Ingeniería Mecánica

Un contenido significativo para el contexto de las ciencias técnicas: el texto argumentativo

Argumentar es una actividad humana que aparece con mucha frecuencia en la vida diaria, sin embargo, en el contexto de las ciencias técnicas la expresión de que "Los estudiantes no saben argumentar" se escucha con frecuencia en boca de muchos docentes producto de los insuficientes resultados que se obtienen cuando el estudiante tiene que argumentar una afirmación. En ocasiones, se dirige la atención a la exactitud en el uso del lenguaje y se le pide al estudiante que argumente su respuesta con ejemplos concretos, pero tampoco se logra que comprenda lo que se le pide. ¿Dónde está el problema? ¿Se ha preparado al estudiante desde el punto de vista lingüístico, para desarrollar esta habilidad? ¿Se le ha dotado de las herramientas lingüísticas necesarias para operar con la ciencia del lenguaje en función de ofrecer juicios críticos, razonamientos lógicos u otros tipos de operaciones? Constituye una necesidad que los futuros ingenieros sean capaces de desarrollar habilidades en el manejo del texto argumentativo para la actividad comunicativa que llevan a cabo en el contexto donde se desarrollan. Por tanto, el objetivo de este trabajo está encaminado a resaltar la significación de este contenido para la formación presente y futura del ingeniero a partir de la presentación de las características de este tipo de prosa. En su elaboración se utilizaron métodos del nivel teórico y empírico que ofrecieron el estudio del tema y su aproximación al contexto particular de las ciencias técnicas.

Arguing is a human activity that is frequent in our everyday life. However, in the context of technical sciences the expression "Students do not know how to argue" is frequently heard among professors due to the low results obtained when the student has to argue a statement. In some cases attention is focused on the accuracy of the use of the language and the student is asked to argue his answer with concrete examples, but he does not understand what he is asked for. Where is the problem? Has the student been prepared for the linguistic point of view to develop this activity? Has he been given the necessary linguistic tools to operate with the science of language in order to give critical judgement, logical reasoning or any other logical operation? It is a need for future engineers to be able to develop abilities in the use of the argumentative text for the communicative activity they carry out in the context where they develop. Therefore, the objective of this paper is to outstand the significance of this content for the formation of the present and future engineer from the presentation of the characteristics of this type of prose. In this paper levels from the theoretical and empirical methods were used. They offered the study of the topic and its approximation to the particular context of technical sciences.

Dimensionado mediante simulación de sistemas de energía solar fotovoltaica aplicados a la electrificación rural

El presente trabajo se basa en el método de dimensionamiento mediante simulación del comportamiento energético de los sistemas fotovoltaicos, aplicados a la electrificación rural en regiones alejadas de la red eléctrica. Se establece la denominación de sistemas Sobre e Infradimensionados y se expone la solicitud recibida para el análisis de un caso particular, donde se consideran dos opciones energéticas de diferentes niveles de calidades de servicio eléctrico y se solicita la valoración económica de cada opción, con su correspondiente argumentación. El nivel de calidad se establece con el índice del % de fallos en el servicio de electricidad por falta de energía en las baterías, además de la cantidad de los días de autonomía energética del sistema. Se concluye que para sistemas infradimensionados, y con un determinado nivel de calidad de servicio establecida, existen múltiples soluciones de dimensionado, y en determinadas condiciones, no siempre los sistemas de mayor nivel de calidad, son los de mayor costo, siendo posible determinar el mínimo costo en el dimensionado mediante el método de simulación.

The present work is based on the sizing method by means of simulation of the photovoltaic systems energy behavior, applied to rural electrification in regions far from the electric net. The denomination of infra/over sized systems is made and a requested analysis of one particular case is exposed, where it is considered two energy options of different qualities of electric service and the economic valuation of each option is requested, with its corresponding argument. The quality level is established with the fault index in the electricity service for energy lack in the batteries, besides the quantity of energy autonomy days of the system. As conclusions, in infra-sizing conditions systems, and with established quality level of service, multiple sizing solutions exist, and under certain conditions, not always the systems with more quality level, are those of more cost, as well as the presence of a minimum cost in the sizing can be obtained by simulation methods.

