Ingeniería Mecánica

Determinación de las propiedades físicas y carga crítica del aceite vegetal Jatropha curcas L

En el trabajo se determinaron las propiedades físicas y la carga critica del aceite de Jatropha curcas L, obtenido de las plantas cultivadas en la provincia de Guantánamo en Cuba. Estas propiedades fueron comparadas con las propiedades de otros aceites vegetales (aceite ricino, aceite de girasol, aceite de colza y aceite de soya) usados como biolubricantes. Los resultados mostraron que las propiedades físicas del aceite de Jatropha curcas L fueron similares a la mayoría de los aceites vegetales. La carga crítica del aceite de la Jatropha curcas L ocupa una posición intermedia entre el aceite ricino y los aceites de girasol, colza y soya, lo cual permite asegurar que el aceite de Jatropha curcas L es un buen candidato como biolubricante.

In this paper the physical properties and the critical load of the Jatropha curcas L oil, plantations located in Guantanamo province, Cuba were determined. These properties together with other vegetable oils (castor, sunflower, rapeseed and soybean oils) used as biolubricant were compared. These results have showed that the physical properties of the Jatropha curcas L oil were similar to most of vegetable oils.The critical load of Jatropha curcas oil has an intermediate position just castor oil and sunflower, rapeseed and soybean oils. Jatropha curcas oil has good potential as the renewable energy as well as biolubricant feedstock.

Simulación numérica del coeficiente de concentración de tensiones en grietas de uniones soldadas a tope

La fatiga es uno de los más complejos fenómenos en el estudio de falla en piezas sometidas a la acción de cargas dinámicas. El objetivo de este trabajo es exponer una metodología basada en el método de los elementos finitos para la evaluación del coeficiente de concentración de tensiones en grietas longitudinales y transversales de uniones soldadas a tope. El material utilizado es el acero AISI 1015 y el electrodo E6013 de fabricación cubana. Se caracterizan los defectos mencionados y posteriormente se varían sus dimensiones para obtener relaciones entre ellas y el coeficiente de concentración de tensiones. Las simulaciones se realizaron con el software CosmosWork 2008. Con esta metodología se obtuvieron nomogramas y ecuaciones que describen el comportamiento del coeficiente de concentración de tensiones en diferentes nodos de la grieta. Los valores del coeficiente de concentración de tensiones obtenidos muestran una correspondencia con la variación de la severidad del defecto.

Fatigue is one of the more complex phenomenons in the failure of parts under dynamic loads. In this work is pursued as main objective to expose a methodology based on the finite elements method for the evaluation of the stress concentration coefficient in longitudinal and traverse cracks of butt welded joints. The material bases selected to carry out the study it is the steel AISI 1015 and the electrode E6013 Cuban manufacturing. It is carried out a characterization of the mentioned defects and later the dimensions of each defect are varied to obtain relationships between them and the stress concentration coefficient. The simulations were carried out with the software CosmosWork 2008. With the proposed methodology were obtained graphs and equations that describe the behavior of the stress concentration coefficient in different nodes of the crack. The stress concentration coefficient value it is in correspondence with the defects sizes.

Modelado y experimentación computacional de la etapa de compresión en motores de pistones libres

En este articulo se alcanzó la obtención de un prototipo analítico de la etapa de combustión de un motor de pistones libres para realizar experimentos virtuales con el propósito de arribar al nuevo conocimiento, necesario para desarrollar un motor de pistones libres multicilindro con una bomba volumétrica, que haga la función, del acumulador hidráulico que emplean los diseños actuales para la carrera de compresión, con la finalidad de mejorar la densidad de potencia y disminuir las exigencias al comportamiento dinámico de los agregados. El método empleado es el "Desarrollo de nuevos productos mecatrónicos". Se dedujo el modelo matemático para la etapa de la compresión y aplicando el método de los grafos dicromáticos se obtuvo un algoritmo y el prototipo analítico. Los resultados de los experimentos virtuales muestran diferentes restricciones en la geometría y los materiales a utilizar así como las tendencias en el comportamiento de los diferentes parámetros hidráulicos.

