Ingeniería Mecánica

Modeling of contact between two pairs of teeth in the sugar cane mills gears

En el trabajo se propone un mecanismo equivalente para la modelación del funcionamiento de las coronas de molino de caña de azúcar cuando teóricamente hay dos pares de dientes en contacto. A través del análisis de movilidad del mecanismo se demuestra que no es posible el contacto simultaneo entre dos pares de dientes y que el coeficiente de recubrimiento en estos engranes es igual o menor que la unidad. A partir de los resultados del análisis cinemático del contacto entre un par de dientes, y combinándolo con la modelación del contacto entre dos pares de dientes se demuestra que el coeficiente de recubrimiento real en estos engranajes es menor que la unidad y se producen impactos entre los dientes al inicio del contacto.

The paper proposes an equivalent mechanism for modeling the functioning of the crowns of sugar cane mill when theoretically there are two pairs of teeth in contact. Through mobility analysis of the mechanism is demonstrated that is not possible the simultaneous contact between two pairs of teeth and that the coating coefficient of these gears is equal or less than unity. Combining kinematic analysis results for the contact between a pair of teeth with the modeling the contact between two pairs of teeth, it is demonstrated that gear ratio of these gears is less than unity and impacts occur between the teeth at the start of contact

Energy saving in tandem of sugar cane mills by means regulation of hydraulic pressures

Entre las áreas de mayor consumo de energía en un central azucarero se encuentra el tándem de molinos. Una de las variables que influye sobre este consumo es la presión hidráulica aplicada a la maza superior. La investigación tuvo como objetivo determinar las posibilidades de reducir este consumo regulando apropiadamente las presiones hidráulicas sin disminuir la eficiencia del proceso de extracción, se llevó a cabo en un tándem de seis molinos donde solo se varió las presiones en los molinos intermedios según un diseño estadístico factorial completo 24. Las variables independientes fueron: las presiones hidráulicas en los molinos intermedios; las dependientes: la demanda de potencia, el % pol y % humedad. Se concluyó que en las condiciones del experimento, el empleo de presiones hidráulicas de trabajo menores en 3,45 MPa en los molinos intermedios, no afectó el proceso de extracción de la sacarosa, pero disminuyó en un 8,12 % la demanda de potencia.

Among the areas of more energy consumption in a sugar power station is the tandem of mills. One of the variables that influences on this consumption is the hydraulic pressure applied to the superior mass. The investigation had as objective to determine the possibilities to reduce this consumption regulating the hydraulic pressures appropriately without diminishing the efficiency of the extraction process, it was carried out in a tandem of six mills where alone it was varied the pressures in the intermediate mills according to a complete factorial statistical design 24. The independent variables were: the hydraulic pressures in the intermediate mills; the dependents: the demand of power, the %pol and %humidity. You concluded that under the conditions of the experiment, the employment of hydraulic pressures of smaller work in 3,45 MPa in the intermediate mills, didn't affect the process of extraction of the sucrose, but it diminished in 8,12 % the demand of power.

Modulation of sugar cane bagasse pneumatic drying in a vortex

Tomando en consideración los estudios realizados sobre la modelación del movimiento vortiginoso de partículas de bagazo, se realizó el estudio del secado neumático de esta importante biomasa teniendo en cuenta la transferencia de calor y de masa. Se modeló el proceso de secado a través de las ecuaciones fundamentales que describen la cinética del mismo y se compararon los resultados obtenidos con resultados reportados en la literatura especializada sobre mediciones de la variación del contenido de humedad en otros tipos de secadores neumáticos de bagazo para iguales condiciones de operación. Esta modelación permitió realizar simulaciones de este proceso las cuales arrojaron resultados aceptables en cuanto a los valores de disminución del contenido de humedad del bagazo lo que permitirá continuar profundizando en el desarrollo de próximos estudios sobre el tema ya que se evidencia que por esta vía es posible disminuir las dimensiones de los secadores de bagazo.

