Ingeniería Mecánica

Influencia de la transferencia por arco sobre la microestructura de uniones soldadas usando arco pulsado

Este artículo estudia la influencia de la transferencia de arco pulsado en el proceso de soldadura por arco eléctrico con gas de protección (GMAW, Gas Metal Arc Welding), sobre la microestructura, utilizando dos composiciones de gas de protección y los modos de transferencia de arco pulsado y corto circuito. Se caracterizó la microestructura y las propiedades mecánicas y los resultados indican que se logra una mayor resistencia a la tensión y un perfil de dureza más homogéneo utilizando el modo de transferencia de arco pulsado, debido a que con esta existe una distribución más uniforme del tamaño de grano en las tres zonas de soldadura. La presencia de ferrita acicular fue una constante en todos los tratamientos evaluados, mientras la ferrita widmastatten se presentó con preferencia en la transferencia de arco pulsado.

This article studies the influence of pulsed arc transfer in the GMAW process on the microstructure, using two shielding gas composition and the pulsed arc and short circuit transfer. The microstructure and mechanical properties was characterized and the results show that is achieved a greater tensile strength and more homogeneous in the hardness profile using the pulsed arc transfer, because it creates a more uniform size grain in the three areas of welding. The presence of a circular ferrite was constant in all treatments tested, while widmastatten ferrite was presented preferably in the pulsed arc transfer.

Influencia de la lubricación en la eficiencia de engranajes de tornillo sinfín

Fue desarrollado un procedimiento para estimar la eficiencia de engranajes de tornillo sinfín cilíndrico considerando pérdidas de potencia por fricción entre flancos conjugados, tres bases de lubricantes y sistema de lubricación. El procedimiento fue validado por comparación con valores de eficiencia reportados para engranajes fabricados por una compañía especializada en engranajes. Los resultados establecen fuerte dependencia entre el coeficiente de fricción y la velocidad de deslizamiento hasta valores inferiores a 0.4 m/s en engranajes con aceites sintéticos y para engranajes con inmersión en aceites minerales el coeficiente de fricción de ensayo fue observado constante hasta velocidades de deslizamiento inferiores a 0,9 m/s. Fue determinado que en sistemas de lubricación por inmersión, los aceites sintéticos en sustitución de aceites minerales mejoran como promedio en 44 % la eficiencia de engranajes de tornillo sinfín. Finalmente, fue formulado un módulo racional del engranaje orientado a maximizar la eficiencia del engranaje lubricado con aceite sintético.

In this study, a general procedure is proposed for the prediction of cylindrical worm gear efficiency taking into account friction losses between worm and wheel gear, three base oils and lubrication system. The validation of procedure was achieved by comparing with values of efficiency for worm gear units referenced by a German gear manufacturer company. In the case of worm gears lubricated with synthetic base oils, results show an strong dependency between basic coefficient of friction and sliding velocity up to 0,4 m/s and for dip lubrication with mineral oils the basic coefficient of friction was observed constant for sliding velocity below 0,9 m/s. Other results confirm the increase of worm gear efficiency at approximately 44 % when gears are lubricated with synthetic oils in substitution of mineral oils. Finally, an important recommendation to calculate a rational module for maximum worm gear efficiency with synthetic lubrication is presented.

Simulación del vaciado continuo de perfiles de aceros al carbono de baja aleación

En este artículo se presentó un algoritmo para simular el proceso de vaciado continuo a partir de la construcción de un modelo físico matemático utilizando el Método de los Elementos Finitos. Como característica más destacada del algoritmo se encuentra la consideración de los procesos complejos de intercambio de calor, cambio de fase del metal, distribución de temperaturas en el molde, composición química del metal, flujo de agua en el enfriamiento primario y secundario, y la velocidad de colada. El algoritmo permitió predecir con suficiente pericia el comportamiento de las variables durante el proceso de vaciado continuo de acero según perfil y marca del mismo.

In this paper an algorithm to simulate the process of continuous casting based on a physical -mathematical model using finite element methods was presented. The most outstanding characteristic of the model was the inclusion of complex processes of heat interchange, metal phase changes, distribution of temperatures in the mould, chemical composition of the metal, flow of water in the primary and secondary cooling system and the casting speed. Moreover, the algorithm permitted to predict the behaviour of the process variables in the continuous casting of steel according to its profile and type.