The goal of the investigation is the development of a free piston engine with an auxiliary hydraulic bomb that substitutes the function of the hydraulic accumulator with the objective of to improve the density of power and to diminish the demands in the dynamic behavior of the components. The used method is the "Development of new products mecatrónicos". In the investigation to arrive to the new knowledge an analytic prototype is developed to carry out PC-experiments. The mathematical model is deduced for the stage of the compression, the algorithm and the analytic prototype was obtained. The results of the experiments show different restrictions in the geometry and the materials to use as well as the tendencies in the behavior of the different hydraulic parameters.

Algoritmo genético aplicado a la programación en talleres de maquinado

En este trabajo se utiliza la metaheurística nombrada algoritmo genético, para dos variantes típicas de problemas de planificación presentes en un taller de maquinado de piezas: las variantes flujo general y flujo regular, y se ha seleccionado la minimización del tiempo de finalización de todos los trabajos o camino máximo, como objetivo a optimizar en un plan de trabajo. Este problema es considerado de difícil solución y es típico de la optimización combinatoria. Los resultados demuestran la calidad de las soluciones encontradas en correspondencia con el tiempo de cómputo empleado, al ser comparados con problemas clásicos reportados por otros autores. La representación propuesta de cada cromosoma genera el universo completo de soluciones factibles, donde es posible encontrar valores óptimos globales de solución y cumple con las restricciones del problema.

In this paper we use the metaheuristic named genetic algorithm, for two typical variants of problems of scheduling present in a in a machine shop parts: the variant job shop and flow shop, and the minimization of the time of finalization of all the works has been selected, good known as makespan, as objective to optimize in a work schedule. This problem is considered to be a difficult solution and is typical in combinatory optimization. The results demonstrate the quality of the solutions found in correspondence with the time of used computation, when being compared with classic problems reported by other authors. The proposed representation of each chromosome generates the complete universe of feasible solutions, where it is possible to find global good values of solution and it fulfills the restrictions of the problem.

Modelo de motor de inducción agregado aplicado en caracterización energética

La caracterización energética de motores de inducción se dificulta por el volumen de mediciones y cálculo a realizar cuando el número de motores es superior a la decena. En este trabajo se desarrolló un modelo de motor de inducción agregado que permite la caracterización energética equivalente al grupo de motores. El modelo de motor de inducción agregado se obtuvo por balance de potencia entre el equivalente y los motores individuales en régimen estacionario. Se utilizó la herramienta SimPowerSystem de MATLAB en la simulación del motor agregado y los motores individuales para determinar el comportamiento energético ante las cargas acopladas y comparar los resultados. Los cambios en las cargas de los motores individuales originaron respuestas en las magnitudes del motor agregado con errores menores del 5 % comparada con las respuestas resultantes del grupo de motores, concluyendo que el agregado respondió satisfactoriamente y existe una equivalencia con fines energéticos al grupo de motores.

The energetic characterization of induction motors is difficult by the volume of measurement and calculation to carry out when the number of motors is bigger than the tens. In this work developed a model of aggregate induction motor that allows the equivalent energy characterization to a group of motors. The model of aggregate induction motor was obtained by the balance of powers between the equivalent one and the individual motors in steady-state. Used the toolbox SimPowerSystem of MATLAB the aggregate motor and the individual motors are simulated, to determine the energy behavior before the coupled loads and to compare the results. Changes in the individual motors loads originated answers in the magnitudes of the motor aggregate with errors smaller than 5% compared with the resulting answers of the group of motors, showing that the aggregate responds satisfactorily and exists an equivalence with energy conclusions to the group of motors.