Taking in account the studies carried out about the vortex movement of bagasse particles, the study of pneumatic drying of this important biomass was carried out considering the heat and mass transfer. The drying process was modeled through the fundamentals equations which describe the kinetic of it and the obtained results were compared with results reported in the specialized literature on drying measurements in others kinds of bagasse pneumatics dryers under the same conditions of operation. This modulation permitted to made simulations of this process which produced acceptable results about the decrease humidity values of bagasse and it will permit to continue in the development of next studies about this topic because it is evident that it is possible to reduce bagasse dryer dimensions.

The processes of analysis, comprehension and construction of the scientific-technical discourse from the view of the interrelated disciplines

Investigaciones realizadas en el campo del lenguaje demostraron que los estudiantes cuando arriban a la universidad y específicamente, los que escogen carreras de ciencias técnicas, tienen dificultades para analizar, comprender y construir significados, debido fundamentalmente, al insuficiente manejo que se hace de estos procesos en la enseñanza precedente y a la escasa preparación que reciben para enfrentar el nuevo contexto. Esta problemática reafirma la contradicción que existe entre el insuficiente desarrollo en el lenguaje que tienen estos estudiantes y la necesidad de que estén preparados para satisfacer los requerimientos no solo de los modelos del profesional, sino los que exigen las diferentes materias de las especialidades. En este artículo se presenta como una alternativa de solución encarar el aprendizaje de estos procesos desde una óptica interdisciplinaria, experiencia que se llevó a cabo, con estudiantes de ingeniería mecánica y contribuyó a despertar el interés por el aprendizaje.

Recent investigations showed that the students have difficulties in analyzing, understanding and constructing meanings when they arrive at the university and specifically the ones that select careers of science and technology. In most of the cases this is due to a little training of these processes in the precedent teaching schools and they receive a poor preparation to face the new content. The problem verifies the contradiction between the poor development of the language that the students have and the need to be prepared to meet the requirements not only the ones from the professional model but those demanded from the different subjects that they receive in the different specialties. As an alternative solution this article proposes the learning of these processes from an interrelated view .This experience was carried out with students from Mechanical Engineering and this contributed to increase their interest in learning.

Cemented pentagonal inserts: influence of cutting speed on productivity and costs

Las herramientas de corte con sujeción mecánica (calzos o insertos) son utilizadas en procesos de mecanizado de alta productividad. El objetivo del trabajo consiste en determinar la influencia de la velocidad de corte del proceso de torneado en la productividad y los costos. En el estudio se emplearon calzos pentagonales de carburo cementado de producción nacional. Como material a elaborar fue utilizado el acero Cr12Mo, utilizándose varias velocidades de corte, manteniéndose constante el avance y la profundidad, hasta alcanzar el desgaste límite del flanco del calzo (0,5 mm) para obtener la ecuación que relaciona la velocidad de corte y el tiempo de vida útil del calzo. También fue establecida la influencia de la velocidad de corte sobre los tiempos de maquinado y los costos productivos respectivamente. Por último, la velocidad de corte obtenida para máxima productividad es 255.45 m/min y para el menor costo 120,03 m/min.

Cutting tools with mechanical clamping (inserts) are used in high productivity machining processes. The objective of the study was to determine the influence of turning process cutting speed on productivity and costs. Cuban pentagonal cemented carbide inserts were used. The turning of Cr12Mo was performed at various cutting speeds and remained constant feed and depth. The insert´s flank wear behavior and the equation that relates the cutting speed and the insert life were determined. The influence of the cutting speed on machining time and production costs respectively was established too. It was determined that the cutting speed for maximum productivity is 255.45 m/min and for the lowest cost is 120.03 m/min.