Motor de Lag Térmico experimental tipo Tailer para obtener diagramas de presión y volumen

The Thermal Lag Engine (TLE) patented by Peter Tailer's is briefly introduced. The discussion about the thermodynamic working principle of this external combustion machine is presented. For this work the claims in literature have been studied by the authors to design and develop an experimental installation with the objective of measuring for the first time the pressure-volume (pV) relationship of a TLE as described by Tailer and West. The pV diagrams are presented here and support previous theoretical claims about the TLE. Their triangular form shows the effects described by West in the expansion and compression processes caused by the variation of the cold heat transfer area. Also the relationship between the heat transfer capacity of the engine and its working frequency becomes apparent from the measurements, indicating that larger heater areas and limited cold heat transfer characteristics allow more work production per cycle at higher operating frequencies.

Se introduce brevemente el Motor de Lag Térmico (MLT) patentado por Peter Tailer y se esboza el debate científico sobre la termodinámica de esta máquina de combustión externa. A partir del estudio de los distintos puntos de vista los autores de este trabajo desarrollaron una instalación experimental con el objetivo de medir por primera vez la relación presión-volumen (pV) de un MLT como el descrito por Tailer y West. Los diagramas pV son presentados y apoyan los planteamientos teóricos previos sobre los MLT. Su forma triangular muestra los efectos descritos por West sobre los procesos de compresión y expansión debido a la exposición variable del área fría de intercambio de calor. Las mediciones pV muestran la relación que existe entre la capacidad de intercambio de calor del motor y su frecuencia de operación. Estas indican que más áreas de transferencia de calor en el lado de la fuente y una transferencia limitada hacia el sumidero aumentan la producción de trabajo a mayores frecuencias de operación.

Gasificación con aire en lecho fluidizado de los residuos sólidos del proceso industrial de la naranja

La industria procesadora de la naranja genera elevados volúmenes de residuos sólidos. Este residuo se ha utilizado en la alimentación animal y en procesos bioquímicos; pero no se ha aprovechado a través de la gasificación. El objetivo del trabajo fue determinar el aporte energético por medio del proceso de gasificación, realizándose estudios de los residuos sólidos de naranja, utilizando aire en reactor de lecho fluidizado burbujeante (variando la temperatura de gasificación, relación estequiométrica y altura del lecho). En el proceso se utilizó un diseño de experimento factorial completo de 2k, valorando la influencia de las variables independientes y sus interacciones en las respuestas, con un grado significación del 95 %. Se obtuvieron los parámetros para efectuar el proceso de gasificación de los residuos sólidos de naranja, obteniendo un gas de bajo poder calórico, próximo a 5046 kJ/m3N, demostrando sus cualidades para su aprovechamiento energético.

The orange industrial process generates high volumes of solid residue. This residue has been used as complement in the animal feeding and biochemical processes; but it has not taken advantage through of the gasification process. The objective of the work was to determine the energy contribution by means of the gasification process, were carried out studies of the orange solid residue, using air in reactor of bubbling fluidized bed (varying the gasification temperature, air ratio and bed height). In the process a design of complete factorial experiment 2k, was used, valuing the influence of the independent variables and its interactions in the answers, using a confidence level of 95 %. Were obtained the parameters to make the process of gasification of the orange solid residue, obtaining a gas of lower heating value, next to the 5046 kJ/m3N, demonstrating their qualities for their energy use.

Carros jaula ferroviarios: determinación de un escalón en diámetro para el reacondicionamiento de sus ejes

El transporte por ferrocarril de caña constituye una variante económica y Cuba cuenta con la infraestructura vial para este fin. El trabajo tiene el objetivo de incrementar la vida útil del eje de los carros jaula, usados en el transporte de la caña de azúcar, a partir de escalones en diámetro para el reacondicionamiento en sus muñones. Se determinó el diámetro mínimo permisible en la zona del muñón para las condiciones más severas de explotación a las que se expone el eje. El cálculo se realizó según las normas ferroviarias, basado en las ecuaciones clásicas de resistencia de los materiales, además del cálculo de tensional y deformacional utilizando el Método de Elementos Finitos. Los resultados permiten concluir que la propuesta de establecer el diámetro mínimo de 95,25 mm cumple con las condiciones necesarias de resistencia, obteniéndose un coeficiente de reserva dentro del rango establecido por las normas ferroviarias.

