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Análisis del comportamiento a fatiga en flexión rotativa del acero sae 4140 con diferentes temperaturas de revenido en agua marina

Valencia Girón, Brayan Dago (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2015)

Este trabajo se realizó con el propósito de determinar el comportamiento a fatiga, nucleación y crecimiento de grietas, del acero SAE 4140 usando el ensayo de fatiga en flexión rotativa en un ambiente corrosivo y analizar ...
Análisis del comportamiento a la fatiga de un poliéster reforzado con fibra de vidrio con aplicación en tuberías

Cuarán Muriel, Duván Andrés (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

Las estructuras hidráulicas en hidroeléctricas experimentan diferentes estados de carga, que incluyen cargas de fatiga de diferentes amplitudes debido a los golpes de ariete. En este proyecto se determinó el comportamiento ...
Comparación de lubricantes en el comportamiento tribológico del par bronce-acero a diferentes presiones y velocidades usando un tribometro de deslizamiento bloque-anillo

Chamorro Piarpuzán, Juan Carlos (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En este estudio se compararon tres tipos de lubricantes sintéticos (L1, L2) actualmente usados en la lubricación del par guijo-chumacera de los molinos de caña de azúcar, y un lubricante de alto rendimiento grado alimenticio ...
Determinación del factor de fricción de la aleación de magnesio AZ31B usando el ensayo de compresión de anillo

Grajales Escárraga, Mitchell Alfredo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

El presente trabajo se enfoca en la caracterización del fenómeno de la fricción en la aleación de Magnesio AZ31B a través de la determinación del factor de fricción, para diferentes condiciones de lubricación y de temperaturas ...
Diseño y construcción de un tribómetro tipo chorro de agua

Sánchez Martínez, Eliana (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En el presente proyecto se diseñó, construyó y evaluó un tribómetro de erosión tipo chorro de agua, capacitado para alcanzar velocidades por encima de los 100 m/s, variar la concentración de las partículas de 0% a 30% y ...
Estudio comparativo de los procesos de manufactura empleados para la fabricación de Rodetes Francis

Quintero Jurado, Patricia (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2017)

En el marco del proyecto de investigación Diseño integral de estrategias para el control de desgaste erosivo en turbinas se ejecutó un estudio comparativo de la manufactura empleada para rodetes de turbinas Francis con el ...
Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Noguera Peña, Uriel Albeiro (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales ...
Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Noguera Peña, Uriel Albeiro (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales ...
Geometry optimization of a francis turbine for efficiency, cavitation and erosion using computational fluid dynamics

Aponte Núñez, Rubén Darío (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA MECÁNICA, 2018)

In recent years, the application of numerical computational models based on computational fluid dynamics (CFD) to industrial problems has been increasing; Today CFD is used to optimize and develop equipment and processes ...

Envíos recientes

Análisis del comportamiento a fatiga en flexión rotativa del acero sae 4140 con diferentes temperaturas de revenido en agua marina

Coronado Marín, John Jairo | 2015

Este trabajo se realizó con el propósito de determinar el comportamiento a fatiga, nucleación y crecimiento de grietas, del acero SAE 4140 usando el ensayo de fatiga en flexión rotativa en un ambiente corrosivo y analizar su relación con la microestructura y las propiedades mecánicas obtenidas por el revenido a diferentes temperaturas. Se utilizaron probetas de fatiga mecanizadas bajo norma, se realizaron tratamientos térmicos de temple y revenido (200°C, 400°C y 600°C) a todas las probetas. Se realizaron los ensayos de fatiga en agua marina y se identificó el intervalo de la nucleación de grieta en el mismo ensayo, con los datos obtenidos se construyeron las gráficas S-N para fractura del acero y para nucleación de grieta. Se realizó la medición del potencial de corrosión para los tres materiales, se realizaron metalografías y se inspeccionaron las superficies de fractura de las probetas ensayadas en agua marina. Se encontró que el acero SAE 4140 templado y revenido a 200°C presentó la mayor resistencia a la fatiga de 652,98 MPa. El método de identificación de grietas permitió identificar una nucleación temprana cuando la temperatura de revenido es de 600°C y una identificación tardía cuando la temperatura de revenido es de 200°C. La velocidad de corrosión en agua marina fue mayor para el acero SAE 4140 revenido a 200°C comparado con el revenido a 400°C y 600°C, se observó que a medida que aumenta la temperatura de revenido disminuyó la velocidad de corrosión aunque se diferenciaron en solo un 5,5%. Del análisis fractográfico se encontró que a medida que aumentó la temperatura de revenido para el acero SAE 4140 desde 200°C hasta 600°C el material presentó un aumento en la cantidad de sitios de iniciación de grietas por fatiga en contacto con agua marina

