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Material compuesto vs acero en el conformado de un rotor de turbina hidroeléctrica ventajas en su utilización
Authors: Oller Aramayo Sergio , Nallim Liz G. , Oller Martinez Sergio
Published: November 2024

En este trabajo se presenta el diseño estructural de un rotor de turbina hidroeléctrica empleando materiales compuestos. El diseño consiste en la selección de laminados formados por láminas de matriz reforzada con fibras de carbono teniendo en cuenta su disposición, orientación, secuencia de apilamiento, espesor y número de capas. Conseguido el diseño del material y su aplicación en el rotor, se presenta la modelación numérica de la estructura mediante elementos finitos [1], simulando asimismo la presión aplicada sobre los álabes y el comportamiento del rotor frente a dichas acciones (tensiones generadas y límites en el diseño). El objetivo es conseguir un rotor de muy baja inercia rotacional que posea la cualidad de ser energéticamente eficiente pese a las bajas velocidades de flujo con las que deberá funcionar. El empleo del material compuesto mencionado optimiza el comportamiento de una turbina que actualmente está siendo estudiada por los autores para aplicaciones de paso fluvial sin represas, donde es muy importante aprovechar al máximo la energía cinética del fluido. La simulación de la respuesta mecánica se realiza empleando un programa en elementos finitos: ComPack-Aero [2], desarrollado por CIMNE (Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería), en Barcelona (España). La simulación permite realizar el análisis de las tensiones y resistencias a roturas en la estructura del rotor conformado en material compuesto. También se analiza el comportamiento del mismo rotor conformado en acero y se comparan los resultados referidos a la rigidez y los estados tensionales del rotor conformado en material compuesto laminado, considerando distintas secuencias de apilamientos de láminas. Los resultados obtenidos permiten construir una comparativa de datos para valorar si la elección de un rotor conformado en material compuesto es viable dentro de estas condiciones de trabajo.
Desarrollo de un dispositivo de bajo costo para la medición de tamaño de partículas
Authors: Salinas Salas Gonzalo , Babick Frank
Published: November 2024

Este trabajo muestra el desarrollo y los resultados alcanzados al construir y calibrar un dispositivo destinado, mediante sedimentación gravimétrica, realizar la medición de distribución de tamaño de partículas de orden de tamaño micrométrico, utilizando para esto componentes estándar, lo que permitiría su empleo por la mediana y pequeña industria de los países en desarrollo, incrementando con ello su competitividad. La calibración del dispositivo se realizó empleando normas técnicas, mediante el uso de suspensiones en base a esferas de vidrio calibradas en agua. Los valores entregados por el dispositivo desarrollado son comparados con los obtenidos mediante métodos convencionales, tales como la espectrometría láser, el análisis de imágenes y la centrifugación analítica. Los resultados de las mediciones mostraron que el dispositivo es preciso en la determinación de la distribución de tamaño de sistemas de micropartículas.
Introducción a los fluidos magnetoreológicos con aplicaciones en ingeniería
Authors: Mesquida César D. , Lässig Jorge L.
Published: November 2024

Se diseñaron, elaboraron y ensayaron dos fluidos magnetoreológicos con el objetivo de ser utilizados en distintas aplicaciones de ingeniería. Los fluidos se obtuvieron a partir de partículas de óxido de hierro  ferromagnético de uso comercial diluido en una emulsión oleosa. La fracción volumétrica y la calidad de la emulsión se experimentaron hasta obtener una muestra con un tiempo de sedimentación lo suficientemente grande como para trabajar con la misma. Se caracterizaron los fluidos magneto-reológicos (MR) mediante viscosímetro. Las muestras fueron inmersas en un campo magnético generado por imanes de uso comercial y por bobinados. Se determinó la densidad de flujo magnético y se observó la viscosidad dinámica para la deformación impuesta. Los valores encontrados se compararon con otras publicaciones. Se concluye que es factible reproducir experiencias y resultados obtenidos por otros investigadores. Los fluidos MR empleados y los campos magnéticos generados son asequibles con bajos recursos. La viscosidad de los fluidos MR estudiados se incrementó, en presencia del campo magnético, tal lo pronosticado. El valor de viscosidad resultante se ajusta cualitativamente a las curvas presentadas por otros autores. A partir de estos resultados, se planea el diseño de dispositivos mecánicos que empleen fluidos MR con las características estudiadas, para distintas aplicaciones.
Determinação do campo de deslocamentos de tecidos biológicos hiperelásticos
Authors: Ribeiro João , Lopes Hernãni , Mendonça Bebiana , Martins Pedro
Published: November 2024

A necessidade da caracterização de propriedades mecânicas de materiais com comportamento não linear traz novos desafios à engenharia mecânica, tanto no desenvolvimento de novas técnicas experimentais como na implementação de novos algoritmos numéricos. Nas últimas décadas tem vindo a ser feita uma aposta séria na investigação ligada ao estudo e análise de tecidos biológicos, estes têm um comportamento fortemente não linear e de difícil caracterização. No trabalho aqui apresentado faz-se o estudo do comportamento mecânico de tecidos biológicos hiperelásticos, para isso recorreu-se à utilização de uma técnica experimental de campo denominada Correlação Digital de Imagem, esta técnica é relativamente recente e permite a caracterização do campo de deslocamentos, com elevada resolução e sem contacto. As simulações numéricas aqui implementadas foram realizadas num programa comercial de elementos finitos, Ansys®, recorrendo a dados experimentais de ensaios de tracção de tecidos hiperelásticos da mucosa vaginal humana. Na simulação numérica foram utilizados alguns dos modelos constitutivos mais conhecidos no estudo de materiais hiperelásticos: Mooney-Rivlin,Yeoh e Ogden. Os resultados obtidos demonstraram o potencial destas técnicas para a análise do comportamento mecânico de materiais hiperelásticos, verificando-se, contudo, a necessidade de um maior aprofundamento no estudo e aplicação das mesmas a este tipo de materiais.
Galerkin, Petrov-Galerkin e mínimos quadrados para a solução da convecção-difusão transiente
Authors: Claro Romão Estaner , Aparecido Martins Jairo , Campos Silva João Batista , Aparecido João Batista
Published: November 2024