Influence of temperature and time in the thixoformability of gray cast iron

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura y del tiempo de permanencia en la microestructura, dureza y porosidad del material tixoconformado. Se diseñó usando el software Thermocal una aleación de hierro fundido hipoeutéctico para obtener 40 y 50 % de fase sólida en estado semisólido. La aleación fue producida de forma convencional en moldes de arena. Las muestras fueron calentadas al estado semisólido a 1160 y 1180 ºC, y mantenidas a estas temperaturas por 0, 30, 90 y 120 s. Después fueron comprimidas en una prensa excéntrica equipada con placas paralelas. Los ensayos revelaron que el procesamiento semisólido cambia en el material el tipo de grafito de "A" a "B" (o "E"), pero no afecta el espacio interdendrítico entre láminas de grafito. La dureza del material tixoconformado aumenta con respecto a la materia prima, mientras la porosidad tiende a disminuir al aumentar la temperatura y el tiempo de permanencia.

In this paper is study the influence of temperature and held times in the microstructure evolution, hardness and porosity of the thixoformed material. An alloy of hypoeutectic cast iron was design using the software Thermocal to obtain 40 and 50 % of solid phase in semisolid state. The alloy was produce by conventional casting in sand molds. The samples were heated to the semi-solid state at 1160 and 1180 ºC and held at these temperatures for 0, 30, 90 and 120s. The tests were carried out in eccentric press equipped whit two parallel platen. Tests reveal that the thixoforming operations change the graphite type from "A" to "B" (or "E"), but not affect the interdendritic arm spacing between graphite lamellae. The hardness of the thixoformed material showed an increase compared to designed alloy. The porosity analysis reveal a tendency to decrease whit the increase of temperature and holding time related with the original raw material.

Energy and emissions characterization of an eco-efficient biomass cook stove at different altitudes

Cerca de 2500 millones de personas dependen de la leña como su principal combustible para calefacción y cocción.En este trabajo se estudia el efecto de la altitud (678 y 1976 metros sobre el nivel del mar, msnm) en el desempeño energético y las emisiones de una estufa de cocción eco-eficiente con biomasa. Los experimentos se llevaron a cabo bajo las pruebas de ebullición de agua y cocción controlada. El rendimiento disminuyó 24 % al aumentar la altitud en la prueba de ebullición, y el consumo específico de combustible aumentó 27,3 % debido a los cambios en la densidad del aire. En la prueba de cocción controlada, el consumo específico de combustible y las emisiones específicas aumentaron 15,3 % y 16 %, respectivamente. La altitud afectó significativamente el desempeño de la estufa tipo "Plancha", por lo que es necesario el rediseño de las estufas de acuerdo a su ubicación geográfica con el fin de optimizar el proceso de cocción.

Around 2.5 billion people depend on wood as their main fuel for heating and cooking.In this work is studied the effect of altitude (678 and 1976 meters above sea level) on energy performance and emissions of an improved wood stove under standardized cooking tests. The experiments were carried out under the Water Boiling (WBT) and Controlled Cooking (CCT) Tests. The efficiency decreased about 24 % with increasing altitude in WBT, and specific fuel consumption increased 27.3 % due to the air density changes. Regarding the controlled cooking test, the specific fuel consumption and specific emissions increased by 15.3 % and 16 %, respectively. It is highlighted that altitude significantly affects the "Plancha" wood stove behavior. Specific emissions increased at higher altitudes, so it is necessary to redesign wood stoves according to their geographical location in order to optimize the cooking process.

Flank wear behavior in the dry high-speed turning of AISI 316L stainless steel

El presente estudio experimental se centra en investigar los efectos de los parámetros de corte en el desgaste del flanco con dos insertos recubiertos durante el torneado de acabado en seco a altas velocidades del acero inoxidable AISI 316L. Los efectos de los parámetros de corte fueron determinados utilizando un análisis de varianza y de regresión simple. Como principal resultado se obtuvo el efecto significativo del avance y del tiempo de maquinado en el desgaste del flanco. El inserto de tres capas no sobrepasó el criterio de fin de vida del desgaste, mientras que el inserto de una capa sufrió un desgaste catastrófico para la mayor velocidad de corte. El desgaste del flanco tuvo mejor comportamiento para el avance de 0,08 mm/rev en todas las velocidades empleadas en este estudio.