Sistemas híbridos con base en las energías renovables para el suministro de energía a plantas desaladoras

En el siguiente trabajo se modelan los sistemas híbridos con base en las energías renovables, que garanticen las necesidades energéticas en plantas desaladoras de ósmosis inversa, con una capacidad de hasta 50 m³ de producción diaria, a fin de obtener la combinación óptima. Para el procesamiento de los datos se hará uso del software especializado HOMER. Se tomarán como elementos de partida: la demanda eléctrica de una planta desaladora tipo, las especificaciones técnicas de los equipos propuestos, así como los potenciales de radiación solar y las velocidades de viento de la región analizada (Islas Canarias). Las conclusiones muestran que el sistema híbrido óptimo, desde el punto de vista técnico-económico para el suministro de energía a desaladoras de ósmosis inversa con capacidad de producción de 50 m³/día, será un sistema eólico-diesel, compuesto por: dos aerogeneradores, un banco de baterías y un generador diesel. Se demuestra que la velocidad del viento es la variable termodinámica determinante para la configuración de los sistemas híbridos estudiados, considerando los potenciales energéticos naturales existentes en la región estudiada.

In the following work the hybrid systems with base in the renewable energy are modeled, to compare many different design options based on their technical and economic merits. The energy necessities will be guaranteed in reverse osmosis desalination plants, with a capacity of up to 50 m³ of daily production. The data processing was analyzed using the computer model, HOMER. The departure elements were: the electric demand of the desalination plant, the technical specifications of the equipments, as well as the potentials of solar radiation and the speeds of wind of the analyzed region (Canary Island). The conclusions show that the best hybrid system, from the technician-economic point of view for the energy supply to a reverse osmosis desalination plants with 50 m³/día of capacity, will be an (eolic-diesel) system, composed by: two wind generators, a batteries bank and a diesel generator. It is demonstrated that the wind speed is the determinant thermodynamic variable for the configuration of the analyzed hybrid systems, considering the existent natural energy potentials in the studied region.

Análisis de la eficiencia del sistema de aislamiento de vibraciones de grupos electrógenos MAN 18 V48/60 B

Todo sistema de aislamiento de vibraciones está encaminado en primera instancia a aislar vibraciones como su propio nombre lo indica. En ocasiones es menester que a la máquina no la perturben vibraciones procedentes del entorno, como lo puede ser por ejemplo, el caso de una rectificadora en un taller de mecanizado. Así mismo, en otras ocasiones resulta necesario aislar la máquina para evitar que las vibraciones producidas por ella misma afecten al entorno. Tal es el caso de los grupos electrógenos MAN 18 V48/60 B, cuyos motores de combustión interna responden a un diseño de 18 cilindros en "V" distribuidos en 13 metros de longitud. El sistema de aislamiento de estos motores consta de 14 paquetes de ocho resortes cada uno, incluyendo un amortiguador viscoso por cada calzo. Se efectuaron mediciones espectrales de vibraciones en cada uno de estos calzos antivibratorios, sobre y debajo de estos respectivamente y se evaluó la eficiencia de estos calzos en todo el espectro, determinándose aquellas frecuencias que por determinadas razones no alcanzan los niveles de eficiencia en el aislamiento establecidos a tales efectos. De esta manera, se presenta una metodología para conducir este análisis.

A vibroisolation system has a priority goal which is isolate vibrations. Such vibrations can come from the environment and could affect the machine behavior and could affect its technological functions too. That's the case of a machine tool, for instance. However, it is also possible that vibrations come from the own machine and in this case the main goal of vibroisolation system is to avoid that vibrations go to machine foundations. This is the case on which this paper is focused. Twelve vibration isolators with eight springs each one including a viscous damper are mounted as vibroisolation system on all the engine generator sets type MAN 18 V48/60 B which are installed in a Cuban Power Plant. Cracks with unknown cause have been present on an engine and after a prior evaluation; the vibroisolation system seems to be a possible cause. That's why vibration spectra where registered over and under each vibration isolator, evaluating isolation efficiency in a bandwidth of interest. As preliminary results it was found that some frequencies do not exhibit well efficiency levels having on this paper an alternate methodology for similar researches.

