Ingeniería Mecánica

Modelos constitutivos para paredes arteriales, descripción del movimiento y estado de deformación

Las paredes arteriales son uno de los tejidos blandos encontrados en los seres vivos. Tienen como características ser no lineales, incompresibles y anisotrópicos. En los últimos años se han desarrollado un conjunto de modelos constitutivos que consideran un material hiperelástico. Algunos de estos modelos consideran isotropía del material pero han demostrado no ser adecuados para modelar el comportamiento de arterias sanas. Los modelos más difundidos en este sentido consideran el material anisotrópico debido a la organización de las fibras de colágeno y a pesar de haber sido formulados para describir la conducta arterial pueden ser utilizados para representar el comportamiento de otros tejidos blandos como la vena cava infra-renal, la pared intestinal, las propiedades mecánicas del esófago, entre otros. Algunos autores incluso los han utilizado para modelar también el daño en las arterias.

Arterial walls are one of the soft tissues found in living organism. They are non lineal, incompressible and anisotropic. A set of constitutive models have been developed considering a hyperelastic material. Some of these models consider material isotropy but they have proved to be inadequate for modeling healthy arterial behavior. Mostly used models consider the anisotropic material due to the collagens fibers and nevertheless they have been created to describe arterial behavior can be also used for modeling different soft tissue behavior as infrarenal vena cava, intestine wall, mechanical properties of the esophagus, among others. General author have used them for modeling arterial damage.

Evaluación energética de un sistema de generación de 400 kWe en modo diesel-gas licuado de petróleo

El constante aumento en los precios de los combustibles impulsó el desarrollo de sistemas energéticos cada vez más eficientes y flexibles, los cuales permitan el uso de distintos tipos de combustibles, tales como el gas licuado de petróleo (GLP). El presente trabajo buscó analizar el comportamiento energético y ambiental que tiene una planta de generación de 400 kWe operada en modo diesel y dual diesel-GLP de pozo. La eficiencia energética total del sistema en el punto de máxima carga fue igual a 39,9 % en modo diesel y 35,1 % con una relación de sustitución del 28,5 % en modo dual. La adición de GLP resultó en una disminución del índice de emisiones de CO2 de 0,76 a 0,71 kgkWh-1. El adecuado comportamiento del sistema genera interesantes oportunidades para la disminución del impacto ambiental causado por los sistemas diesel, la diversificación de la canasta energética y la reducción de costos de generación eléctrica en pozos petroleros.

The continuous increase of the fuel costs promoted the development of more efficient and flexible power systems, which could use alternative fuels such as liquefied petroleum gas (LPG). This work aimed to analyze the performance and environmental effect of a 400kWe power system fed with diesel and diesel-LGP on a dual fuel mode. The total electric efficiency of this system at his maximum load was 39,9 % with diesel and 35,1 % at a 28,5 % substitution level on a dual fuel mode. The addition of LPG decreased the CO2 emission index from 0,76 to 0,71 kgkWh-1. The proper behavior of this system on a dual fuel mode mitigated the environmental impact of diesel internal combustion engines, diversified the energy market, and reduced the power generation costs onto petroleum extraction wells.

Obtención de la característica geométrica a la torsión de perfiles delgados cerrados multiconexos

En el presente trabajo se dedujeron y obtuvieron las expresiones que permiten determinar la característica geométrica de una barra de perfil delgado cerrado multiconexa, uniforme a lo largo de su eje,sometida a torsión, adicionalmente se obtuvo la aplicación de las expresiones para la obtención de la característica geométrica a la torsión a través de dos ejemplos, uno donde los tabiques que conforman la sección transversal de la barra son de espesores uniformes y el otro con espesores variables, ambos se desarrollaron a través de la metódica establecida en el trabajo para el cálculo de esta característica geométrica.

In this paper we derive and disclose the expressions for determining the geometric characteristic of a closed bar multiply connected profile, uniform along its axis, subjected to torsion, further application of the expressions shown for obtain the geometric feature to the torque through two examples, one where the partitions that form the cross section of the bar is of uniform thickness and the other with varying thicknesses, both examples are developed through methodical work established for calculating this geometric feature.

Transferencia de calor incrementada en espacios anulares con elementos helicoidales insertados

La transferencia de calor incrementada por métodos pasivos se emplea en diversos intercambiadores de calor de alta efectividad. El objetivo del trabajo presentado fue la evaluación del estado de las investigaciones en el campo de la transferencia de calor mejorada en espacios anulares, a partir del empleo de elementos turbulizadores helicoidales como técnicas pasivas. La revisión se centró en el empleo de láminas helicoidales y espirales, la obtención de ecuaciones de correlación del coeficiente de transferencia de calor incrementado, el coeficiente de fricción y la evaluación que se realiza de este proceso por parte de diferentes autores. El análisis crítico permitió realizar valoraciones integradas y recomendar sobre los aspectos que podrían ser analizados en el futuro en esta temática.

