Ingeniería Mecánica

Evaluation of lubrication and lubricants management

Resumen Las métodos que se emplean para evaluar el estado de la gestión de la lubricación, en las instalaciones industriales, no permiten identificar los problemas de estos procesos y no se corresponden totalmente con las tendencias actuales. La investigación, tuvo como objetivo diseñar una herramienta de diagnóstico para determinar el estado de la gestión de la lubricación y los lubricantes en el sector industrial. Consiste en una lista de chequeo que permite a los especialistas evaluar o autoevaluar el proceso de lubricación. Este documento se elaboró a partir del criterio y experiencia de especialistas en el tema. La composición de la herramienta de evaluación quedó determinada por 3 indicadores, 15 dimensiones y 61 ítems. Se implementó en una industria donde se obtuvo como resultado general la evaluación de la gestión de la lubricación y la identificación de los aspectos positivos y negativos de ese proceso.

Abstract The methods use at moment to assess the state of management lubrication in the industrial installation not permit to identify the problem of management process according to actual tendency. The research had the target to design a diagnostic tool for determinate the state of management lubrication and the lubricate in the industrial sector. The checklist allow the specialist to assess or self-evaluate the lubrication process. This document was prepared based on the criteria and experience of specialists in the field. 3 indicators, 15 dimensions and 61 items determined the structure of the evaluation tool. It was implemented in an industry where the evaluation of the lubrication management and the identification of the positive and negative.

Evaluation of a grid-connected solar-wind powered electric bus charging station

Resumen El objetivo de esta investigación consistió en evaluar un sistema híbrido eólico-fotovoltaico conectado a la red para la recarga de una flota de ómnibus eléctricos. Su importancia radica en que son analizados dos fuentes renovables, el sol y el viento, en dos localidades con diferente recurso eólico. El sistema adquirió la energía de un arreglo fotovoltaico de 120 kW y de un aerogenerador de 65 kW. Se utilizaron 4 conversores para las 4 estaciones de recarga y 4 inversores bidireccionales (CD)/(CA) conectados a la red. Se usó el programa de simulación HOMER para evaluar y comparar el potencial solar y eólico de cada localidad y su efecto en el sistema de recarga. Se demostró que en ambos lugares el sistema no solo es capaz de recargar los ómnibus eléctricos sino que también brinda energía a la red.

Abstract The aim of this research was to evaluate the behavior of a hybrid solar-wind powered grid-connected electric bus charging station to recharge a fleet of electric busses. The system acquired the energy from a 120 kW photovoltaic array and a 65 kW wind turbine. It has 4 converters associated with 4 charging stations, and 4 bidirectional (DC)/(AC) inverter connected to the grid. The HOMER simulation software was used to evaluate and to compare the solar and wind energy potential presented in each zone and its effect in the charging system. It was demonstrated for both sites that the system not only provides electric energy to charge the busses fleet but also brings energy to the grid.

An update about Inlet guide vanes in centrifugal pumps

Resumen Los prerotadores de flujo empleados en compresores centrífugos, han demostrado su utilidad para régimen de trabajo fuera de diseño. Actualmente están expandiéndose a las bombas centrífugas. Denominados perfiles guía de entrada y dispuestos en la succión de la turbo-máquina delante del impelente, provocan una prerotación del flujo. La prerotación resulta de la inducción de una desviación angular de la velocidad absoluta del fluido al ingresar al impelente. La velocidad circunferencial de entrada al rodete afecta la eficiencia y la carga de la bomba, regulando así su régimen de funcionamiento. Los resultados muestran que la fricción con la superficie del perfil, los vórtices creados y la obstrucción al fluido que estos dispositivos crean degrada el performance de la bomba ante la cavitación. Una conclusión del trabajo es que el empleo de los prerotadores no ha sido suficientemente investigado, notándose aspectos no totalmente dilucidados sobre su empleo en bombas. Las técnicas de dinámica computacional son de utilidad, reduciendo los costos de los análisis. En los trabajos analizados, el empleo de prerotadores con un perfil, un número, un ángulo y a una distancia de la succión, modificaron el patrón de flujo a la entrada del rodete, el comportamiento y la aparición de la cavitación en bombas trabajando fuera de condiciones de diseño.

