Tesis

El presente trabajo está orientado al estudio, diseño, manufactura y caracterización de rotores de fibras de carbono y resina epoxi con la aplicación a enriquecimiento de uranio para generación de energía eléctrica. Se trata de enriquecimiento por separación isotópica mediante centrifugación gaseosa, donde uno de los principales componentes de una máquina de separación es el rotor. Al tratarse de rotores cuyas velocidades rondan entre 60000 rpm a 100000 rpm, su diseño requiere tener presente muchas variables, entre las más importantes tratadas en el trabajo son: las resistencias a las fuerzas centrifugas, y los modos críticos de vibraciones.
La principal solicitación de un rotor es por fuerza centrífuga, por lo que la velocidad límite de funcionamiento de la maquina está asociada directamente con la tensión de falla y la densidad del material. Por otro lado las velocidades críticas están asociadas a la rigidez del rotor y su esbeltez, por tanto se realiza un análisis del comportamiento de modos críticos, y resistencia y módulos en relación con las y dimensiones geométricas del rotor a distintas configuraciones de laminados. También se realiza un análisis dinámico a los efectos de determinar las fuerzas trasmitidas a los soportes del rotor en todo el rango de velocidades de funcionamiento considerando un determinado desbalance residual, así como determinación de las tensiones asociadas en distintos puntos de interés en el rotor, además para llevar a cabo este estudio se ha requerido una determinación experimental del factor de amortiguamiento del laminado. Por otro lado se realiza un análisis de tensiones residuales de laminados con corroboración experimental con la finalidad de poder estimar las tensiones de falla. En lo que respecta a la manufactura de rotores, se determina las causas de un problema de falla del laminado relacionados con coeficientes de dilatación térmica, y se ha propuesto un procedimiento que permite evitar el problema, con resultados experimentales exitosos. Se concluye con discusiones respecto a trabajos posteriores como ser estudios de fluido dinámica de UF_{_6}, y relaciones geométricas del rotor; estudios de aceleraciones máximas que admite el rotor para pasar velocidades críticas a fines de evitar amplitudes de vibraciones que puedan dañarlo estructuralmente; análisis de fatiga, y controles de calidad.