The transfer enhancement by passive methods is used in several heat exchanger of high effectiveness. The objective of the presented work was the evaluation of the state of the investigations in heat transfer enhancement in annular spaces, from the employment of elements helical. The revision was centered in the employment of twisted tape and wire coil in spiral, the equations of correlation obtained of the coefficient of transfer of increased heat, the coefficient of friction and the evaluation that was carried out of this process on the part of different authors. From the critical analysis of the published results, the authors recommend on the topics that can be analyzed in the future in this area.

Evolución de los modelos constitutivos de respuesta pasiva para paredes arteriales

La respuesta mecánica de las paredes arteriales se modifica como consecuencia del envejecimiento y el desarrollo de enfermedades. Estos cambios se ven reflejados en modificaciones en su estructura, composición, resistencia y forma. La predicción de su comportamiento en dependencia de su estado fisiológico usando modelos biomecánicos se muestra como una potente herramienta en el tratamiento y diagnóstico de aneurismas, ateroesclerosis, hipertensión arterial entre otras. Realizando un profundo análisis de la literatura consultada se presenta un estudio bibliográfico de los modelos constitutivos de paredes arteriales en su respuesta pasiva, clasificándolos y destacando sus principales ventajas, desventajas y la evolución de estos desde los puramente fenomenológicos hasta los más complejos.

The mechanical response of arterial walls is modified as a result of aging and disease development. These changes are reflected in changes in its composition, strength, shape and structure. The prediction of their behavior, depending on their physiological state used biomechanical models is shown as a powerful tool in the treatment and diagnosis of aneurysms, atherosclerosis, hypertension and others. It´s presented in its passive response, a profound analysis of the literature and the bibliographic review of the constitutive models of arterial walls, classifying and highlighting their main advantages, disadvantages and the evolution from purely phenomenological to the most complex response.

Alternativa de doble recubrimiento para electrodo destinado al proceso de relleno manual con arco eléctrico

El objetivo del presente trabajo fue establecer diferencias entre el comportamiento de electrodos obtenidos con recubrimiento monocapa y bicapa para el proceso de relleno manual. La relación entre los materiales de los recubrimientos se estableció en 70 % de materiales no metálicos y 30 % de carga de aleación para cada tipo de electrodo. Para cumplimentar el objetivo fueron evaluados los procedimientos de fabricación por inmersión y extrusión, conjuntamente con la posición relativa de los constituyentes de los recubrimientos sobre el alma y su influencia en las propiedades eléctricas y operativas de los electrodos. Como resultado se obtuvo que el electrodo con recubrimiento bicapa consume un 4,8 % menos de potencia durante la soldadura que el electrodo de recubrimiento monocapa (más económico), pero con mayor cantidad, 27 %, de metal aportado por unidad de tiempo (mayor rendimiento), depositando cordones ligeramente menos altos (19,9 %), pero más profundos (46,5 %).

The object of the present paper was to establish differences among one and twin coating electrodes dedicated to the manual filler process. The resulting relationship among the coating materials are established in 70 % of non-metallic compound and 30 % of alloy for each electrode type. For execute the work objective, two conventional procedures (immersion and extrusion) for manufacturing electrodes, as well as the influence of coating placement on the electrodes operational properties was evaluated. As result of experiment was obtained a twin coated electrode whish consume a 4,8 % less than power during the welding that one layer electrode (more economic), but with bigger quantity (27 %) of metal contributed by unit of time (bigger yield), less height of reinforcement (19,9 %) and greater depth of penetration (46,5 %).

Propiedades fisicoquímicas y tribológicas de una grasa grafitada de Jatropha curcas L y jabón de litio

Las grasas lubricantes son consideradas una dispersión coloidal de un espesante en un fluido lubricante. Los aceites vegetales son ampliamente usados en muchas formulaciones de grasas. En este trabajo se determinaron las propiedades fisicoquímicas y tribológicas de una grasa lubricante fabricada con aceite vegetal de Jatropha curcas L y jabón de litio (JC1G5). Alfa tocoferol acetato y grafito fueron usados como aditivos antioxidante y de extrema presión respectivamente. La grasa JC1G5 mostró un color negro, una temperatura de goteo de 140 oC, apropiadas propiedades de corrosión al cobre y un grado de consistencia NLGI Grado1. El efecto de la lubricación de la grasa JC1G5 fue probado, empleando una máquina de cuatro bolas y un tribómetro timken. Los resultados indican que la grasa JC1G5 posee propiedades tribológicas comparables con una grasa mineral de jabón de litio.

Lubricating greases are considered as colloidal dispersions of a thickener in a lubricating fluid. The vegetable oils are widely used in many formulations of greases. In this paper were determined the physicochemical and tribological properties of graphite grease based on Jatropha curcas L vegetable oil and lithium soap (JC1G5). Alpha tocofherol acetate and graphite were used as antioxidant and extreme pressure additives respectively. The grease JC1G5 showed a black color, a dropping point of 140 oC, appropriate magnitude of copper corrosion and consistency NLGI Grade 1. Lubrication performance of the grease JC1G5 was tested using the 4-ball wear tester and timken tribometer tester. Results indicate that the grease JC1G5 has tribological properties comparable to that of mineral oil base lithium grease.