Efecto de la espiral normal en el movimiento vortiginoso con partículas de bagazo de caña

Debido a la importancia que adquiere cada vez más el bagazo de caña, se estudia el movimiento vortiginoso de sus partículas transportadas por un gas y se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los simulados mediante un modelo matemático. La formación de la espiral se clasificó de tres formas, obteniéndose la velocidad y caída de presión en cada caso a través de un diseño de experimentos factorial multinivel con una réplica. Como variable dependiente cualitativa se tomó la formación de la espiral normal y como variables independientes cuantitativas la velocidad del gas, el tamaño de partículas y la concentración de la mezcla, obteniéndose una correlación que ajustó con 84.64 %. Se determinó el tamaño de muestra para comparar los valores de velocidades del gas y caídas de presión obtenidos experimentalmente con los simulados, los resultados experimentales cumplen una distribución normal y el modelo simula el proceso con error aceptable ingenierilmente.

The vortex movement of sugar cane bagasse carry by a gas is study and the results obtained in the laboratory are compared with the ones simulated through a mathematical model. The formation of the hairspring was classified in three ways, being obtained the speed and fall of pressure in each case through a design of multilevel factorial experiments with a replica. The formation of the normal hairspring was taken as qualitative dependent variable, and as quantitative independent variables, the gas speed, particles size and the mixture concentration were taken, being obtained a correlation that adjusted with 84.64 %. The sample size was determined to compare the values of gas speed and the falls of pressure experimentally obtained with those obtained by the simulation, the experimental results complete a normal distribution and the pattern simulates the process with acceptable engineering error.

Plataforma de desarrollo para el control en tiempo real de estructuras cinemáticas con realimentación visual

En este trabajo se presenta una plataforma de desarrollo para el control en tiempo real de estructuras cinemáticas con realimentación visual. Se ha diseñado una configuración genérica que permite la implementación de cualquier variante de control visual. Para el procesamiento de la imagen se ha propuesto una estrategia que permite el uso de diferentes herramientas comerciales o algoritmos propios para la captura y extracción de características de la imagen. El uso de Real Time Work Shop y Real Time Windows Target en el lazo de control interno brinda la posibilidad de implementar algoritmos de control servovisual en tiempo real. Al final del trabajo se presentan los resultados de un esquema de control servovisual aplicado en un manipulador industrial. La plataforma propuesta constituye una herramienta de desarrollo para aplicaciones industriales de control servovisual y sirve de apoyo a la enseñanza de la mecatrónica en pregrado y postgrado.

In this work we propose a platform to develop visual servoing control systems. The platform has a generic design with the possibility to implement direct or look and move visual servoing systems. For the image processing we present a generic design allowing the use of any image processing library like Matrox MIL, Intel IPP, OpenCV or any algorithms for image capture and target characteristics extraction. The uses of Real Time Work Shop and Real Time Windows Target in the internal loop permits modify the control structure in SIMULINK very easy.

Caracterización térmica e hidráulica de intercambiadores de calor con tubos elípticos y aletas lisas

Pressure drop and heat transfer are the most important parameters in compact heat exchanger. There is a lack of information in the literature about heat exchanger with elliptical tube. The objective of this work was the experimental characterization of compact heat exchangers models using elliptical tube with eccentricity of 0,5 and smooth fins. The Reynolds numbers and the spacing were varied and always inside laminar regime. The experiments were conducted in an open wind tunnel using sublimation of naphthalene and the heat and mass transfer analogy. As results, the average and local Nusselt number and friction factor for 36 models were obtained. Correlations for Colburn and friction factors were presented. This correlations were obtained for 200Caída de presión y transferencia de calor son importantes parámetros en intercambiadores de calor. Existe falta de información cuando de intercambiadores de calor y tubos elípticos se trata. El objetivo del trabajo fue caracterizar experimentalmente modelos de intercambiadores de calor con tubos elípticos y aletas lisas. El numero de Reynolds y los espaciamientos fueron variados, dentro del régimen laminar. Los experimentos fueron desarrollados en un túnel de viento de circuito abierto usando la sublimación de naftaleno y la analogía calor y masa. Los números de Nusselt medio, locales y el factor de fricción fueron obtenidos en forma de correlaciones de Factores de Fricción y Colburn. Las correlaciones, validas para 200