Diseño de la integración estructural de un sistema de espectrometría de masas a un dron octocóptero para la caracterización de gases volcánicos
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| Formato: | tesis de maestría |
| Fecha de Publicación: | 2023 |
| Descripción: | En este trabajo se propone el diseño de los elementos estructurales necesarios para el acople de un instrumento científico a un dron multirotor, con el fin de realizar mediciones de la composición gaseosa de plumas volcánicas a distancia. El instrumento usa tecnología de espectrometría de masas compacta y está basado en un prototipo diseñado por el laboratorio GasLab, del CICANUM, en la Universidad de Costa Rica. Se estudian las características propias del instrumento para diseñar su cámara de vacío, luego se diseña la integración mecánica del resto de componentes y se diseñan los elementos necesarios para el acople al dron disponible para la aplicación, el Italdron Bigone 8HSE. Se agregan componentes opcionales como refuerzos para el dron y una carcasa hermética para el instrumento. Los diseños propuestos se basan en datos experimentales de vibración, características físicas de los componentes del instrumento y del dron. Los elementos se evalúan mediante modelado computacional y el análisis se enfoca en la disminución de su masa, facilidad de mantenimiento en el campo y bajos costos de manufactura. Se concluye con una propuesta de ensamble total que tiene una masa de unos 7,1 kg, lo que resultaría ser un 16\% más ligero que el modelo base inicial, y que, según modelado computacional, cumple con los requerimientos mecánicos de la aplicación. Para la masa final del instrumento, el Italdron podría no lograr transportar el instrumento a alturas superiores a los 1000 m.s.n.m de forma segura, debido a que el tiempo de vuelo disponible podría ser muy bajo en esas circunstancias y podría no ser suficiente para completar las misiones de monitoreo en las que se pretende implementar el equipo. Se recomienda realizar pruebas de levantamiento en campo a diferentes alturas y evaluar su desempeño en esas condiciones, antes de anclarle el instrumento a grandes alturas. De la misma manera, se recomienda construir prototipos de los elementos mecánicos, ensamblar el sistema para hacer pruebas físicas y evaluar su comportamiento final. Se propone considerar el dron DJI Agras-T30 para la aplicación, pues podría volar a los 4000 m.s.n.m o un 60% más de tiempo con baterías extra. |
| País: | Kérwá |
| Institución: | Universidad de Costa Rica |
| Repositorio: | Kérwá |
| Lenguaje: | Español |
| OAI Identifier: | oai:kerwa.ucr.ac.cr:10669/89704 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10669/89704 |
| Palabra clave: | ANSYS ambiente hostil dron ERUPCIÓN VOLCÁNICA Espectrómetro de masas Finite element analysis gases volcánicos integración estructural MATLAB método de elemento finito monitoreo volcánico PSD RPAS vehículos aéreos no tripulados VOLCÁN UAV |