apostando actualmente por la energía eólica marina, utilizando turbinas eólicas con plataformas fijas y flotantes. Esta tecnología puede beneficiarse enormemente de vehículos autónomos submarinos (AUV) para asistir en el mantenimiento y control de estructuras submarinas. Un sistema de carga inalámbrica puede extender el tiempo que el AUV permanece bajo el agua, permitiéndole cargar sus baterías a través de una estación de acoplamiento. El presente trabajo detalla el proceso de desarrollo de un componente de alojamiento para un sistema de carga inalámbrica que se implementará en un AUV, denominado alojamiento de cargador inalámbrico (WCH), desde la etapa de concepto hasta la etapa final de verificación física y operación. El sistema de carga inalámbrica preparado en esta investigación tiene como objetivo mejorar la longevidad de la misión del vehículo, sin tener que regresar a la superficie, al permitir la carga de la batería en una estación de acoplamiento. Este producto fue diseñado siguiendo una filosofía de diseño para la excelencia (DfX) y diseño modular, implementando tarjetas de puntuación visual para medir el éxito de ciertos aspectos del diseño. Para una elección adecuada de materiales, se implementó el método de Ashby. El rendimiento estructural de los prototipos fue validado a través de un análisis de elementos finitos (FEA) estático lineal. Estos prototipos fueron verificados físicamente en una cámara hiperbárica. Los resultados mostraron que la aplicación de FEA, junto con objetivos de diseño bien definidos, permite la optimización del WCH mientras se asegura hasta un 75% de eficiencia energética. Esta metodología produjo un sistema capaz de transmitir energía para aplicaciones robóticas submarinas.
Descripción
Se realiza un gran esfuerzo en la producción de energía verde como contramedida a los cambios climáticos y la sostenibilidad. Así, la industria energética está apostando actualmente por la energía eólica marina, utilizando turbinas eólicas con plataformas fijas y flotantes. Esta tecnología puede beneficiarse enormemente de vehículos autónomos submarinos (AUV) para asistir en el mantenimiento y control de estructuras submarinas. Un sistema de carga inalámbrica puede extender el tiempo que el AUV permanece bajo el agua, permitiéndole cargar sus baterías a través de una estación de acoplamiento. El presente trabajo detalla el proceso de desarrollo de un componente de alojamiento para un sistema de carga inalámbrica que se implementará en un AUV, denominado alojamiento de cargador inalámbrico (WCH), desde la etapa de concepto hasta la etapa final de verificación física y operación. El sistema de carga inalámbrica preparado en esta investigación tiene como objetivo mejorar la longevidad de la misión del vehículo, sin tener que regresar a la superficie, al permitir la carga de la batería en una estación de acoplamiento. Este producto fue diseñado siguiendo una filosofía de diseño para la excelencia (DfX) y diseño modular, implementando tarjetas de puntuación visual para medir el éxito de ciertos aspectos del diseño. Para una elección adecuada de materiales, se implementó el método de Ashby. El rendimiento estructural de los prototipos fue validado a través de un análisis de elementos finitos (FEA) estático lineal. Estos prototipos fueron verificados físicamente en una cámara hiperbárica. Los resultados mostraron que la aplicación de FEA, junto con objetivos de diseño bien definidos, permite la optimización del WCH mientras se asegura hasta un 75% de eficiencia energética. Esta metodología produjo un sistema capaz de transmitir energía para aplicaciones robóticas submarinas.