Particularidades de la medición de presión sonora y vibraciones en grupos electrógenos MAN 18 V48/60 B

Como parte de las líneas de investigación del Centro de Estudios en Ingeniería de Mantenimiento, se desarrolla un proyecto de investigación encaminado a establecer las pautas para la evaluación de la condición de grupos electrógenos. El presente artículo muestra las particularidades de la medición de sonido y vibraciones sobre un Grupo Electrógeno MAN 18 V48/60 B. Se analiza lo indicado en el estándar ISO 3744 concluyéndose con la imposibilidad práctica de su aplicación en el entorno industrial y para grandes máquinas como lo es el caso de los grupos electrógenos MAN 18 V48/60 B. El interés de esta investigación se enfoca al generador del grupo electrógeno y por ello no obstante, se efectuaron mediciones de presión sonora orientando el micrófono hacia los cojinetes de este, sobre los cuales también se registraron sus vibraciones siguiendo lo indicado en el estándar ISO 8528-9. El análisis comparativo de los registros espectrales de presión sonora y de vibraciones obligó a convertir los espectros FFT en espectros de ancho de banda proporcional constante. Como resultado fundamental se obtiene la no correlación de las frecuencias espectrales de presión sonora con las de vibraciones y una evaluación preliminar del generador exhibiendo una condición normal.

A research project for condition monitoring of engine generator sets is developed as part of main researches at Maintenance Engineering Research Center. Sound pressure level and vibration measurements over an engine generator set MAN 18 V48/60 B are made with the goal of identify those frequencies present in both, sound pressure level and vibration spectra which could give the possibility to use sound pressure level as a symptom parameter because of the continuous feature of this kind of measurement. It is analyzed everything stated in ISO 3744 standard but it was impossible to apply such standard taking in mind the complexity of industrial environment. However, because the research is focused on generator it was registered the sound pressure level near generator bearings. Vibrations were also registered on bearings according to ISO 8528-9 standard. For comparative analysis it was necessary to convert FFT spectra into constant percent bandwidth spectra. As a result, the spectral frequencies could not be correlated in both sound pressure level and vibration spectra and a generator normal condition was found as a preliminary evaluation.

Ruptura de aneurismas de aorta abdominal. Herramienta informática para su predicción

La ruptura de los aneurismas de aorta abdominal representa un evento clínico muy importante debido a su alta tasa de mortalidad. Los indicadores empleados actualmente para decidir el tratamiento a pacientes con aneurismas son el diámetro máximo transversal y la tasa de crecimiento, los que pueden ser considerados insuficientes, pues no tienen una base teórica físicamente fundamentada. En el presente artículo se definen los fundamentos para el diseño de una herramienta informática para PC que permita predecir, con suficiente precisión para ser clínicamente relevante, el riesgo de ruptura de aneurismas de aorta abdominal sobre bases personalizadas del paciente. La herramienta consta de 3 módulos, que están diseñados para procesar toda la información del paciente e integrarla mediante un modelo que incorpora la interrelación de los factores biomecánicos de diferentes naturalezas (biológicos, estructurales y geométrico) y escalas (temporal y dimensional), con el objetivo de calcular un indicador numérico y personalizado del riesgo de ruptura. Esta herramienta debe constituir un elemento auxiliar del facultativo médico en la toma de decisiones respecto del tratamiento adecuado a pacientes con aneurisma.