O Método dos Elementos Finitos é um dos métodos mais conhecidos para discretização de equações diferenciais parciais, mais na sua forma padrão, conhecido como Galerkin, não apresenta um comportamento satisfatório quando aplicado a equações convectivas-difusivas com o coeficiente difusivo menor que o convectivo para malhas menos refinadas. Neste trabalho, um estudo de três variantes do Método dos Elementos Finitos (Galerkin, Petrov-Galerkin e Mínimos Quadrados (LSFEM – Least Squares Finite Element Method)) aplicados ao problema convectivo-difusivo é apresentado. A escolha destas três aproximações não é arbitrária, mas baseada nas relações entre elas. A formulação para cada método é apresentada, bem como a comparação dos resultados numéricos para quatro aplicações.
Trayectoria de semillas en conductos horizontales en sembradoras air drill
Authors: Bourges Gastón , Medina Mabel
Published: November 2024

En la actualidad, el transporte de granos por medio de corrientes de aire (transporte neumático) se encuentra muy difundido. En el caso particular de máquinas agrícolas, como sembradoras air-drill, se utilizan tubos flexibles para trasladar las semillas y/o fertilizante desde la tolva de almacenamiento al distribuidor y desde este último a cada cuerpo de siembra. Un problema habitual en este tipo de transporte es la acumulación de semillas en sectores conflictivos del sistema, por ejemplo en lugares de cambio de dirección o cambios bruscos de sección del tubo (reducción o aumento). En el presente trabajo se analiza mediante simulación numérica las trayectorias de las semillas en un conducto horizontal. Se estudia la influencia de las fuerzas actuantes sobre las partículas. El fluido es modelado a través de las ecuaciones de Navier Stokes utilizando para su resolución una técnica de Reynolds Average Navier-Stokes Standard (RANS), con un modelo de turbulencia k-ε. Las partículas estudiadas son semillas de soja que se considerarán como esferas rígidas de tamaño uniforme. La mezcla aire–partícula es considerada como flujo en fase diluida, utilizándose un acople débil entre ambas fases. Se aplica a las partículas un enfoque lagrangiano, siendo el fluido tratado con un enfoque euleriano.
Convergência assimptótica das quantidades fundamentais na modelação numérica do escoamento em torno de um cilindro circular
Authors: Didier Eric
Published: November 2024

O escoamento em torno de um cilindro circular de comprimento infinito para números de Reynolds de 10 até 300 é investigado utilizando um método de resolução totalmente acoplado, resolvendo assim simultaneamente todas as equações discretas. O modelo numérico incorpora ainda um método de solução pouco convencional em que a equação da continuidade é resolvida na sua forma original (i.e. não há reconstrução de uma equação de pressão). O estudo cuidadoso dos esforços de arrasto e de sustentação, da pressão de base e do número de Strouhal é realizado em regime laminar e bidimensional em função da resolução e da extensão do domínio de cálculo. Resultados assimptóticos são obtidos aumentando a dimensão do domínio computacional de 20 até 4800 diâmetros do cilindro. É assim verificado que em contraste ao número de Strouhal, os esforços e a pressão de base são muito mais dependentes da resolução da malha e ainda mais da dimensão do domínio computacional.
Medidas experimentais de parâmetrostermohidráulicos no núcleo de reator nuclear de pesquisa
Authors: Mesquita Amir Zacarias , Lopes Da Costa Antônio Carlos , Gomes Do Prado Souza Rose Mary , Pinheiro Palma Daniel Artur
Published: November 2024

O reator nuclear de pesquisa TRIGA IPR-R1 possui uma potência térmica máxima de 250 kW e é um reator de piscina refrigerado por circulação natural de água leve. Está localizado no Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN), em Belo Horizonte, que é um instituto de pesquisa da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN/Brasil). O núcleo do IPR-R1 tem uma configuração anular com seis anéis concêntricos. Os canais de refrigeração se estendem desde a grade espaçadora inferior até a grade superior. A água entra nos canais de refrigeração através dos orifícios existentes na placa inferior, atravessa a região inferior nãoaquecida, percorre a região ativa removendo o calor gerado nos elementos combustíveis, passa pela região superior não aquecida e, finalmente, sai do canal através do espaço existente entre o terminal do elemento combustível, de forma aproximadamente triangular, e o furo circular da placa superior. No regime de convecção natural as forças o escoamento do fluido provêm das diferenças de densidade entre as várias camadas do fluido ao longo do canal. Contra essas forças atuam as perdas por contração e expansão do fluido à entrada e à saída do canal, as perdas de energias cinética e potencial do fluido e as perdas por atrito. A realização de medidas diretas do fluxo de massa nos canais é difícil por causa de sua pequena área e também pela baixa precisão dos medidores. A vazão de massa pode ser determinada, indiretamente, pelo balanço térmico através do canal, medindo-sea temperatura da água na entrada e na saída. Este trabalho apresenta os experimentos realizados no reator nuclear TRIGA IPR-R1, com o objetivo de monitorar alguns parâmetros termohidráulicos nos canais de refrigeração do núcleo. Entre os parâmetros monitorados podem-se citar: o perfil radial e axial de temperatura, velocidade, vazão, fluxo de massa e o número de Reynolds. Alguns resultados são comparados com as previsões teóricas. Acompreensão do comportamento dos parâmetros operacionais dos reatores nucleares possibilita melhorar as modelagens contribuindo para sua segurança. Como era de se esperar, o valor das variáveis acompanham a distribuição de potência (fluxo de nêutrons) no núcleo e confirmam a eficiência da circulação natural na remoção do calor produzido pelas fissões nucleares.
Caracterización de los factores que afectan a la exactitud y a la precisión en el resultado de la medida de tensión superficial con instrumentos basados en el método ADSA
Authors: Díaz García José Alberto , Álvarez Valenzuela Marco Antonio , Pérez Díaz José Luis
Published: November 2024

