Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica

SIMBIKE ELECTRIC, una herramienta para la simulación de motocicletas de competición eléctricas

Álvaro Noriega González — 2024-10-31

Las motocicletas eléctricas de competición son vehículos que se caracterizan por desarrollar unas elevadas aceleraciones, tener un peso elevado y una autonomía pequeña. Durante su diseño, se busca obtener una integración de la batería y el grupo motopropulsor en el chasis de la motocicleta de manera que esta pueda realizar su función de una manera óptima, desde el punto de vista del rendimiento. Este proceso de diseño se ve simplificado porque las condiciones de operación de la motocicleta en un circuito son repetibles y porque es relativamente sencillo realizar una simulación de la motocicleta en dichas condiciones incluyendo un modelo térmico y un modelo eléctrico simplificados, además del modelo simplificado de la dinámica vehicular y del piloto, dando lugar a una simulación multifísica simplificada. Para llevar a cabo esta tarea, se ha desarrollado la herramienta SIMBIKE ELECTRIC, la cual permite estimar las prestaciones globales (aceleración, velocidad máxima, tiempo por vuelta), el consumo de energía, la regeneración alcanzable y el calor que se genera en los distintos componentes eléctricos y que hay que evacuar con los sistemas de refrigeración. Esta herramienta permite simular distintos diseños de motocicleta, así como ajustar diversos parámetros de puesta a punto de la misma (por ejemplo, la curva de par del motor, el desarrollo escogido para la transmisión, la posición del centro de masas, …, etc.) y distintas trazadas en el circuito de manera sencilla. La simulación obtenida es robusta y muy eficiente, trabajando por debajo de tiempo real y facilitando su uso en un proceso de obtención de la configuración óptima tanto para el diseño como para la puesta a punto de la motocicleta. La herramienta desarrollada se ha validado comparando las prestaciones calculadas con las obtenidas por la motocicleta eléctrica del equipo de la Universidad de Oviedo en las pruebas dinámicas de la competición Motostudent Electric celebrada en 2021 en el circuito de Motorland Aragón.

Análisis de resistencia a la corrosión y rayos X del acero inoxidable superdúplex UNS 32750

Dimitry V. Bubnoff — 2024-10-31

Durante el tratamiento térmico de distintos tipos de acero inoxidable, puede ocurrir la precipitación de fases indeseables, lo que resulta en una reducción de la resistencia a la corrosión debido a la formación de regiones empobrecidas en Cr y Mo, así como cambios significativos en las propiedades mecánicas. La reducción de la resistencia a la corrosión y la fragilización causada por pequeñas fracciones volumétricas de la fase sigma en la microestructura son ampliamente discutidas en la literatura; sin embargo, se observa una gran variabilidad en los resultados. Por lo tanto, se vuelve esencial estudiar la formación de la fase sigma, con el objetivo de predecir los cambios microestructurales después de cierta historia térmica y, en consecuencia, la resistencia a la corrosión. En este trabajo, la formación de la fase sigma se analizó de dos formas independientes: rayos X de ensayos dilatométricos y pruebas de corrosión. Los resultados muestran que las transformaciones de fase ocurren predominantemente en el rango de temperatura entre 800°C y 900°C, donde se observó la precipitación de la fase sigma en el acero UNS 32750.

Estudo de maquinabilidade da liga IN718 com recurso a ferramentas cerâmicas em operações de fresagem

Filipa Moreira — 2024-10-31

A maquinagem de superligas termorresistentes promove a elevada geração de calor, o rápido desgaste das ferramentas de corte e alterações superficiais nas superfícies geradas, mesmo com taxas de remoção de material conservadoras. O principal objetivo deste estudo é avaliar, através de uma metodologia experimental e numérica, a maquinabilidade da liga IN718 utilizando ferramentas de fresagem em SiAlON. O trabalho centra-se em operações de fresagem, com foco específico na evolução do desgaste e sua correlação com dados do processo, como as forças e binários de corte, temperatura e o movimento relativo entre rotação e avanço (concordante vs. discordante). A rugosidade superficial e alterações microestruturais das superfícies maquinadas, foram também objeto de estudo. Adicionalmente, foram construídas simulações numéricas do processo para evidenciar o mecanismo de corte, com o objetivo de identificar as condições de funcionamento ideais para aplicações industriais. As ferramentas de corte cerâmicas constituem uma alternativa viável a soluções convencionais compósitas de carbonetos cementados (i.e., WC-Co) especialmente porque permitem alcançar taxas de remoção muito elevadas.

Desarrollo de guía de cálculo y software para el dimensionado de una transmisión mecánica

Ignacio Rodríguez Bruno — 2024-10-31

A partir de lo estudiado en la asignatura Mecánica Aplicada (E17.2) de la carrera de Ingeniería Electromecánica de la U.N.C.P.B.A (Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires) se propone el desarrollo de un software que facilite el dimensionado de una transmisión mecánica compuesta por dos árboles y dos engranajes. El objetivo es dimensionar los árboles mediante distintos criterios de falla por fatiga, teniendo en cuenta diversos factores de funcionamiento, y dimensionar y verificar los engranajes a través de dos criterios de esfuerzos dispuestos por la AGMA (American Gear Manufacturers Association). Se propone un método de cálculo de orden secuencial para concluir con un dimensionado que garantice durabilidad, confiabilidad, precisión y costos mínimos, entendiendo que el análisis dinámico resulta inevitable y que la complejidad del dimensionado dificulta su realización manual.