Desarrollo de un material compuesto de fibras de henequén utilizando una matriz termofija

En este trabajo fue obtenida la influencia de la proporción másica de las fibras de henequén como refuerzo sobre las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y al impacto de un material compuesto de matriz polimérica termoestable. Fueron encontradas muy semejantes, física y químicamente las fibras de dos regiones. Se analizaron las probetas mediante interferometría digital para detectar la presencia de defectos y se observaron las zonas de ruptura mediante microscopía electrónica de barrido. Fue determinado que el aumento de la inclusión de las fibras como refuerzo en el material aumenta las propiedades estudiadas llegando a su máximo en un 20 % de relación másica fibra-matriz. Se observó un aumento máximo del 53 % en la resistencia a la tracción y un aumento máximo del 88 % en el impacto respecto a la matriz pura.

In this work was obtained the influence of the mass ratio of the henequen's fibers as reinforcing over the mechanical properties in traction an impact resistance of the composite with polymeric thermosetting matrix. Was found very similar physics and chemically, fibers from two regions of the country. Was analyzed the samples using digital interferometry searching for defects and was observed the region of rupture using electronic microscopy of sweeping. Was determined that the increase of the inclusion of the fiber as reinforcement in this material cause the increase of the study properties, raising a maximum over the 20 % of the mass ratio in the relation fiber-matrix. Was observed an increasing over the 53 % in the resistance to traction and over 88 % in the impact resistance compare to the matrix alone.

Validación de la superficie de un intercambiador de calor compacto en configuración lisa utilizando un método numérico

This work determines the thermo hydraulics behavior of smooth configuration surface for a compact heat exchanger by means of numerical simulation. The objective is to use the results as baseline for research in the enhancement of heat transfer and drag reduction, directed to reduce the energy consumption and diminish the environmental impact. The fin tube heat exchanger models described. The constraints used in the implementation of the equation solver are announced. The average heat transfer coefficient and pressure drop obtained from numerical simulation are compare to experimental results presented in literature for models with the same dimensions and configuration. A good agreement between numerical and experimental results is reached. Local mechanisms responsible for the heat transfer and pressure drop are detailed. The study is conducted inside the laminar regime for frontal velocities ranging between 0.5 and 6 m/s.

Este trabajo determina el comportamiento termo hidráulico de una superficie perteneciente a un intercambiador de calor compacto en configuración lisa utilizando un método de simulación numérica. El objetivo es caracterizar la superficie para poder utilizarla como una referencia en las comparaciones con superficies de intercambio de calor intensificadas. Los datos obtenidos se utilizaran en la determinación de los valores relativos de intensificación de la transferencia de calor y el arrastre intentando reducir el consumo energético y su impacto ambiental. Se describe el modelo de intercambiador de calor con tubos aletados. Los resultados numéricos obtenidos presentan un buen ajuste con los valores experimentales. Los resultados del coeficiente de transferencia de calor global y la caída de presión son explicados a partir de las particularidades locales del campo de velocidad y temperatura. El estudio es conducido en régimen laminar con velocidades a la entrada del modelo entre 0.5 and 6 m/s.

Planificación del proceso de fresado de una pieza compleja utilizando una máquina herramienta virtual

Se diseñó y se fabricó exitosamente una pieza experimental compleja compuesta de superficies con curvatura cero, positiva y negativa. Se planificó y se ejecutó el proceso de fabricación por maquinado usando el proceso de fresado con herramientas de punta esférica en un centro de maquinado vertical equipado con un cuarto eje de rotación externo. Para la planificación, simulación y verificación del proceso se desarrolló un modelo virtual de la máquina herramienta disponible y sus accesorios en un sistema comercial de maquinado asistido por computador. Se implementó el montaje virtual del sistema de manufactura con el que se verificó y se ajustó el proceso hasta observar un buen desempeño. Se comprobaron así las ventajas de utilizar los recientes métodos virtuales ofrecidos por varios sistemas de maquinado asistido por computador para la simulación del proceso, especialmente cuando se trata de componentes complejos procesados en máquinas herramienta de más de tres ejes.

We designed and successfully manufactured a complex experimental piece composed of surfaces with zero, positive and negative curvatures. We planned and executed the machining manufacturing process by using milling process with end ball nosetools on a vertical machining center equippedwith a fourth external rotational axis. For planning, simulation and verification of the machining process,we developed a virtual model of the machine tool and its accessories in a commercial system for computer aided machining. By mounting the virtual manufacturing system, we verified the process and adjusted it until observe a good performance. We tested and confirmed the advantages of using the recent virtual methods for simulation and verification of the processoffered by various computer-aided machining systems, especially when dealing with complex processing components in machine tools withmore than three axes.