En este artículo, se recogen los factores que afectan a la desviación de la medida de la tensión superficial obtenida con instrumentos basados en el método ADSA, se analiza la influencia de cada uno de ellos en el proceso de medida y se cuantifica su efecto en términos de precisión y exactitud de la medida. Además, se identifican criterios erróneos sugeridos en otros estudios para la determinación del tamaño de gota a emplear en la medida de la tensión superficial y se proponen alternativas para la determinación del citado tamaño correcto de gota, que para cada fluido se tiene que utilizar con el método ADSA.
Modelo de simulação em tempo real de um forno de reaquecimento de tarugos para laminação
Authors: Da Silva Gonçalves Eduardo Sérgio , Mautone Barros José Eduardo
Published: November 2024

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo matemático computacional capaz de simular o processo de aquecimento de tarugos de aço no interior de um forno de reaquecimento para laminação. A metodologia proposta simula o processo de combustão, calculando as energias de entrada, de saída e as perdas inerentes ao processo. O algoritmo computacional de simulação do forno permite ao usuário a reprodução do processo de combustão a partir das vazões medidas dos reagentes na entrada e de suas respectivas composições e, a partir de então, é calculada a composição dos produtos através de um modelo de combustão completa para misturas pobres e de combustão incompleta, a uma equação de equilíbrio químico, para misturas ricas. A temperatura de desenfornamento dos tarugos é calculada por meio da determinação do coeficiente de transferência de calor entre o ambiente do forno e os tarugos utilizando, para isso, o princípio da convecção forçada escoamento turbulento sobre uma placa isotérmica. A energia do ar e do Gás de Alto Forno (GAF) recuperada após a passagem pelos recuperadores de calor é calculada através de modelos de regressão desenvolvidosempiricamente e os rendimentos de tais recuperadores são determinados pelo método da efetividade de NUT (Número de Unidades de Transferência). As perdas pela água de refrigeração e pelas paredes externas do forno são determinadas através de modelos simplificados e as outras perdas foram calculadas seguindo um modelo de regressão empírico no qual foram utilizados dados medidos no processo. Para solucionar a equação da conservaçãoda energia no processo, foi adotado o método de busca de raízes de Newton-Raphson. A simulação permite calcular: o balanço térmico instantâneo do processo, a eficiência do forno e dos recuperadores de calor, a composição química da mistura dos reagentes e dos produtos da combustão; o excesso de ar utilizado na reação; a temperatura dos reagentes e dos produtos da combustão após a passagem pelos recuperadores de calor; de desenfornamentodos tarugos, dentre outras variáveis importantes para o gerenciamento do processo. O modelo desenvolvido mostrou-se uma ferramenta eficiente para um gerenciamento mais refinado do processo em tempo real.
Modelação termomecânica do corte ortogonal do compósito tungsténio/cobre sinterizado (WCu25)
Authors: Ferreira Faustino María do Amparo , Davim João Paulo
Published: November 2024

No presente artigo apresenta-se a modelação termomecânica do corte ortogonal do compósito tungsténio/cobre sinterizado (WCu25). Os resultados mostram que o modelo teórico de Merchant aproxima bem o modelo obtido experimentalmente ao contrário do modelo de Lee e Schaffer. Aplicou-se ainda o modelo descrito em Boothroyd e Knight para a determinação da temperatura de corte.
Cálculo de los factores de intensificación de tensiones mediante técnicas ópticas de campo completo
Authors: Vasco Olmo José Manuel , Díaz Garrido Francisco Alberto , Dorado Vicente Rubén , López García Rafael
Published: November 2024

La fotoelasticidad digital y la correlación digital de imágenes (DIC) son técnicas ópticas experimentales de campo completo que se emplean para el análisis de tensiones y deformaciones en elementos mecánicos. En el presente trabajo, estas dos técnicas son comparadas a través de la determinación, en probeta planas, de los factores de intensificación de tensiones (SIFs) y el T-stress (σ0x). Se ha ensayado a tracción una probeta de policarbonato con grieta centrada (MT: Middle-Tension), tomando imágenes para distintos valores de carga. Mediante la técnica de fotoelasticidad se calculan los SIFs a partir del campo de franjas isocromático en las inmediaciones del vértice de la grieta. El mapa isocromático se obtiene indirectamente mediante un procesamientode las imágenes recogidas, que conlleva un desenvolvimiento de fase de las mismas. Por otro lado, la aplicación de la técnica de DIC a las imágenes del ensayo proporciona de forma directa el campo de desplazamientos, a partir del cual también pueden determinarse los SIFs (KI, KII) y σ0x. En el caso de fotoelasticidad, la relación entre el orden de franja y los factores de intensificación de tensiones no es lineal, por ello se ha empleado un ajuste por mínimos cuadrados para su determinación. Para DIC, basta resolver un sistema de ecuaciones lineales ya que la relación entre los desplazamientos y los SIFs es lineal. Los resultados obtenidos a través de ambas técnicas se comparan con los calculados de forma teórica, mostrándose un gran nivel de concordancia que pone de manifiesto el potencial de la metodología empleada.
Dano na furação de placas carbono/epóxido
Authors: Durão Luís Miguel P. , Gonçalves Daniel J. S. , Tavares João Manuel R.S. , Costa de Albuquerque Victor Hugo , Monteiro Baptista António
Published: November 2024

