Ingeniería Mecánica

Mechanical Behavior study of a coated system by computer simulation of the scratch test

Una forma de evaluar un sistema recubierto es a través del ensayo de rayado. Los resultados obtenidos dependen de variables como: propiedades y geometría del indentador, tasa de carga, tasa de desplazamiento, propiedades de los materiales del sistema a evaluar como dureza, módulo elástico, microestructura, rugosidad superficial, espesor, entre otras. El presente trabajo analizó, a través de simulación computacional del ensayo de rayado, el efecto que tiene la geometría del indentador (cónica y esférica), la carga de rayado (20 N y 50 N), el espesor del recubrimiento (2,1 µm y 4,6 µm) y el coeficiente de fricción (0,3 y 0,5) en el comportamiento de los esfuerzos y la deformación plástica en la superficie de un sistema recubierto. Los resultados sugieren que el coeficiente de fricción como variable de ensayo tiene una alta importancia en el comportamiento mecánico del sistema recubierto.

One way to evaluate a coated system is through the scratch test. The results obtained depend of the variables including mechanical properties and geometry of indenter, loading, displacement, material properties in the system as hardness, elastic modulus, microstructure, roughness surface, thickness, among others, which are indicated in ASTM C1624 / 05. This paper analyzes through scratchtest simulation, the effect of the indenter geometry (conical and spherical), the loading (20 N and 50 N), the thickness coating (2,1 µm and 4,6 µm) and the friction coefficient values (0,3 and 0,5) in the stresses and plastic deformation behavior at the surface of a coated system. The results suggest that the coefficient of friction has a high importance in the mechanical performance of the coated system.

Rheological coefficient Study of an extra heavy crude oildosage with a viscosity bioreducer

En este trabajo se realizó un análisis de los coeficientes de ajuste reológicos determinados a partir del comportamiento de los esfuerzos de corte en un amplio rango de gradientes de velocidad aplicados a un crudo de viscosidad mayor de 40000 cP a 25 °C. Los ensayos se llevaron a cabo para diversas temperaturas y concentraciones de un reductor de viscosidad. Se encontró que a temperaturas menores de 25 °C este crudo extrapesado tiene comportamiento No-Newtoniano de tipo pseudo-plástico, mientras que a temperaturas superiores a 30 °C tiende a ser Newtoniano, asociado a los menores esfuerzos de corte requeridos. Esto último también se obtiene a bajas temperaturas pero añadiendo el biorreductor de viscosidad (BRV), mostrando su efecto al disminuir los esfuerzos cortantes requeridos para movilizar al hidrocarburo.

An analysis of rheological adjustment coefficients is here presented, based on the experimental determination of the shear stress for a wide range of velocity gradients, applied to extra heavy oil crude with a viscosity up to 40000 cP at 25 °C. A series of tests were performed for various temperatures and concentration values of a viscosity reducer. It was found that at temperatures below 25 °C the crude behavior isnon-Newtonian, of the shear thinning type, while at temperatures above 30 °C behavior tends to be Newtonian, associated to the lower shear stresses required. This latter behavior is achieved at low temperatures too, when adding the viscosity reducer, showing the positive effect of this additive (BRV), which decreases the shear stress required to set the oil crude in motion.

The pressure drop of turbulent flow inan annular space with wire coil inserts

El trabajo presentado evaluó el comportamiento experimental de la caída de presión en un espacio anular con alambres enrollados insertados para números de Reynolds entre 1500 y 5000. La zona de prueba se seleccionó alejada de la influencia de los efectos de entrada. Anteriormente se realizaron pruebas de visualización del flujo para verificarla presencia de un flujo turbulento en esta gama del número de Reynolds. A partir de los datos experimentales se obtuvieron ecuaciones de correlación del factor de fricción para el flujo turbulento. Las ecuaciones obtenidas se compararon con los datos experimentales. Los resultados indican hasta qué punto las hélices inducen la aparición de turbulencias en un espacio anular.

The work presented evaluates the experimental behavior of the pressure drop in an annular space with coiled wires inserted for Reynolds numbers between 1500 and 5000. The test zone was selected away from the influence of entrance effects. Previously flow visualization tests were performed to verify the presence of a turbulent flow in this range of Reynolds number. From the experimental data were obtained correlation equations of the friction factor for turbulent flow. The equations obtained were compared with experimental data. The results indicate to what extent the helices induce the occurrence of turbulence in an annular space.

Visual servo-control system using neural networks and filters based on CIELAB

En este trabajo se presentan los resultados de un sistema servocontrol visual de un brazo robótico de seis grados de libertad. Para esto, se utiliza una red neuronal de tipo feed forward, entrenada por back propagation, para determinar la distancia entre el brazo robótico y un objeto de referencia, que permite ubicarlo en un espacio de trabajo. Las entradas de la red corresponden a la información obtenida de las imágenes capturadas por el Kinect, utilizando un filtro que discrimina la posición de los elementos, en el espacio de color CIELAB (Commission Internationale de l'Eclairage L*a*b components). El resultado de esta investigación demostró que la distancia estimada por la red tiene un margen de error menor, que el algoritmo propuesto en otros trabajos. Igualmente, se probó que el sistema de procesamiento de imágenes es más robusto a ruidos digitales, en comparación con los sistemas que utilizan filtros en el dominio RGB (Red-Green-Blue).

