El Desafío: Certificación de útiles bajo presión.
La certificación de equipos a presión no admite errores. Pimasa S.L. acudió a nosotros con una necesidad crítica: realizar el cálculo FEM de útiles de despresurización para garantizar su seguridad operativa y facilitar su certificación. En nuestro equipo transformamos estos requisitos normativos en validaciones técnicas precisas, aplicando métodos avanzados de simulación para asegurar la viabilidad de cada componente.
El reto técnico asumido por Atreydes Ingeniería implicaba validar dos útiles en acero inoxidable AISI 304 recocido. Estos componentes debían soportar cargas combinadas críticas: una fuerza de despresurización de 280N y un par de torsión de 80Nm. En entornos industriales de alta exigencia como el de Pimasa, no hay margen de error. Por ello, la integridad estructural de las piezas debía ser absoluta bajo cualquier condición de operación.
La complejidad de este análisis radica en la superposición de esfuerzos. Al combinar un par de torsión elevado con una fuerza axial de despresurización, se generan estados tensionales complejos que no pueden predecirse con exactitud mediante cálculos analíticos tradicionales.
Aquí es donde el cálculo FEM de útiles se vuelve indispensable. Esta tecnología nos permite visualizar cómo se distribuye el flujo de tensiones a través de la geometría variable de la pieza, detectando concentradores de tensión que pasarían desapercibidos en un estudio simplificado.
Metodología y Precisión en el cálculo FEM de útiles
Para garantizar la precisión del cálculo FEM de útiles, el proceso comenzó con la preparación de la geometría CAD. En esta fase, eliminamos elementos no estructurales que pudieran interferir, asegurando una base limpia para el estudio.
A continuación, se definieron las condiciones de contorno simulando el anclaje real en la planta de Pimasa S.L. El mallado se realizó mediante elementos tetraédricos de segundo orden para capturar mejor la geometría curva.
Finalmente, refinamos la densidad de la malla en los concentradores de tensión identificados, como los radios de acuerdo y los orificios de articulación. Este refinamiento local es clave para asegurar una convergencia de resultados óptima.
Nuestro objetivo va más allá del cálculo: buscamos la seguridad total. Como parte de nuestro servicio especializado en Cálculo y Simulación FEM, simulamos las condiciones más exigentes para asegurar que los conjuntos trabajen siempre en régimen elástico. Esto garantiza que no sufrirán deformaciones permanentes.
Resultados del cálculo FEM de útiles y valor aportado
Este es un ejemplo perfecto de cómo la simulación ahorra costes. Nuestro análisis detectó preventivamente que 4 piezas críticas (articulación y palanca) superarían su límite elástico bajo carga máxima.
Gracias al cálculo FEM de útiles, propusimos una mejora estratégica antes de fabricar: cambiar el material a AISI 420 +QT800. El resultado es un diseño robusto, optimizado y listo para certificar sin riesgo de rotura.
¿Por qué AISI 420 +QT800? La elección técnica de sustituir el acero inoxidable austenítico (AISI 304) por uno martensítico con tratamiento de bonificado (AISI 420 +QT800) fue determinante para el éxito del proyecto.
Mientras que el primero ofrece un límite elástico cercano a los 215 MPa, insuficiente para los picos de tensión observados en la simulación, el material propuesto eleva esa resistencia por encima de los 600-800 MPa.
Esta decisión de ingeniería permitió mantener la geometría original del útil. Gracias a ello, evitamos costosos rediseños de moldes y utillajes, solucionando el problema únicamente mediante la especificación correcta del material base.
En el modelo Sanky, validamos la idoneidad del diseño original. Confirmamos que el acero AISI 304 soporta las cargas de trabajo manteniéndose por debajo de los 255MPa de límite.
Identificamos una plastificación local despreciable que, bajo nuestro criterio experto y el cálculo FEM de útiles, no compromete la funcionalidad. Entregamos al cliente la certeza técnica necesaria para avanzar a producción.
Interpretación de Singularidades
Es importante destacar la interpretación experta de los resultados. En el análisis FEM, es común encontrar «singularidades» o picos de tensión en esquinas vivas que no representan un fallo real del material, sino un artefacto matemático del modelo.
En el caso del útil Sanky, nuestro equipo discriminó entre estas singularidades y las tensiones reales, validando que las zonas de ligera plastificación están confinadas y rodeadas de material elástico, lo que impide la propagación de grietas y asegura la vida útil del componente bajo ciclos repetidos de carga.
¿Necesita validar sus equipos?
El análisis de los útiles Grundy y Sanky demuestra cómo la ingeniería predictiva asegura la calidad final. Gracias al cálculo FEM de útiles, Pimasa S.L. pudo certificar sus equipos con total garantía.
Puede ver más ejemplos de nuestro trabajo en nuestro Portafolio de Proyectos. Evite fallos de diseño y asegure su certificación desde el primer prototipo. Si busca resultados fiables, hable con Atreydes Ingeniería.