A produção de peças estruturais em materiais compósitos, nomeadamente os de matriz epóxida reforçada com fibras de carbono, tem-se tornado cada vez mais importante face à combinação das suas características específicas, como a elevada rigidez e o baixo peso. Embora por um lado o custo destes materiaistenha vindo a tornar-se numa barreira cada vez menor para a sua utilização, a necessidade de operações de acabamento, incluindo a furação, aumenta o custo final das peças dificultando a sua utilização. De facto, as dificuldades e os danos associados à operação de furação, e consequentes rejeições por falta de qualidade, podem acarretar um custo final considerável. Tais dificuldades resultam da natureza não-homogénea dos compósitos, podendo resultar na ocorrência de diversos tipos de dano, sendo os mais frequentes a delaminação, o arrancamento das fibras e os danos devidos ao sobreaquecimento da matriz. Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo comparativo de furação de placas carbono/epóxido, variando o diâmetro e ageometria da ferramenta e utilizando uma velocidade de corte constante e dois avanços distintos. Durante a furação foi efectuada uma medição das forças axiais para posterior comparação com a avaliação da extensão do dano. A análise de dano baseou-se na realização de ensaios não-destrutivos às placas furadas, por radiografia digital com recurso a líquidos contrastantes. Para medição da extensão do dano recorreu-se a técnicas de processamento e análise de imagem. Adicionalmente, os valores resultantes da aplicação de critérios de quantificação da extensão do dano foram comparados com os resultados do ensaio mecânico de esmagamento, Bearing test ASTM D5961M–08. Os resultados experimentais obtidos permitem confirmar e quantificar a importância de uma selecção adequada das ferramentas e parâmetros de corte na minimização do dano causado pela execução de furos em laminados carbono/epóxido
Computação do ruído irradiado por um jato subsônico usando uma metodologia implícita para simulação de grandes escalas
Authors: Moser Carlos A. S. , Medeiros Marcello A. F. , Silvestrini Jorge H.
Published: November 2024

Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia implícita para simulação de grandes escalas (Large- Eddy Simulation - LES) do ruído irradiado por um jato subsônico. Em oposição aos métodos LES tradicionais baseados em modelos de viscosidade turbulenta, a presente metodologia baseia-se no modelo de deconvolução aproximada (Approximate Deconvolution Model - ADM) e na forma não conservativa das equações de Navier-Stokes compressíveis. A grande diferença de escalas entre o escoamento e o campo acústico foi capturada de forma precisa pelo uso de esquemas de sexta ordem na discretização espacial e filtragem implícita, e de um esquema de Runge-Kutta de quarta ordem na integração temporal. Condições de contorno e tratamentos na zona buffer foram prescritos por meio de uma formulação com base em características e de um modelo conceitual baseado na análise característica. Computações LES de um jato a número de Mach 0,9 e número de Reynolds 65.000 foram realizadas usando uma técnica de paralelização MPI (Message Passing Interface) multiblocos com interface de comunicação do tipo overlap. Características dinâmicas do escoamento do jato, tais como espessura de quantidade de movimento da camada cisalhante, decaimento e espalhamento do jato foram analisadas. Os resultados obtidos dos campos aerodinâmico e acústico apresentaram bom acordo com dados experimentais e resultados numéricos da literatura, para condições similares do escoamento.
Tracción biaxial no equilibrada con una máquina de acopado hidráulico
Authors: Bergé Guillermo , Insausti Jorge , Puccinelli Mauro , Lucaioli Alberto , Ziegler Daniel , Iurman Lucio
Published: November 2024

Existen diagramas que muestran las deformaciones límites que pueden soportar las chapas de acero en su plano cuando son conformadas. Los límites indicados por ellos están en correspondencia con las distintas aptitudes para estampado que exhibe cada material. Estos diagramas se conocen como Diagramas Límites de Conformado (DLC). Para la confección de estos diagramas mediante ensayos, se reproducen distintos caminos de deformación que permitan obtener datos para su trazado. En el Laboratorio de Metalurgia de la U.N.S. se cuenta con un equipo de acopado hidráulico diseñado originalmente para lograr la tracción biaxial equilibrada de una probeta, empleando para ello una máscara de abertura circular. Mediante ensayos de acopado hidráulico es factible reproducir caminos de deformación ubicados en el cuadrante derecho de dicho diagrama (ambas deformaciones positivas), es decir, tracción biaxial equilibrada y no equilibrada. En este trabajo, se buscó la manera de adaptar dicho equipo para la obtención de trayectorias de tracción biaxial no equilibradas. Para alcanzar este objetivo, se diseñaron máscaras de sujeción de la probeta con abertura elíptica. El camino de deformación queda así supeditado a la relación de los semiejes de la elipse. Como con el primer diseño de la máscara, la probeta se deformaba fuera del área de la elipse, se modificó el sistema de anclaje de la misma para lograr que la deformación quedara circunscripta al área de la abertura elíptica.
Regulación de caudal mediante válvula mariposa en una turbina hidráulica de flujo transversal
Authors: Marchegiani Ariel R. , Audisio Orlando A. , Varela Maximiliano R.
Published: November 2024