In this paper the results of visual servo-control system for a robotic arm with six degrees of freedom are presented. For this purpose, a feed fordward neural network, which was trained by back propagation, is used to determine the distance between the robot arm and a reference object and sitting the robot in the workspace. The inputs of neural network correspond to the information obtained from the images captured by the Kinect, using a filter that discriminates the position of the elements in the CIELAB (Commission Internationale de l'Eclairage L*a*b components) color space. The result of this research showed that the estimated distance with the network has an errorless than the algorithm proposed in other works. Similarly, it was proved that the image processing system is more robust to digital noise, compared to systems using filters in RGB (Red-Green-Blue).

Nonlinear and chaotic behavior in a centrifugal pump operating in state of cavitation

Mejorar la precisión en el diagnóstico y pronóstico del mantenimiento industrial ha sido una tarea de constante investigación debido a la necesidad de preservar el continuo funcionamiento de las máquinas de producción. En el presente trabajo se estudió la bomba centrífuga en estado de cavitación. Se construyó un banco de pruebas y mediante obstrucción del fluido hacia el rodete del equipo por medio de la válvula de succión, se registraron las señales temporales mediante un acelerómetro. Posteriormente, se empleó un estudio no lineal y caótico para representar la geometría en el espacio de fases y su validación se realizó con el registro de datos de la bomba centrífuga operando sin cavitación y con máxima eficiencia. Los resultados mostraron que la dinámica del sistema actúa de forma no lineal y caótica, representado el fenómeno de cavitación con una geometría característica.

Improving accuracy in the diagnosis and prognosis of industrial maintenance has been a constant task of research to preserve the continuous operation of machines. Today is necessary to improve this technique for avoiding reductionism that the traditional linear techniques employ. In this paper it is studied the centrifugal pump cavitation state. To simulate the phenomenon, a test bed is constructed and the fluid is blocked toward the impeller of pump by the suction valve, the time signals were recorded using an accelerometer. Subsequently, a chaotic nonlinear study was used to represent the geometry in the phase space and validation was performed with the data recording operation of the centrifugal pump without cavitation and with maximum efficiency. The results showed that the system dynamics is non-linear and chaotic, and the cavitation is represented with a characteristic geometry.

Analysis of cooling an electronic component

En este artículo se realizó un estudio experimental sobre la refrigeración de un componente electrónico mediante la combinación de un flujo cruzado y un chorro incidente empleando aire como fluido refrigerante. En el mismo se persigue caracterizar la refrigeración del componente electrónico mediante la obtención del número de Nusselt promedio sobre cada una de las caras del componente y de forma global. Debido a esto se determina el efecto que posee la relación entre el número de Reynolds del chorro y el del canal sobre la refrigeración del componente electrónico. Para el análisis y caracterización de la refrigeración se ha diseñado y construido un túnel de viento donde se realizan los experimentos sobre la configuración de refrigeración.

The paper presents an experimental study on the cooling of an electronic component. The cooling process was performed by the combination of a cross-flow and an impinging jet using air as coolant. The aim is the characterization of the refrigeration of an electronic cooling through the obtention of the average Nusselt number on each faceand the whole component. T he influence of the Reynolds number jet-to-channel ratio on the cooling process was determined. A wind tunnel was designed and built for the analysis and characterization of the refrigeration.

Fabrication of a composite with epoxy matrix and henequen fibers as reinforcement long and with random orientation

Se obtuvo el procedimiento para la fabricación de un material compuesto con matriz de epoxi reforzado con fibras de henequén largas orientadas aleatoriamente. Fueron diseñados y elaborados seis moldes de tipo caja para la fabricación por el método de prensado en frío. Se produjeron 37 placas con 0, 6, 9, 12, 16, 22, 26 y 28 % de fibras en relación másica. La inclusión de los refuerzos fue manual y los materiales fabricados se sometieron a un proceso de cura a 70 ºC por 24 horas. Los especímenes obtenidos presentaron buena calidad estando libres de defectos y asegurando la distribución correcta de las fibras. El método de fabricación es adecuado para placas con pequeñas y grandes cantidades de fibra.

Is presented a procedure for the fabrication of the composite material with epoxy as matrix reinforced with henequen fibers, long and random. Was designed and fabricated six molds of box type for the manufacture of the plates using cold pressing procedure. Was make 37 plates with 0, 6, 9, 12, 16, 22, 26 and 28 % of fiber´s inclusions in mass relation. The inclusion of the reinforcements was making manually and the obtained materials was submitted to a process of cure bellow 70ºC during 24 hours. The obtained specimens showed a good quality being free of defects and guarantee the correct distribution of the fibers. The fabrication method is de adequate for plates with small and large quantities of fiber.

Model to design and simulate renewables energy systems to hot water to two temperature level

Para esta investigación se obtuvo un modelo para el diseño y simulación de sistemas renovables de energía para producir agua caliente para diferentes temperaturas de uso, de bajo nivel de temperatura, hasta 60 ºC, y de medio nivel de temperatura, hasta 100 ºC, en zonas aisladas de las redes eléctricas. El modelo propuesto lleva a cabo simulaciones de diferentes configuraciones de sistemas de energía para determinar cuál es la más apropiada. Se obtuvo el diseño final y diferentes simulaciones de dos casos de estudio para una demanda energética, y se analizan los resultados alcanzados.

For the investigation paper was carried out a model for the design and simulation of renewable energy systems to produce hot water for different temperatures of use, of low level, until 60 ºC, and medium level, until 100 ºC, in isolated zone of electric grid. The proposed model carries out simulations to different configurations of energy system to determine which the most appropriate. The final design and different simulations of two case studies for energy demand was obtained, and the results achieved are analyzed.