Scielo RSS <![CDATA[Ingeniería mecánica, tecnología y desarrollo]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1665-738120100001&lang=es vol. 3 num. 4 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Editorial</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100001&lng=es&nrm=iso&tlng=es <![CDATA[<b>Pressure Drop Models Evaluation for Two-Phase Flow in 90 Degree Horizontal Elbows</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100002&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este trabajo se presenta la comparación de datos experimentales y los resultados obtenidos de cuatro modelos globales -homógeneo, Dukler, Martinelli y Chisholm, empleados para evaluar la pérdida de presión en codos horizontales de 90°-. Se realizó una investigación usando tres codos de 90° de acero inoxidables (E1, E2, E3), con diámetros internos de 26.5, 41.2 y 52.5 mm, y radios de curvatura de 194.0, 264.0 y 326.6 mm respectivamente. De acuerdo a los resultados experimentales, el modelo propuesto por Chisholm se ajustó mejor a estos, presentando para cada codo un error promedio de E1 = 1 8.27%, E2 = 28.40% y E3 = 42.10%. Se desarrollaron dos correlaciones basadas en los datos experimentales. La primera es el modelo de Chisholm modificado para obtener mejores resultados en un intervalo más amplio de condiciones; éste se ajustó mediante una relación adimensional que es función de la fracción volumétrica homogénea y del número de Dean. Como resultado, los cálculos empleando el modelo de Chisholm modificado se mejoraron presentando un error promedio de 8.66%. La segunda correlación desarrollada está basada en el flujo másico bifásico total considerado como líquido y corregido por la relación de la fracción volumétrica homogénea. Los resultados mostraron que esta correlación es más sencilla y exacta que el modelo de Chisholm modificado, ésta presentó un error promedio de 7.75%. Por lo tanto, esta correlación se recomienda para evaluar la pérdida de presión de flujos bifásicos en codos horizontales.<hr/>The comparison of experimental data and results obtained from four global models - homogeneous, Dukler, Martinelli and Chisholm, used to evaluate the two-phase flow pressure drop in circular 90° horizontal elbows - is presented in this paper. An experimental investigation was carried out using three galvanized steel 90° horizontal elbows (E1, E2, E3) with internal diameters of 26.5, 41.2 and 52.5 mm, and curvature radii of 194.0, 264.0 and 326.6 mm, respectively. According to the experimental results, the model proposed by Chisholm best fitted them, presenting for each elbow an average error of E1= 1 8.27%, E2= 28.40% and E3= 42.1 0%. Based on experimental results two correlations were developed. The first one is the classical Chisholm model modified to obtain better results in a wider range of conditions; it was adjusted by a dimensionless relationship which is a function of the homogeneous volumetric fraction and the Dean number. As a result, the predictions using modified Chisholm model were improved presenting an average error of 8.66%. The second developed correlation is based on the entire two-phase mass flow taken as liquid and corrected by the homogeneous volumetric fraction ratio. The results show that this last correlation is easier and accurate than the adjusted Chisholm model, presenting an average error of 7.75%. Therefore, this correlation is recommended for two-phase pressure drop evaluation in horizontal elbows. <![CDATA[<b>Dynamic Analysis of Pneumatically Actuated Mechanisms</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100003&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este artículo se analiza el comportamiento dinámico de sistemas impulsados neumáticamente. Primeramente se analiza un modelo básico que consiste de un eslabón montado sobre un eje impulsado neumáticamente contra una fuerza externa. El modelo matemático que resulta es el fundamento básico para formular modelos de mecanismos más complejos. Luego, el análisis se extiende a un mecanismo de cuatro barras donde el eslabón de entrada se impulsa por un cilindro neumático y la fuerza externa es aplicada contra el eslabón de salida. Los modelos para ambos sistemas se obtuvieron de la aplicación directa de principios dinámicos y termodinámicos y de relaciones de la cinemática, incorporando características físicas de los mecanismos y el efecto de condiciones del aire, tamaño del tanque y amortiguamiento del pistón. Tales parámetros pueden manipularse con propósitos de diseño. Se construyeron prototipos experimentales de ambos modelos (un eslabón montado sobre un eje y un mecanismo de cuatro barras) para medir su respuesta dinámica. Los datos experimentales se compararon con la solución teórica mostrando buena similitud.<hr/>The dynamic behavior of pneumatically driven systems is analyzed in this paper. First a basic model consisting of a single pivoted link pneumatically actuated against an external force is discussed. Resulting mathematical model is the basic foundation to formulate models for more complex mechanisms. Then, the analysis is extended to a four bar mechanism, where the input link is driven by a pneumatic cylinder and the external force is applied against the output link. Models for both systems were obtained from direct application of dynamic and thermodynamic principles and kinematics relations, incorporating physical characteristics of the mechanisms and the effect of air conditions, tank size and piston cushion. Such parameters can be manipulated for design purposes. Experimental apparatus were constructed to measure the dynamic response of both models (the single pivoted link and the four bar mechanism). Experimental data where compared with the theoretical response showing good agreement. <![CDATA[<b>Modelación no lineal de las vibraciones auto-inducidas en procesos de maquinado</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100004&lng=es&nrm=iso&tlng=es Las vibraciones auto-inducidas limitan la productividad de los procesos de maquinado de productos metálicos. Se trata de un problema de inestabilidad dinámica que restringe la razón de remoción de