En este trabajo se exponen los resultados de investigación sobre la regulación de caudal en una turbina de flujo transversal. A partir del desarrollo llevado adelante en este Laboratorio, de un pequeño grupo generador hidráulico, se trabajó sobre unos de los aspectos más importantes de esta turbina: la regulación de su caudal. El programa de trabajo fue elaborado a fin de poder cuantificar de manera experimental y numérica la influencia sobre la eficiencia de la turbina, de la utilización de una Válvula Tipo Mariposa en la regulación primaria del caudal de entrada. La máquina utilizada es una turbina de flujo transversal de un diámetro de 200 mm a la cual se le acopló aguas arriba de la misma una Válvula tipo Mariposa con acople tipo Waffer para cañería de 6 pulgadas de diámetro. Otro objetivo fue estudiar cómo se pueden utilizar estos resultados en el diseño de los equipos de regulación electrónicos que trabajan bajo el sistema de derivación de cargas. La rutina de trabajo consistió en hacer la regulación del caudal que ingresa a la turbina mediante el accionamiento de la válvula. A partir de ello se fueron relevando los distintos parámetros resultantes; y procesados los mismos se contrastaron con los resultados que arrojó la turbina sin regulación y con un regulador convencional. Como resultado del mismo podemos mencionar un comportamiento de esta válvula como reguladora primaria, aceptable y que, dada la gama de potencias en que estamos trabajando, podemos inferir que la misma si es acoplada en un punto del circuito de modo que permita una buena readecuación de las líneas de corriente al ingreso del inyector, prácticamente no tiene influencia en el rendimiento global de la turbina. Por lo tanto podemos decir, que para una "regulación primaria" del caudal, es factible poder utilizar estos elementos de características standards y accesibles en el mercado.
Análise da interação dinâmica entre irregularidades superficiais e desvios de forma na geração ruido em componentes mecânicos
Authors: Oliveira Claudinei José de , Sales Palma Ernani
Published: November 2024

Este trabalho aborda a relação entre as características dimensionais de erro de forma (circularidade) e rugosidade superficial no funcionamento adequado de componentes mecânicos que foram manufaturados variando a velocidade de avanço de corte durante a usinagem em ± 30% em relação aos parâmetros normalizados na produção. Estes componentes foram analisados após a manufatura e os resultados encontrados foram utilizados em uma matriz estatística. Nesta matriz foi utilizada a metodologia de experimentos fatoriais (Design of experiments), através da qual foi verificada a interação entre estas características e suas respectivas respostas nos experimentos. Os parâmetros escolhidos foram avaliados em dois níveis (mínimo e máximo) em um fatorial do tipo 22. As velocidades de rotação utilizadas no experimento variavam de acordo com sua utilização comercial. Os resultados encontrados apresentam interação o que comprova a interação dinâmica entre as variáveis escolhidas.Especificamente neste trabalho, os experimentos foram realizados em um eixo de manivelas (virabrequim) que é um dos principais componentes de um motor de combustão interna. Este componente trabalha em um motor de 1365 cilindradas bi-combustivel, comercialmente conhecido por 1.4 flex. O eixo de manivelas em sua forma final possui massa de aproximadamente 9,8 kg e um comprimento de 392,3±0,05 mm. Após o processo de usinagem, o componente precisa passar por um segundo processo que é o de têmpera superficial, conferindo-lhe maior dureza superficial e resistência mecânica.A partir dos resultados obtidos experimentalmente, foi aplicado um arranjo linear (modelagem), determinando assim os coeficientes usados para relacionar as respostas relativas às variáveis de entrada. Conhecendo-se os coeficientes dos arranjosentre os fatores, verificou-se quais fatores e em quais níveis apresentaram maior interação com o menor resíduo possível.
Diseño de losas flotantes para montaje de equipos sensibles a vibraciones en naves industriales
Authors: Stuardi José E. , Ceballos Marcelo A. , Ritta Raúl J. , Massa Julio C.
Published: November 2024

Cada vez es más frecuente la utilización de equipamiento moderno y sensible en plantas industriales, donde los niveles de vibraciones son altos. Las instalaciones deben cumplir con las especificaciones de los fabricantes de las máquinas en cuanto a los límites máximos tolerados, lo que puede conseguirse con montajes adecuados. Una solución alternativa al montaje elástico directo o aislamiento individual para cada equipo, es optar por superficies aisladas o losas flotantes, lo que provee una mayor flexibilidad al layout. Para el diseño de losas flotantes son utilizados habitualmente modelos simplificados de un grado de libertad, despreciando la influencia de la flexibilidad flexional de las losas y la contribución a la respuesta de lo s modos flexionales. La excitación de base rígida es además una simplificación frente a la excitación real consistente en trenes de ondas propagadas por la superficie de base donde apoyan los aisladores. En el presente trabajo se investiga la respuesta dinámica de losas aisladas contra vibraciones y excitadas desde la base y a través del sistema de aislamiento, por ondas superficiales propagadas en el semiespacio homogéneo de suelo, teniendo además en cuenta la flexibilidad de las losas. La efectividad del aislamiento se cuantifica a partir de los desplazamientos máximos de la losa calculados en el dominio de la frecuencia para una excitación con ancho de banda dentro del rango de interés de los equipamientos comerciales típicos. El nálisis comienza por la transmisibilidad de vigas resuelta en forma analítica, de lo que surge el concepto de transmisibilidad modal y transmisibilidad modal envolvente. Estos parámetros provenientes de una estructura unidimensional resultan onvenientes para ser utilizados como referencia en el diseño de losas flotantes industriales. A modo de ejemplo se estudió una sala de metrología para la cual se contrastaron resultados provenientes de un análisis por elementos finitos con los obtenidos con el modelo de viga equivalente aquí propuesto.
Ecuación aproximada para la generación de entropía en colectores solares planos no isotérmicos para calentamiento de aire
Authors: Baritto Miguel , Bracamonte Johane
Published: November 2024