The railway transportation of sugar cane is an economic variant and Cuba has the railroad infrastructure for this purpose. This paper deals with the shaft exploitation period increasing for the sugar cane cars, by obtaining a new reduced dimension in the stump diameter, under the most hard exploitation conditions. The calculation was carried out according to the railway standards, based on the Strength of Materials classic equations. The tensional and deformational level was also obtained, by using the Finite Element Method. The authors conclude that the minimal proposed diameter 95,25 mm responds to the necessary strength conditions, with a security coefficient, according to the required railway standards.

Actualidad y perspectivas en la enseñanza del área de manufactura a estudiantes de ingeniería

Este trabajo es una revisión sobre los desafíos que se presentan en la formación de ingenieros para desempeñarse en manufactura y las propuestas de tipo curricular y didáctico para enfrentar los desafíos detectados. Se decanta que la industria de manufactura contemporánea está sometida a una dinámica de transformación paulatinamente más rápida para satisfacer las demandas locales y globales. Varios investigadores plantean que esta dinámica se debe reflejar también en la educación en ingeniería e indican la necesidad inaplazable de integrar el conocimiento práctico en el currículo. Se evidencia también una rápida expansión e influencia de las tecnologías de la información y comunicaciones en los procesos educativos y son puestos en consideración los nuevos estilos de aprendizaje de los jóvenes y su influencia en las prácticas utilizadas en el aula. Finalmente, se reportan varios enfoques estructurados para evaluar, ajustar y rediseñar las acciones de formación, entre otras, el aprendizaje por proyectos.

This paper is a review of the challenges presented in the training of engineers to work in the manufacturing industry and the proposals of curricular and didactic kind to address the challenges identified. It is remarkable that the modern manufacturing industry is under a dynamic transformation gradually faster to meet the local and global demands. Several researchers have suggested that this dynamic should be reflected also in engineering education and indicate the urgent need to integrate practical knowledge into the curriculum. Also is found a rapid expansion and influence of information and communication technologies in education and are put into consideration the new learning styles of young people and their influence on classroom practices. Finally, are reported several structured approaches to evaluate, adjust and redesign the training actions, among others, project based learning.

Correlación automatizada de parámetros geométricos mediante contornos de bloqueo en engranajes cilíndricos con contacto exterior

Este trabajo tuvo como objetivo obtener un procedimiento, que al implementarse en un software para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, correlacione automáticamente los parámetros geométricos mediante los contornos de bloqueo y así facilitar el trabajo del diseñador de engranajes. Para ello, se transformaron las expresiones matemáticas que definen las limitaciones geométricas para que puedan ser utilizadas en un programa que construya el contorno de bloqueo sin la intervención del diseñador. Se estableció además la secuencia en que estas deben ser calculadas. El procedimiento obtenido se implementó en un programa de computación obteniéndose una velocidad de ejecución de 1 segundo aproximadamente. De esta forma se logró la correlación automática de los parámetros geométricos y un contorno de bloqueo que muestra el conjunto de valores de los coeficientes de corrección de las ruedas que pueden ser utilizados, construidos sin interacción con el diseñador.

The aim of this work was to obtain a procedure, that when being implemented in the design software of spur and helical external gears, correlate the geometric parameters automatically by means of the blocking contours making easier the designer's work. The mathematical expressions that define the geometric limitations were transformed so that they can be used in a program that it builds the blocking contour without the designer's intervention. Besides that it was settled down the sequence they should be calculated. The procedure was implemented in a calculation program obtaining an execution speed about 1 second. This way it was achieved the automatic correlation of the geometric parameters and a blocking contour construction without the designer's intervention that it shows the values of the addendum modification coefficients of the wheels that can be used.