material; además, afecta la calidad superficial de las piezas y acelera el deterioro de las herramientas de corte y los elementos mecánicos de los husillos. El fenómeno presenta un comportamiento altamente no lineal de tipo caótico, con bifurcaciones subcríticas Hopf y de período duplicado. En esta investigación se presenta un estudio de las vibraciones auto-inducidas en procesos de maquinado usando técnicas de dinámica no lineal, con el objetivo de predecir con mayor precisión las condiciones de estabilidad en términos de las características dinámicas y de operación del sistema. El estudio se basó en un modelo débilmente no lineal con términos cuadráticos y cúbicos para representar comportamientos no lineales de tipo estructural y regenerativos. Se construyó una solución aproximada mediante el método de escalas múltiples y se establecieron condiciones de inestabilidad debido a bifurcaciones subcríticas Hopf. Una contribución importante fue la identificación del efecto de la histéresis en los diagramas de estabilidad convencionales, lo cual puede ser útil para restablecer la estabilidad. El modelo analítico se validó experimentalmente, el comportamiento de histéresis se identificó exitosamente a partir de la medición de la respuesta dinámica del sistema.<hr/>Self-excited vibrations limit the productivity of machining processes in metallic products. These vibrations originate dynamic instability problems that hinder the rate of removal of material, as well as affect the surface quality of the pieces and accelerate the wear of the cutting tools and the mechanical elements of spindles. This phenomenon presents a highly non-linear chaotic behavior characterized by both subcritical Hopf and doubling period bifurcations. This research deals with self-excited vibrations in machining processes using non-linear dynamic techniques with the aim of predicting with more accuracy the stability conditions in terms of dynamic characteristics and operating conditions of the system. This study is based on a weakly non-linear model with square and cubic terms that represent structural and regenerative nonlinearities. An approximate solution was derived using the multiple-scale method; instability conditions were established due to subcritical Hopf bifurcations. A major contribution of this study is the identification of hysteresis in the conventional stability diagrams, which may be useful to reestablish stability. The analytical model was validated experimentally; the nonlinear behavior of hysteresis was successfully identified by measuring the dynamic response of the system. <![CDATA[<b>Simulación de grandes escalas de un flujo alrededor de un arreglo de tubos de sección circular</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100005&lng=es&nrm=iso&tlng=es La aproximación de simulación de grandes escales es usada para simular numéricamente el flujo en un arreglo de tubos de sección circular. El modelo usa una técnica de fronteras inmersas para representar la geometría de los tubos dentro del dominio cartesiano. La simulación se lleva a cabo en una zona lejos de las fronteras del arreglo, donde el flujo es homogéneo y por tanto las fronteras son consideradas periódicas en las tres direcciones cartesianas. Los resultados son comparados con datos experimentales, en términos de velocidad media y cantidades turbulentas, las cuales muestran una buena precisión en general.<hr/>The Large Eddy Simulation approach is adopted in this work for numerical simulation of flow around a circular tubes bundle. The model uses a technique of immersed boundaries to represent the geometry of the tubes within the cartesian grid. The simulation is carried out in a zone far from the boundaries, where the flow may be considered as homogenous and therefore the three cartesian directions are considered periodic. The results are compared with experimental data in terms of mean velocity and turbulent quantities, showing a good agreement. <![CDATA[<b>Desarrollo de las técnicas de producción y estudio de la</b> <b>solidificación de las aleaciones Cu-Mg-Sn para aplicaciones tribológicas</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-73812010000100006&lng=es&nrm=iso&tlng=es Vista la necesidad de formular nuevas composiciones para aleaciones tribológicas dúctiles utilizadas en motores de combustión interna, se analizaron las posibles opciones y se identificó al sistema Cu-Mg-Sn como un candidato interesante para sustituir las aleaciones Cu-Pb. La producción de planchones delgados de este tipo de aleaciones es complicada, por lo que se explicarán las técnicas de fundición introducidos, así como la medición de la temperatura durante la solidificación. Los métodos para la filtración de las curvas de enfriamiento se analizaron a detalle. Se demostrará la factibilidad y la importancia de las técnicas desarrolladas a través de una serie de ejemplos de fundiciones exitosas, analizadas mediante técnicas de microscopía electrónica de barrido. El artículo, aparte de demostrar la factibilidad de la producción y el conformado de los planchones delgados Cu-Mg-Sn, indicará el gran interés del estudio termodinámico asociado y los futuros pasos de investigación.<hr/>This work reviews the need for new formulations for the ductile triboalloy used in internal combustion engines. The Cu-Mg-Sn system will be identified as an interesting candidate to substitute Cu-Pb alloys. The production of thin slabs is complicated for this kind of alloys; the paper describes the technical solutions introduced, as well as the measurement of temperature during solidification. Attention will be paid to the optimal filtering of the cooling curves measured in the experiments. The feasibility and importance of the techniques developed will be illustrated trough a series of examples of successful castings, analysed by means of scanning electron microscopy. The paper demonstrates that producing and cold working of the thin Cu-Mg-Sn slabs is technically feasible with fairly simple laboratory techniques and will indicate the importance of the associated thermodynamic study. The necessary steps for future investigation are summarised briefly.