En el presente trabajo el modelo adimensional desarrollado por Bracamonte y Baritto (2012) para el cálculo de irreversibilidades en colectores solares de placas planas sin cubierta transparente en operación estacionaria, se resuelve para un amp lio rango de valores de relaciones de aspecto y número de flujo de masa. A partir de los resultados se realiza un estudio paramétric o y se propone una ecuación aproximada para el número de generación de entropía en función de las relaciones de as pecto y número de flujo de masa.
Determinación de tensiones residuales en válvulas de motores de combustión interna
Authors: Luengo César , Risso José M. , Cardona Alberto
Published: November 2024

Los gradientes térmicos que se presentan durante el servicio de ciertos componentes de máquinas térmicas alcanzan en ocasiones magnitud suficiente como para generar deformaciones inelásticas que influyen sobre el estado tensional en condiciones de servicio, y se manifiestan como tensione s residuales al enfriar las piezas hasta temperatura ambiente. Una situación similar se presenta en piezas que son sometidas a tratamientos térmicos o fusión y solidificación localizados, tales como soldadura, aportes de me tal fundido, temple por in- ducción, etc. Para determinar el estado tensional efecti vo y la aptitud de la pieza pa ra el servicio, es impre- scindible conocer la magnitud de es tas deformaciones inelásticas y sus te nsiones residuales asociadas. Algunas de las técnicas experimentales dis ponibles en la actualidad (Difracción de Rayos X o neutrones, Ruido de Barkhäusen) solo brindan información respecto del estado te nsional en la superficie de las piezas. Otras, tales como las rosetas de galgas extensométricas, no pueden ser aplicadas con precisión en piezas de forma compli- cada. En este trabajo se presenta una metodología de remoción de capas para determinar tensiones residuales en piezas axisimétricas ut ilizando instrumental de metrol ogía dimensional de uso corrien te en la industria de au- topartes, en conjunto con técnicas de cálculo numérico. Como caso de aplicación, se describe el análisis de ten- siones efectivas durante el servicio de una válvula de un motor de co mbustión interna, evaluando previamente las tensiones residuales de origen térmico.
Análisis del fallo de la cimentación de un túnel. Diseño y justificación de una solución constructiva
Authors: López Gayarre Fernando , Suárez Domínguez Francisco J. , Rodríguez Avial–Llardent Mariano , Ramos López Francisco L.
Published: November 2024

– En este trabajo se presentan los resultados del análisis realizado en un túnel sobre el que se construyó un terraplén que sirve de plataforma de una carretera. El conjunto túnel-terraplén se encuentra ubicado en lasafueras de la localidad de Piedrafita, en el noroeste de España. El túnel sirve para encauzar el río Vilela en sucruce con la carretera antes referida. En este artículo se realiza una descripción detallada del problema, se determinan los daños ocasionados en la estructura del túnel y en el terraplén, se analiza y se establece el origen delproblema y, por último, se propone una solución constructiva. Para ello se ha realizado una simulación numérica del conjunto túnel-terraplén-terreno, a partir de los datos obtenidos de ensayos realizados “in situ” y en laboratorio. Este estudio se ha complementado con un análisis realizado por métodos clásicos que confirma que losmovimientos detectados en el conjunto se deben al hundimiento de la cimentación. La singularidad del trabajopresentado radica en el análisis del fallo y la propuesta de refuerzo de la estructura del túnel que debe ser consecuente con las causas de dicho fallo
Simulación numérica no lineal de una sección alar típica con oscilaciones autoexcitadas
Authors: Castelló Walter , Preidikman Sergio , Brewer Alejandro
Published: November 2024

– La respuesta de estructuras flexibles a solicitaciones de origen aerodinámico es generalmente de naturaleza no lineal. La característica del comportamiento aeroelástico depende, no solo, de las propiedades de lossubsistemas involucrados (estructural y aerodinámico) sino también de la manera en que estos dos subsistemasse combinan. La respuesta no lineal de una sección alar con dos grados de libertad ha sido ampliamente estudiada. La importancia del análisis de sistemas aeroelásticos radica en su capacidad para predecir la respuesta de algunos componentes críticos de una aeronave. Por ejemplo, la pérdida de rigidez en las superficies de control escausa de niveles inaceptables de vibraciones de la aeronave. Estas vibraciones deben ser evitadas, pues la transición entre vibraciones indeseables y flutter es en general difusa. Y como es sabido, el flutter de las superficiesde control puede dañarlas provocando la pérdida de la aeronave. En este trabajo se estudia numéricamente la dinámica no lineal de un sistema aeroelástico con comportamiento estructural no lineal cúbico y “juego” en la rigidez torsional de la sección alar. El modelo de orden reducido emplea las hipótesis de la conocida “sección típica”. Las cargas aerodinámicas se obtienen mediante el uso de un método de red de vórtices bidimensional,inestacionario y no lineal. Las ecuaciones que gobiernan el sistema aeroelástico son integradas numérica, simultánea, e interactivamente en el dominio del tiempo. El modelo desarrollado permite determinar la amplitud y lafrecuencia de las vibraciones autoexcitadas inducidas por el cambio en la rigidez torsional, la incidencia en lavelocidad de flutter del sistema aeroelástico, y la aparición de ciclos límite. Los resultados provenientes de lassimulaciones numéricas muestran una importante correlación con los obtenidos por otros autores, además elmodelo matemático presentado en este trabajo resulta ser más eficiente y preciso, en particular para los casos altamente no lineales.
Escoamento laminar em dutos de setor de anel circular
Authors: Alves Thiago Antonini , Verdú Ramos Ricardo Alan , Macedo Maia Cassio Roberto
Published: November 2024