Abstract The flow rotation traditionally used in centrifugal compressors, have been useful for work regimes far from the nominal. This technique, is being applied in centrifugal pumps looking for the same effect. They are called inlet guide vanes and are employed to regulate the flow inlet. They are arranged at inlet of the turbomachine before the impeller, inducing a prewhirl of the flow field. That rotation is result of the angular deviation induced to the absolute speed of the fluid in the impeller. The circumferential velocity at the inlet of the impeller is related to the efficiency and head of a centrifugal pump, regulating its operating regime. Due to the surface friction over the profile, the vortices and flow obstruction, they limit the pump capacity to overcome cavitation. The literature shows that the use of pre rotators has not been investigated enough. Computational fluid dynamics is a very useful technique to made cheaper analysis. However, it is proved that using pre rotators located next to the inlet pump, with a given profile and some rotation angle, modify the flow pattern at the inlet of the impeller. As results the centrifugal pump efficiency working outside of design conditions could be improved.

Fracture evaluation of square transversal section specimens subjected by torsional cyclic loads

Resumen En este trabajo se realizó la evaluación del crecimiento de grietas en probetas de sección transversal cuadrada solicitadas por momentos torsores cíclicos simétricos. Las probetas se fabricaron de AISI 1015. Se maquinó una pre-grieta en una cara para inducir el crecimiento de la grieta. La longitud de la grieta con el aumento del número de ciclos se midió mediante el método de los líquidos penetrantes. Mediante el Método de los Elementos Finitos se simuló el estado tensional - deformacional de las probetas. Se determinaron los desplazamientos en la punta de la grieta para aplicar la técnica de los Desplazamientos de Apertura de la Punta de la Grieta para calcular el Factor de Intensidad de Tensiones. Este se relacionó con las dimensiones de la probeta y el tamaño de la grieta para proponer una ecuación para la función de forma. Se propuso una Ley de Paris en el modo de fallo III

Abstract In this work, the evaluation of the growth of cracks in specimens of square cross section requested by symmetrical cyclic torsion moments was performed. The specimens were manufactured from AISI 1015. A pre-crack was machined on one side to induce the crack growth. The crack length with the increase in the number of cycles was measured by means of penetrating liquids method. By means of the Finite Element Method, the stress - strain state of the specimens was simulated. The displacements in the tip of the crack were determined to apply the technique of the Crack Tip Opening Displacements to calculate the Stress Intensity Factor. The calculated Stress Intensity Factor was related to the dimensions of the specimen and the size of the crack to propose an equation for the shape function. A Paris´s Law in mode of failure III was proposed.

Simulation of the calcaneal-stop implant for the treatment of flat feet in children

Resumen Uno de los métodos de corrección del pie plano en los niños es mediante el implante calcáneo-stop. El objetivo del trabajo fue determinar el comportamiento del calcáneo stop al emplear dos materiales bio-compatibles en su fabricación. Se utilizó el Método de Elementos Finitos (MEF). Los materiales analizados fueron el acero AISI 316L y la aleación de titanio Ti-6Al-4V. Las cargas fueron calculadas teniendo en cuenta la biomecánica del pie y el peso de niños y niñas de 10 y 12 años utilizando el modelo antropométrico cubano. Se obtuvo como resultado que el modelo del implante garantiza la resistencia mecánica para ambos materiales investigados. La diferencia entre ambas tensiones es de 4,44 MPa, lo que representa una diferencia porcentual del 5 %. Ambos materiales poseen reserva suficiente en su resistencia mecánica, pues son menores las tensiones máximas que el límite elástico del material y garantizan la resistencia mecánica del diseño de calcáneo-stop

Abstract The calcaneo-stop implant for the children´ flatfoot correction is a common treatment method. The objective of the paper is to determine the behavior of the calcaneo-stop by using two biocompatible materials. The Finite Element Method (FEM) was used. The materials analyzed were AISI 316L steel and Ti-6Al-4V titanium alloy. It was considered in the definition of the load model the biomechanics of the foot and the weight of boys and girls of 10 and 12 years old by using the Cuban anthropometric model. It was obtained that the implant´s model guarantees the mechanical resistance for both investigated materials. The difference between the two stresses was 4.44 MPa, which represented a percentage difference of 5%. Both materials had enough reserve in their tensional behavior since their stress was lower than the yield stress of each material, and they guarantee the mechanical resistance of the calcaneus stop design.

Failure analysis of polar shoes fixing bolts of a motogenerator

Resumen En este trabajo se han investigado las causas más probables del fallo de una parte de los pernos de fijación de 5 de las 10 zapatas polares de un generador perteneciente a un sistema motor diésel-generador de 2,5 Mw de potencia. El fallo, por sus características, ocasionó la inutilización del generador. Para investigar la causa más probable de la falla fueron seleccionados pernos que pudieron ser recuperados después de la avería y a los cuales se les realizaron análisis químico espectral, ensayos de resistencia mecánica y dureza HRc, análisis metalográfico y un análisis de las características de la fractura en los pernos dañados. Mediante el análisis de fallas mecánicas se pudo concluir que la causa primaria del fallo de los pernos de fijación de las zapatas polares del generador se debió probablemente a la pérdida de la pretensión inicial de uno o varios de los pernos, a lo cual contribuyó también la existencia de vibraciones y fuerzas electrodinámicas siempre presentes y que finalmente originaron el aflojamiento de uno o varios de los pernos de 5 de las diez zapatas polares del generador.

