Ingeniería Mecánica

Obtaining and characterizing collagen scaffolds from pigskin and chicken feet

Resumen En el presente trabajo se obtuvieron tres tipos de andamios tubulares a partir del colágeno de piel de cerdo y patas de pollo, el cual se aisló mediante la solución en ácido acético 0,5 molar. El procedimiento utilizado para la formación de los poros fue la liofilización, la cual se realizó con una temperatura de congelación de -40 ºC. La estructura tubular se logró a partir del empleo de moldes de acero, modificando las dimensiones para lograr espesores de la pared de 0,1; 0,5 y 1 mm. El colágeno se caracterizó mediante las pruebas de electroforesis en gel de acrilamida SDS page y espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), corroborándose la presencia del colágeno tipo I en todos los casos. El rendimiento del proceso de obtención del colágeno fue para la piel de cerdo de 4,35 y para la pata de pollo de 4,5 %. La caracterización de los andamios se realizó determinando los parámetros de hinchamiento, absorción de agua, biodegradabilidad, así como un análisis morfológico en microscopía óptica y finalmente la determinación de la resistencia máxima mediante un ensayo de tracción. Como resultado, los andamios de patas de pollo tienen mayor absorción de agua, menor biodegradabilidad, menor índice de hinchamiento y menor resistencia que el andamio de piel de cerdo.

Abstract In the present work, three types of tubular scaffolds were obtained from pig skin collagen and chicken feet, which was isolated using a 0,5 molar acetic acid solution. The procedure used for the formation of the pores was lyophilization, which was carried out at a freezing temperature of -40 ºC. Tubular structure was achieved with steel molds, by modifying the mold dimensions to achieve wall thicknesses of 0,1; 0,5 and 1mm. Collagen was characterized by acrylamide gel electrophoresis tests and Fourier transform infrared spectrometry (FTIR). It was confirmed the presence of type I collagen in all cases. The collagen production process yielded 4,35 % starting with pig skin and 4.5% from chicken feet. The characterization of the scaffolds was carried out by determining the parameters of swelling, water absorption, biodegradability, as well as a morphological analysis by optical microscopy and finally the determination of the maximum resistance using a tensile test. As a result, chicken feet scaffolds had higher water absorption, lower biodegradability, lower swelling rate and lower strength than pig skin scaffold.

Improve the use of energy in the cuban food industry

Resumen Este trabajo se desarrolló en la temática de la recuperación de energía en el sector la refrigeración industrial, lo cual ha sido una de las vías reconocidas para hacer más eficientes los sistemas térmicos, tanto industriales como comerciales y domésticos. Se logró realizar un análisis básico sobre la aplicación de la recuperación de energía en sistemas de refrigeración donde se aprovechó la energía del vapor refrigerante sobrecalentado antes de ingresar al condensador. En este marco el objetivo fue el análisis de lo que representó, desde el punto de vista energético, el aprovechamiento del calor recuperado en una instalación de refrigeración y la estimación de los costos involucrados en su implementación. Del análisis se obtuvo que el costo de la energía recuperada para la variante de recuperación escogida fue de 4 y 2 centavos, dependiendo del tipo de intercambiador de calor empleado.

Abstract This work was developed on the subject of energy recovery in the industrial sector, which has been one of the recognized ways to make thermal systems, both industrial, commercial and domestic, more efficient. It was possible to carry out a basic analysis on the application of energy recovery in refrigeration systems where the energy of superheated vapor was used before entering the condenser. In this framework, the objective was the analysis the use of recovered heat in a refrigeration installation represented, from the energy point of view, and the estimation of the costs involved in this implementation. From the analysis it was obtained that the cost of the recovered energy for the chosen recovery variant was 4 and 2 cents, depending on the type of heat exchanger used.

Empirical modelation of thermophysical properties of austenitic stainless steel

Resumen Las propiedades termofísicas de los aceros son de especial interés en las aplicaciones de la ingeniería térmica. El objetivo de esta investigación es la obtención de un método que permita predecir la influencia de la composición y temperatura de operación sobre las propiedades termofísicas en los aceros inoxidables austeníticos. Mediante el método Flash Laser se obtuvieron 3255 muestras experimentales de aceros AISI laminados y recocidos 301, 302, 304, 310 y 316, que resumen la variación de la conductividad térmica, calor específico, difusividad y densidad, para composiciones conocidas (en por ciento másico) de C, Mn, P, S, Si, Ni, Cr, Mo, V, en un rango de temperaturas de 0 a 800 ºC. Los datos experimentales disponibles fueron procesados mediante técnicas machine learning, desarrollando un modelo que permite computar las propiedades termofísicas objeto de estudio con un error de correlación inferior al 25 % en el 90 % los datos experimentales disponibles. En todos los casos, el modelo obtenido muestra valores adecuados de ajustes y correlación, por lo que puede ser considerado satisfactorio para el diseño práctico.