Neste trabalho foi realizada a solução híbrida analítico-numérica do problema fluidodinâmico de escoamento laminar completamente desenvolvido de fluidos Newtonianos no interior de dutos de seção transversal com formato de setor de anel circular utilizando a Técnica da Transformada Integral Generalizada – TTIG. Para facilitar o tratamento analítico e a aplicação das condições de contorno uma Transformação Conforme foi utilizada visando transformar o domínio para um sistema de coordenadas mais apropriado. Feito isso, a TTIG foi aplicada na equação do momentum para determinação do campo de velocidade. Os resultados numéricos foram obtidos para parâmetros fluidodinâmicos de interesse, tais como: velocidades média e máxima, fator de atrito de Fanning, número de Poiseuille, fator de Hagenbach e comprimento de entrada fluidodinâmico. Estes resultados foram comparados, quando possível, com aqueles disponíveis na literatura e apresentaram uma ótima concordância.
Evaluación de alternativas al R404A en tuberías de sistemas de refrigeración
Authors: Mota Babiloni Adrián , Navarro Esbrí Joaquín , Barragán Cervera Angel , Molés Ribera Francisco , Peris Pérez Bernardo
Published: November 2024

Debido a normativas aprobadas recientemente en algunos países desarrollados, los refrigerantes de alto GWP (Global Warming. Potential) van a ser retirados o grabados con altos impuestos. En este artículo se obtiene la desviación de la velocidad y las pérdidas de carga entre el R404A y diversas alternativas (L40, DR-7, N40 y DR-33, todas ellas mezcla de HFO y HFC), las cuales van a ser relevantes en refrigeración comercial a medio plazo. Dichos parámetros son considerados en las líneas de aspiración, descarga y líquido. A partir de los resultados obtenidos se concluye que las alternativas presentan velocidades de circulación similares (alrededor de ±10%) y pérdidas de presión inferiores a las del R404A (hasta un 70% menor), por lo que no supondrá un problema la sustitución del refrigerante considerando estos parámetros. Adicionalmente, los resultados se muestran en gráficos que ayudan a conocer la desviación los nuevos refrigerantes respecto al R404A para varias condiciones operativas.
Análise biomecânica das fraturas diafisárias do fémur (tipo B) utilizando uma haste intramedular
Authors: Fernandes Maria G. A. , Fonseca Elza M. M. , Barbosa Marcos P. , Natal Renato M.
Published: November 2024

As fraturas ósseas na região diafisária do fémur são lesões complexas das quais resultam, habitualmente, períodos extensos de hospitalização e de reabilitação. O sistema de classificação desenvolvido pelo grupo Suíço AO (Arbeitsgemeinschaft fur Osteosynthesefragen; ASIF- Association for the Study of Internal Fixation) inclui a classificação das fraturas nos ossos longos no tipo A, B, ou C. O estudo irá incidir sobre a fratura diafisária do fémur do tipo B. O recurso a hastes intramedulares bloqueadas, no que diz respeito à fixação intramedular, é um dos tratamentos possíveis deste tipo de fraturas. No presente trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia para análise biomecânica de fraturas diafisárias do fémur (tipo B), seguindo o tratamento utilizado no hospital Nossa Senhora das Dores - Brasil. Foi gerado um biomodelo e um modelo simplificado do conjunto osso-implante-parafusos utilizando o método de elementos finitos. Os resultados obtidos indicam que a introdução das hastes intramedulares em aço inoxidável ou em titânio no fémur diminuem as tensões ao longo do osso, promovendo uma maior estabilidade. O modelo simplificado apresentou resultados compatíveis com o biomodelo. Este facto possibilita que o modelo simplificado se torne uma ferramenta vantajosa na análise biomecânica das fraturas diafisárias do fémur (tipo B), uma vez que não há recurso a imagens médicas.
Desarrollo de un sistema de registro dinámico de presiones plantares
Authors: Lescano Claudia N. , H. Rodrigo Rodolfo , Rodrigo Silvia E.
Published: November 2024

Está bien establecido que la cuantificación de la distribución de las presiones plantares provee información valiosa acerca de la estructura y función de las articulaciones del pie y del tobillo, que puede ser utilizada como una herramienta clínica y de investigación importante en el análisis de la locomoción humana. Considerando estos antecedentes, el objetivo de este trabajo fue optimizar un dispositivo prototipo para el registro dinámico de presiones plantares, previamente desarrollado en base a una plantilla instrumentada con sensores piezoeléctricos. Tal optimización consistió en el procesamiento digital de las señales adquiridas mediante integración numérica de la señal de entrada, sin necesidad de utilizar la etapa de amplificación electrométrica, lo cual no sólo simplifica el hardware implementado, sino también la etapa de calibración estática y dinámica requerida. Los resultados obtenidos fueron comparables con los logrados en base al dispositivo original.
Estudio pseudodinámico de la viga de giro de la cosechadora de caña cubana CCA-5000
Authors: Valera Llanes Rafael , Estrada Cinqualbres Roberto Andrés , Calzadilla Dubras Héctor
Published: November 2024