The current experimental study is focused on investigating the effects of cutting parameters on flank wear in two coated carbide inserts during dry high speed finish turning of AISI 316L stainless steel. The effects of cutting parameters were determinate using analysis of variance and simple regression. As a main result a significant effect of cutting feed and the machining time on flank wear was found. The three coating layers insert did not exceed the criterion of end of life of wear while the insert with one layer suffered a catastrophic wear at the highest cutting speed. The flank wear showed the best performance for the cutting feed of 0,08 mm/rev at all the speeds used in the study.

Defects in weld observation and quantification through digital thermographic images processing

El objetivo del trabajo fue la observación y cuantificación de defectos en soldaduras a través del procesamiento digital de imágenes termográficas, mediante la termografía activa con sistema de calentamiento por conducción y enfriamiento natural en aire. Se ensayaron dos probetas soldadas de acero estructural con discontinuidades subsuperficiales, se dispuso la cámara infrarroja perpendicular a las probetas y se obtuvieron las imágenes durante el enfriamiento. El algoritmo para el procesamiento digital de las imágenes infrarrojas se basó en la conversión a escala de grises de las imágenes, la aplicación de filtros y operaciones morfológicas para la cuantificación de los defectos. Se observaron poros, inclusiones de escoria y falta de fusión y se cuantificó geométricamente su longitud y perímetro. El método se confrontó mediante la técnica de inspección por radiografía, apreciándose un error inferior al 3,4 %. Esta técnica pudiera emplearse como preevaluación para calificar procedimientos de soldadura y soldadores.

The objective of this paper was the observation and quantification through the digital thermographic images processing of defect in welds, the active thermography method with a conduction heat and cooling in natural air system means. Two structural steel welded specimens with internal discontinuities were tested; the infrarred camera was placed perpendicular to the specimens and was obtained the images during the cooling. The infrared images digital processing algorithm was based on the conversion of the images to scale of gray, filters and morphological operations application for quantification the defects. Pores, slag inclusions and lack of fusion were observed and geometric longitude and perimeter were too. The method was confronted by means technique of x-ray inspection, appreciating an inferior error to 3,4%. This technique could be used preevaluation to qualify welding procedures and welders.

Metaheuristics for the reduction of transportation cost in Baseball National Series

El costo de transportación de las Series Nacionales de Beísbol en Cuba incluye los movimientos de los equipos entre las distintas provincias. La distancia total recorrida depende del calendario de la competencia que define el orden de los juegos. Hasta el año 2012, estos calendarios fueron construidos manualmente. El objetivo de este trabajo fue demostrar como puede reducirse la distancia total recorrida, mediante el uso de metaheurísticas. Fue necesario plantear todos los aspectos que definen el problema de optimización correspondiente. Luego, se compararon varias metaheurísticas en este problema y se demostró que los mejores resultados eran obtenidos por las metaheurísticas Record-to-Record Travel (RRT) y Escalador de Colinas. Los calendarios obtenidos ahorran entre un 13 y un 29 % de la distancia y se obtienen en menos del 1 % del tiempo, en comparación con la solución manual.

The transportation cost of Baseball National Series includes the displacements of the team form one province to other. The total amount of traveled distance depends on the shedulle that defines the order of the games. Until 2012, theses schedules were constructed manually. The main goal of this paper is to demonstate how it can be reduced the total distance traveled by the teams by using metaheuristics. It was necessary to define the different aspects of the corresponding optimization problem. Then, several metaheuristics were compared in order to demonstrate that the best results were obtained by Record-to-Record Travel (RRT) and Hill Climbing. The schedules obtained by these metaheuristics allow to save between 13 and 29% of the overall distance travelled by teams and they are obtained in about 1 % of the time, in comparison to the official schedules designed by human experts.