Análisis de la recuperación de calor para producción de Agua Caliente Sanitaria en una maqueta experimental de refrigeración

Luis Soto — 2024-10-31

Se presenta una propuesta de recuperación de calor en sistemas de refrigeración comercial para producción de ACS, la cual permite transversalidad para su aplicación en diversas zonas climáticas, aportando desde el punto de vista de la disminución del consumo de energía para satisfacer múltiples necesidades. Este artículo analiza el desempeño de un prototipo de sistema de refrigeración con recuperación de calor para producir ACS, construido en formato de una maqueta experimental que utiliza un compresor de 177 W. En el análisis, se tomaron las lecturas de parámetros de operación del sistema, se determinó la efectividad del intercambio de calor, y el incremento en la eficiencia del sistema de refrigeración, así como la energía ahorrada por concepto de calentamiento del ACS, en comparación con otras formas de calentamiento. Los resultados obtenidos reportaron que es posible el aprovechamiento del calor residual de un sistema de refrigeración comercial y el uso de este calor para la producción del ACS.

Predicción de la composición de gases en un gasificador downdraft a partir de residuos de madera de algarrobo: un enfoque matemático

Elbis d´Espaux Shelton — 2024-10-31

En este trabajo se presentan las herramientas para el desarrollo de un modelo matemático que favorece el cálculo de los procesos termoquímicos que ocurren en el interior de un gasificador downdraft y que permite predecir la composición de los gases generados a la salida del reactor usando residuos de madera de Algarrobo a partir de la composición termofísica de la biomasa, la temperatura del lecho y otras propiedades. Para ello se vale del planteamiento de las ecuaciones de balance de energía y de especies empleándose el método de numérico de diferencias finitas con lo cual se logra mayor precisión de la composición del gas generado. Esto permitirá elevar la calidad del gas que se produce teniendo en cuenta el aumento de su valor calórico y la disminución de su contenido de alquitrán, a partir del control de la cinética de las reacciones y considerando además el tamaño de la biomasa.

Desenvolvimento de Tratamentos Térmicos para Peças Estruturais Injetadas em Ligas de Alumínio

Gonçalo Soares — 2024-10-31

Com o intuito de minimizar o peso dos veículos, cada vez mais são utlizadas peças em ligas de alumínio produzidas por fundição injetada. Contudo, devido às elevadas velocidades de injeção durante o processo de HPDC, ar fica aprisionado no metal líquido, originando porosidades nos componentes. Estas porosidades gasosas impossibilitam a realização de tratamentos térmicos devido ao fenómeno de “blistering”. Assim, o trabalho realizado centra-se no desenvolvimento de tratamentos térmicos (T5 e T6 relâmpago) em peças obtidas pelo processo de HPDC assistido por vácuo, recorrendo às ligas AlSi10MnMg e AlSi10Mg(Fe). As peças foram caracterizadas tendo em consideração a ocorrência de “blistering”, microestrutura e propriedades mecânicas alcançadas. Adicionalmente, foi avaliada a maquinabilidade da liga primária AlSi10MnMg, recorrendo a uma ferramenta com PCD produzida por fabrico aditivo, sendo esta comparada com a da liga convencional AlSi9Cu3(Fe). Para todas as combinações de parâmetros usadas no tratamento térmico de solubilização verificaram-se “blisters” nos componentes. Com o tratamento térmico T5 não houve formação de “blisters” e a resistência mecânica aumentou. Em termos de maquinabilidade da liga primária AlSi10MnMg, esta apresenta uma rugosidade superficial ligeiramente superior e forças de corte inferiores, comparativamente à liga de injeção convencional AlSi9Cu3(Fe).

Experiencia de asignatura integradora aplicando metodología CDIO a estudiantes de Ingeniería Mecánica

Alexis Salas — 2024-10-31

La asignatura de "Integración a través de CDIO", implementada en el sexto semestre de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en la Universidad de Concepción, busca mitigar la desconexión entre el conocimiento teórico y la práctica. A través de la metodología CDIO (Concebir, Diseñar, Implementar y Operar), los estudiantes desarrollan proyectos prácticos como camiones y barcos a escala en equipos de 4 a 5 personas. La asignatura evalúa competencias clave del perfil de egreso, como la resolución de problemas, diseño, comunicación efectiva, trabajo en equipo, y experimentación. Los resultados de la implementación de esta asignatura en los años 2022 y 2023 muestran una mejora progresiva en las habilidades de los estudiantes, especialmente cuando se implementan talleres adicionales en diseño y manufactura. No obstante, se observan áreas de mejora en la etapa de diseño y análisis experimental, que se abordarán en las siguientes versiones del curso.