The rupture of abdominal aortic aneurysm (AAA) represents an important clinical event due to its high mortality rate. Currently the criteria to decide on the treatment of AAA patients are the peak transverse diameter and the growth rate which can be considered insufficient because they have not a reasonable physical base. The foundations for the design of PC software to predict, with sufficient accuracy to be clinically relevant, the risk of AAA rupture on patient-specific basis are defined in this paper. The software consists of 3 modules which are designed for processing all patient-specific information and integrate them through a model that interrelates the different nature (biological, structural and geometric) and scales (temporal and dimensional) biomechanical factors, in order to calculate a numerical and patient-specific indicator of the rupture risk. This tool should be an auxiliary element to physician in making decision on appropriate treatment decisions for patients with aneurysm.

Comportamiento físico-mecánico de un biomaterial sometido a bajas cargas

La simulación de sistemas de alimentación, manejo y ordenamientos de tallos de cañas de azúcar requiere de un modelo de comportamiento que prediga cual es el esfuerzo máximo que se puede aplicar sobre un tallo sin que se rompa la estructura interna del vegetal, logrando así una mayor capacidad productiva. Para este proceso de simulación se hace necesario obtener un modelo matemático que describa el fenómeno. Se obtiene un modelo geométrico a partir del análisis morfológico de la caña de azúcar y la aplicación de la teoría estructural, llegándose a la conclusión de que es posible estudiar varias situaciones de carga si a un modelo estructural poligonal de 12 barras se le impone la multielasticidad a las propiedades del material. La determinación de la carga que provoca el esfuerzo máximo sin que se rompa la estructura interna del tallo cargado transversalmente fue obtenida a través de ensayos de laboratorio donde se controló la carga, el desplazamiento y la rotura de las paredes celulares. La comprobación del modelo se realizó comparando datos obtenidos en una simulación con los de un ensayo de laboratorio, obteniéndose el comportamiento mecánico de la barras del modelo geométrico capaz de reproducir el comportamiento físico de las variedades analizadas con un nivel de confianza del 95 %.

The simulation of feeding systems, handling and classifications of shafts of canes of sugar require of a behavior model that predicts which it is the maximum effort that you can apply on a shaft without it breaks the internal structure of the vegetable, achieving this way a bigger productive capacity. For this simulation process it becomes necessary to obtain a mathematical model that describes the phenomenon. The geometric pattern is obtained starting from the morphological analysis of the cane of sugar and the application of the structural theory, being reached the conclusion that a polygonal structural model of 12 bars if they are imposed to the properties of the material the multi-elasticity several load situations they can be studied. The determination of the load that causes the maximum effort without it breaks the internal structure of the shaft loaded traversely it was obtained through laboratory rehearsals where load, displacement was controlled and it plows of the cellular walls. The confirmation of the pattern was carried out comparing data obtained in a simulation with those of a laboratory rehearsal being obtained the mechanical behavior of the bars of the geometric pattern able to reproduce the physical behavior of the varieties analyzed with a level of trust of 95%.

El modelado de una grieta de fatiga en una estructura plana y su detección mediante la transformada wavelet

Se presenta el Análisis Modal realizado a varios Modelos de Elementos Finitos de una armadura plana con el objeto de detectar la presencia de una grieta transversal en uno de sus elementos a partir del análisis de los desplazamientos nodales del primer modo a flexión por medio de la transformada de Wavelet. La grieta es representada por una zona de rigidez reducida calculada por un proceso similar al desarrollado por Bovsunovsky y Matveev para una viga en voladizo en base a criterios de la energía de deformación en la punta de la grieta. Se probaron varias funciones mother wavelet para encontrar la mas adecuada para detectar discontinuidades producto de la grieta. Los resultados teóricos muestran que es posible detectar una grieta transversal parcial en una armadura plana con la transformada wavelet.

The results of a modal analysis performed in several finite elements models of a planar truss with and without a partial crack, and crack detection by the wavelet transform of nodal displacements in the first mode are shown. The crack is represented by a zone with reduced bending stiffness, following the idea developed by A P. Bovsunovsky and V. V. Matveev for a cantilever beam, using the concept of strain energy in the crack tip. Several mother wavelet were used in order to find the most appropriated for the detection of discontinuities produced by the crack, and its usefulness in crack detection is probed.