En este trabajo se realiza un estudio del estado tensional de la viga de giro del transportador de descarga del nuevo modelo de cosechadora cañera cubana CCA-5000 en la etapa de investigación-desarrollo. Se aplicaron las cargas extremas obtenidas a partir de su cálculo teórico y su multiplicación por los correspondientes coeficientes dinámicos obtenidos a partir de la evaluación experimental extensométrica del modelo de cosechadora KTP-23 en una pista de obstáculos, modelo análogo en su estructura a la del nuevo prototipo. Para este estudio se utiliza el Método de los Elementos Finitos, obteniéndose la distribución del factor de seguridad y las tensiones en la viga para las diferentes combinaciones de cargas máximas actuantes sobre la misma. Se localiza la zona donde ocurren las tensiones máximas y el régimen de carga para las que se producen. La metodología propuesta permite evaluar la resistencia de los elementos de máquinas de equipos móviles en las etapas de investigación-desarrollo.
Modelagem da rugosidade e da vida da ferramenta no torneamento do aço duro ABNT 52100 com cerâmica mista wiper utilizando meto dologia de superfície de resposta
Authors: Campos P.H.S. , Ferreira J.R. , Paiva A.P. , Balestrassi P.P. , Davim João Paulo
Published: November 2024

Este trabalho trata especificamente do modelamento ma temático da rugosidade (Ra, Rt) e da vida da ferramenta no processo de tornea mento do aço ABNT 52100 endurecido ( 50 HRC). Foi utilizado uma ferra- menta de cerâmica mista com geometria wiper (alisadora) . Os modelos matemáticos foram obtidos pela meto- dologia de superfície de resposta (MSR ), tendo como variáveis de influência os parâmetros velocidade de corte, avanço de corte e a profundidade de corte. Neste caso, levando-se em consideração a variação simultânea dos fatores, podem-se construir modelos mate máticos de previsão e otimização pa ra as respostas de interesse. Esta abordagem de cunho estatístico consiste em planejar experimentos capazes de gerar dados apropriados para uma eficaz análise, o que resulta em conclusões válidas e objetivas.
Caracterização de desgaste de brocas de hss revestidas com alcrn e não revestidas, em ensaios de furação, na usinagem de ferro fundi do nodular DIN GGG 50
Authors: Marques Fernando Michelon , Rocha Alexandre da Silva , Cavaler Luiz Carlos de Cesaro , Mercado Curi Elvys Isaias
Published: November 2024

O uso de revestimentos na furaçã o de ferro fundido tem o potencial de aumentar a resistência da fer- ramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de meios lubri- refrigerantes, reduzindo o imp acto ambiental. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de brocas de aço rápido AISI M2 revestidas co m AlCrN pelo processo de PVD ( Physical Vapor Deposition ) no processo de furação em cheio. Para isso foram realizados ensaios de furação avaliando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VB máx (desgaste de flanco máximo) para brocas revestidas e não revestidas, através de medidas do diâmetro dos furos realizados, ao longo da vi da da ferramenta assim como também a rugosidade das superfícies usinadas. Na parte experi mental, foram realizados 12 ensaios por cada tipo de broca, todos a seco. O material empregado para os testes de furação foi o ferro fundido nodular DIN GGG 50, em formatos de placas de 48 x 400 x 500 mm. De acordo com as dimensões da plac a, caracteriza-se como furação profunda, haja vista que a broca possui diâmetro de 8 mm, ou seja l/d>5. Os pa râmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte (25 e 35 m/min) e avanço (0,15 e 0,25 mm/rot). Foi avaliada a resistência ao desgaste por abrasão e ren- dimento no comprimento usinado, comparando-se as bro cas com e sem revestimento . Os resultados mostram a influência da velocidade de corte em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VB máx . Análises via MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) e EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), revelaram a presença do des- gaste adesivo contribuindo, em pequena parcela, para o desg aste ocorrido da ferramenta..
Dimensionamento de dispositivo hidráulico para tensionamento de corr eias de transmissão trapezoidais perfil A
Authors: Menegon Bristot Vilson , Menegon Bristot Vilmar , Marques Fernando Michelon , Velho Bez Maria , Ferreira Carlos Antonio
Published: November 2024

Correias são elementos de máquinas, amplamente ut ilizados pela indústria, no entanto, a sua manu- tenção é ainda de forma empírica e nã o permite precisão durante o processo, devido à variação da força aplicada a partir de uma pessoa para outra. O dispositivo proposto destina-se a auxi liar o monitoramento das correias em V de perfil A, facilitando o método atual, com o auxílio de equações e elementos mecânicos, a fim de tornar o método prático e atender as necessidades de manutenção.
Força de impacto num quebra-mar vertical
Authors: Didier Eric , Rodrigues André , Neves María Graça , Neves Diogo R.C.B. , Dias João
Published: November 2024

O conhecimento dos esforços resultantes da inte racção de uma onda com um quebra-mar vertical torna-se essencial no dimensionament o deste tipo de estruturas. No pres ente trabalho, o modelo numérico SPHyCE, baseado numa metodologia de tipo SPH - Smoothed Particle Hydrodynamics , é utilizado para o cálculo das forças num quebra-mar vertical. Para analisar a evolução das forças de impacto foram consideradas várias condições de profundidade no pé da estrutura e de altu ra de onda incidente abrangendo diferentes regimes de forças. A comparação dos resultados do modelo numéric o com os das formulações empíricas permitiu verifi- car que as forças previstas são semelh antes para os casos de regime de onda parcialmente estacionária. No en- tanto, para o regime de forças de impacto, exis tem diferenças que se de vem a diversos factores: i ) a rebentação da onda no modelo SPHyCE pode não co rresponder necessariamente à forma de rebentação prevista nas formu- lações empíricas; ii ) no caso da rebentação com aprisionamento de ar, cuja influência no valor das forças é rele- vante, o modelo numérico atinge o se u limite de aplicação, pois não integra o ar e não existem formulações aplicáveis; iii ) as formulações empíricas aplicáveis com rebentação dão valores claramente por excesso.