Abstract The prediction of steel thermophysical properties are special interest for thermal engineering applications. This work aims to obtaining a method for predicting the temperature influence and composition on the variation on the austenitic stainless steels thermophysical properties. Applying the Flash Laser method, 3 255 experimental samples for rolled and annealed AISI steels (301, 302, 304, 310 and 316) was obtained, which summarize the variation of thermal conductivity, specific heat, diffusivity and density, for known compositions (in mass percent) of C, Mn, P, S, Si, Ni, Cr, Mo, V, in a temperature range from 0 to 800 ?. By means machine learning techniques, the available experimental data were generalized, developing a correlation that fits the experiments validity range, with a deviation of 25% for the 90% of the available experimental data. In all ca.

Design and manufacture of a metal mold for cast aluminum

Resumen El objetivo del siguiente trabajo es ees diseñar y manufacturar un molde metálico para obtener semiproductos de aluminio para maquinado. Se diseñó partiendo del plano de pieza final y se emplea una metodología conocida para obtener las dimensiones del molde. Se simuló empleando un software o editor gráfico para procesos de fundición, que usó el método de los elementos finitos, para ofrecer una solución completa y buscar un resultado satisfactorio. Para la manufactura se aplicaron los métodos modernos de elaboración mecánica con gastos mínimos de trabajo, materiales y tiempo. Las técnicas de diseño por software devuelven resultados que concuerdan con los experimentales obtenidos, validando positivamente los resultados de la simulación. Se establecieron los parámetros de explotación del molde y se obtuvieron muestras fundidas que se analizaron, coincidiendo, tanto los parámetros como los resultados de los análisis, con los resultados teóricos.

Abstract The aim of the following work is the design and manufacture of a gravity die casting permanent mold for semi-products of aluminum-based alloys. It is designed based on the final piece plane and a known methodology is used to obtain the dimensions of the mold. It is simulated using a software or graphical editor for casting processes, which uses the finite element method, to provide a complete solution and find a satisfactory result. Modern methods of mechanics were applied for manufacturing with minimal costs of work, materials and time. Software design techniques yield results that match the experiments obtained, positively validating the results of the simulation. The mold exploitation parameters were established, and casting samples were obtained that were analyzed, coinciding both, the parameters and the analyses results, with the theoretical results. .

Experimental model for the analysis of the surface roughness of AISI 1045 steel in plane grinding

Resumen El uso de métodos estadísticos de análisis se ha expandido en las diferentes ramas de las ciencias técnicas con éxito demostrado, permitiendo, en conjunto con la simulación, la reducción de tiempo y costos de determinados procesos basado el análisis detallado de diferentes variables y su influencia en estos procesos. En este estudio se buscó precisamente la obtención de un modelo matemático capaz de permitir la evaluación, durante el proceso de rectificado plano, del acero AISI 1045, de la influencia en la rugosidad superficial de las variables independientes: avance longitudinal, tipo de refrigeración y tratamiento térmico. En la investigación, se emplearon, tres niveles de los valores de velocidad de avance y tipos de refrigeración, así como dos niveles de dureza. Los demás parámetros del proceso se mantuvieron constantes dentro de los rangos establecidos como valores recomendados para el rectificado de aceros. Con los valores de la rugosidad superficial obtenidos en cada experimento y un posterior procesamiento estadístico se pudo establecer la influencia de cada variable y sus interacciones. Se alcanzaron resultados reales y en concordancia con la experimentación realizada y confiables de acuerdo con los análisis estadísticos.

Abstract The use of statistical methods of analysis has expanded in the different branches of technical sciences with proven success, allowing, together with simulation, the reduction of time and costs of certain processes based on the detailed analysis of different variables and their influence on these. This study sought precisely to obtain a mathematical model capable of allowing the evaluation, during the flat grinding process of AISI 1045 steel, of the influence on the surface roughness of the independent variables: longitudinal advance, type of cooling and treatment. thermal. In the investigation, three levels of the forward speed values were used, types of cooling, as well as two levels of hardness. The other process parameters were kept constant. With the values of surface roughness obtained in each experiment and subsequent statistical processing, the influence of each variable and their interactions could be established. Real and reliable results were achieved according to experiments and statistical analysis. .