Abstract In this work it was investigated the most probable causes of failure of a part of the fixing bolts of 5 of the 10 pole shoes of a generator belonging to a diesel-generator engine system of 2,5 Mw. The failure, due to its characteristics, caused the generator to be rendered useless. To investigate the most probable cause of the fault, some bolts were selected of those that could be recovered after the breakdown, and which were subjected to analysis, mechanical resistance tests and HRc hardness, metallographic analysis and an analysis of the characteristics of the fracture in the damaged bolts. Using the fracture mechanics, it was possible to conclude that the primary cause of the failure of the fixing bolts of five of the pole shoes of the generator, was probably due to the loss of the initial pretension of one or more of the bolts, to which also contributed to the existence of vibrations and electrodynamic forces that were always present and which finally caused the loosening of one or more of the bolts of five of the ten pole shoes.

Study of the resistive behavior of composite plates and asbestos-cement

Resumen Las cubiertas ligeras son elementos muy utilizados en obras civiles, estas son construidas de diferentes materiales como el asbesto-cemento, material altamente tóxico y cancerígeno que no debería ser utilizado en la construcción. Para mitigar esta problemática se realizan estudios para la obtención de nuevos materiales mayormente compuestos que reúnan características resistivas similares o superiores a las del asbesto-cemento y que puedan ser utilizados en la fabricación de tejas para cubiertas de diferentes obras. El objetivo de esta investigación ha sido la caracterización de un nuevo material compuesto en base a una matriz polimérica reforzada con partículas de la corteza de la semilla del árbol del tucumá (Astrocaryum Aculeatum), y la comparación del comportamiento resistivo a través del Método de los Elementos Finitos de las cubiertas ligeras construidas con este material y las de fibrocemento (amianto-cemento) del tipo onduladas sometidas a la acción del viento.

Abstract The roofing tiles are very used elements in the civils construccion, these are constructed of different materials such as asbestos-cement, highly toxic and carcinogenic material that should not be used in construction. To mitigate this problem, studies are being carried to obtain new, mostly composite materials that have similar or superior resistive characteristics to those of fiber cement and that can be used in the manufacture of roofing tiles for different works. The objective of this research has been the characterization of a new composite material based on a polymeric matrix reinforced with particles of the bark of the seed of the tucumá tree (Astrocaryum Aculeatum), and the comparison of the resistive behavior through the method of the Finite elements of the light covers constructed with this material and those of fiber cement (asbestos-cement) of the wavy type subjected to the action of the wind.

Design and Simulation of a photobiorreactor for the cultivation of the microalga Chlorella Vulgaris

Resumen Actualmente, las microalgas se consideran como una prometedora fuente de biocombustible y otros productos químicos de gran valor añadido (cosméticos, complementos alimenticios, etc.). Para lograr una alta productividad de biomasa a partir de microalgas es importante elevar su rendimiento. El propósito principal es diseñar y simular el comportamiento hidrodinámico del fluido dentro del fotobiorreactor. En este artículo, se propone la herramienta del software Ansys Fluent para la implementación de la simulación del fotobiorreactor de columna de burbujas. Se realizaron simulaciones en Dinámica computacional de fluidos dentro del fotobiorreactor, el cual es movido por la acción de una columna de burbujas suministrada desde el fondo. Los flujos para este análisis de entrada simulados fueron 800, 950 y 1000 L/h, obteniéndose resultados satisfactorios como la no ocurrencia de muerte celular en estos microorganismos

Abstract Currently, microalgae are considered as a promising source of biofuel and other chemicals with high added value (cosmetics, food supplements, etc.). To achieve high biomass productivity from microalgae it is important to increase its yield. The main purpose is to design and simulate the hydrodynamic behavior of the fluid within the photobioreactor. In this article, the Ansys Fluent software tool is proposed for the implementation of the simulation of the bubble column photobioreactor. Simulations were performed in Computational Dynamics of fluids within the photobioreactor, which is moved by the action of a column of bubbles supplied from the bottom. The flows for this simulated input analysis were 800, 950 and 1000 L / h, obtaining satisfactory results such as the non-occurrence of cell death in these microorganisms.