Evaluation of the performance of a solar cooker built with recycled materials

Resumen En el artículo se evaluó el comportamiento térmico de una cocina solar tipo caja construida con materiales reciclados. A partir de un procedimiento estándar que evalúa rendimiento térmico de la cocina solar construida. Las pruebas experimentales se desarrollaron bajo el clima de Santiago de Cuba durante Septiembre 2021. La cocina solar alcanzó una temperatura máxima de 87,2 ºC con valores de eficiencia de 74,4 %. Los resultados obtenidos fueron comparados con dos tipos diferentes de cocinas solares, tipo panel y tipo parabólica, de acuerdo con estudios anteriores. El análisis económico complementa el estudio y demostró que la cocina solarconstruida permite un ahorro estimado de más de 150 kg de carbón o 60 kg de Gases Licuados del Petróleo (GLP) en dependencia del combustible empleado en la cocción de alimentos, con aporte a la protección del medio ambiente. .

Abstract The article evaluates the thermal performance of a box-type solar stove constructed with recycled materials. It is based on a standard procedure that evaluates the thermal performance of the constructed solar kitchen. The experimental tests were developed under the climate of Santiago de Cuba during September 2021. The solar cooking unit reached a maximum temperature of 87,2 ºC with efficiency values of 74.4 %. The results obtained were compared with two different types of solar stoves, panel type and parabolic type, according to previous studies. The economic analysis complements the study and showed that the constructed solar cooking unit allows an estimated saving of more than 150 kg of coal or 60 kg of LPG, depending on the fuel used to cook the food, contributing to the protection of the environment. .

Biomass resource´s assessment as a source of energy in a rural commununity

Resumen En este trabajo, se realizó una estimación de las potencialidades de generación de energía con recursos biomásico propios de la zona y se propuso un sistema de indicadores de sostenibilidad que evalúo el aporte del aprovechamiento de los recursos biomásico al completo eco-turístico Las Terrazas. Se confirmó que los residuos biomásico más importantes, son los ganaderos porcinos, que producen 3 m3 biogás/día, y los forestales provenientes de la sierra. En un total de 5 201 ha con recursos forestales, se estimó un potencial biomásico residual de 4 524,87 t/año, que corresponde con un potencial energético aprovechable de 9,52 GWh/año. Se planteó un sistema de indicadores biofísicos que puede expresar el nivel de sostenibilidad que podría alcanzar el asentamiento a partir del mayor aprovechamiento de los recursos biomásico disponibles. .

Abstract In this work, an estimation was made of the potential for energy generation with biomass resources from the area, and a system of sustainability indicators was proposed to evaluate the contribution of the use of biomass resources to the eco-tourism complex Las Terrazas. It was confirmed that the most important biomass wastes are from pigs, which produce 3 m3 biogas/day, and forestry wastes from the mountains. In a total of 5 201 ha with forest resources, a residual biomass potential of 4 524,87 t/year was estimated, which corresponds to a usable energy potential of 9,52 GWh/year. A system of biophysical indicators was proposed that can express the level of sustainability that the settlement could reach from the best use of the available biomass resources.

Effect of creep temperature on HK-40 refractory austenitic steel

Resumen El trabajo tuvo como objetivo determinar el efecto de la temperatura de termofluencia en el acero refractario HK-40 empleado en la fabricación de brazos de barridos de hornos de reducción y expuestos a condiciones de termofluencia. Se analizó la zona exterior, la interior y la central del brazo, para determinar las transformaciones estructurales que ocurren según las condiciones de temperaturas a la que está expuesto. Se determinó que, el calor aportado por efecto de la combustión del petróleo y por el calor físico del aire en cámaras de combustión se incrementa de forma gradual y posibilita de falla por termofluencia debido a la acción combinada de esfuerzo y calor. La microestructura del acero HK-40 en las tres zonas a 760 °C, es de una matriz austenítica con carburos M23C6 en los límites de los granos, sin estructura dendrítica y una banda de austenita descromizada rodeada de carburos primarios (eutécticos), que provoca la fragilidad e induce la falla, la presencia de grieta en la zona exterior del brazo ocurrió en un área prevista de posibles carburos

Abstract The work aimed to determine the effect of creep temperature on HK-40 refractory steel used in the manufacture of sweeping arms of reduction furnaces and exposed to creep conditions. The exterior, interior and central zone of the arm were analyzed to determine the structural transformations that occur according to the temperature conditions to which it is exposed. It was determined that the heat provided by the effect of the combustion of oil and by the physical heat of the air in combustion chambers increases gradually and enables failure by creep due to the combined action of stress and heat. The microstructure of HK-40 steel in the three zones at 760 °C, is an austenitic matrix with M23C6 carbides at the grain boundaries, without dendritic structureand a band of dechromed austenite surrounded by primary carbides (eutectic), which causes brittleness and induces failure, the presence of crack in the outer area of the arm occurred in an area foreseen of possible carbides.