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Análisis del comportamiento a la fatiga de un poliéster reforzado con fibra de vidrio con aplicación en tuberías

Rodríguez Pulecio, Sara Aida | 2012

Las estructuras hidráulicas en hidroeléctricas experimentan diferentes estados de carga, que incluyen cargas de fatiga de diferentes amplitudes debido a los golpes de ariete. En este proyecto se determinó el comportamiento a la fatiga de una tubería de poliéster reforzada con fibra de vidrio (GFRP) sobre la dirección axial y la dirección circunferencial respecto a la orientación de la fibra, las cuales fueron comparados con un acero ASTM A36. Los especímenes de prueba se extrajeron de dos tubos fabricados de compuestos de resina de poliéster, arena y fibra de vidrio, una tubería Tipo I de referencia GRPDN 1100 PN 10 SN 02500 y una tubería Tipo II de referencia GRPDN 0300 PN 20 SN 02500. Los resultados mostraron que la tubería GFRP en su dirección axial es diez veces menos resistente que su dirección circunferencial, mientras que la tubería GFRP en su dirección circunferencial es tan resistente como un acero estructural ASTM A36 con un esfuerzo último de 392,23±21,44 MPa. Se realizaron dos curvas esfuerzovida (S-N), una sobre la dirección axial y otra sobre dirección circunferencial de la tubería GFRP, con porcentajes de error inferiores al 5% y una confiabilidad del 95%. De las curvas S-N se estimó la resistencia a la fatiga para 106 ciclos, el valor correspondiente del esfuerzo alternante a este número de ciclos es de 6,82 MPa en la dirección axial y 19 MPa sobre la dirección circunferencial. Para una tubería de acero ASTM A36 en condiciones similares, la resistencia a la fatiga es seis veces mayor que la tubería GFRP en la dirección axial y tres veces mayor que la tubería GFRP en la dirección circunferencial.

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Comparación de lubricantes en el comportamiento tribológico del par bronce-acero a diferentes presiones y velocidades usando un tribometro de deslizamiento bloque-anillo

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En este estudio se compararon tres tipos de lubricantes sintéticos (L1, L2) actualmente usados en la lubricación del par guijo-chumacera de los molinos de caña de azúcar, y un lubricante de alto rendimiento grado alimenticio (L3), diseñado para la misma aplicación. Se analizó el comportamiento tribológico del par bronce SAE 67¿acero AISI 1045, materiales comúnmente usados en el montaje guijo-chumacera y se realizaron pruebas experimentales en el tribómetro de deslizamiento con configuración bloque-anillo de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle de acuerdo con la norma ASTM G 77. Se usaron presiones de 8 y 4 MPa y velocidades de 0,13 y 0,25m/s. Se midió el coeficiente de fricción y pérdida de masa para cada condición. Los resultados muestran que el tribómetro está en condiciones óptimas para ser operado, debido a que en las pruebas realizadas de calibración se obtuvo valores dentro del rango establecido por la norma ASTM D2714. Con respecto al desgaste de los materiales evaluados el anillo de acero AISI 1045 presentó menor desgaste con el lubricante L3 para los dos niveles de carga y velocidad, en el caso del bloque de bronce SAE 67 presentó menor desgaste con el lubricante L1. Los menores coeficientes de fricción se presentaron para las siguientes condiciones velocidad 0,25 m/s, carga 4 MPa, se presentó un menor coeficiente de fricción con el lubricante L3, por su parte para una condición velocidad 0,13 m/s, carga 8 MPa, se presentó un menor coeficiente de fricción con el lubricante L1. Las superficies desgastadas de los anillos y bloques se analizaron con ayuda del estereoscopio y microscopía electrónica de barrido para comparar la degradación superficial en las condiciones ensayadas. Se encontró evidencia de surcos típicos de abrasión y marcas de desgaste adhesivo y por deformación.

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Determinación del factor de fricción de la aleación de magnesio AZ31B usando el ensayo de compresión de anillo

Coronado Marín, John Jairo | 2014

El presente trabajo se enfoca en la caracterización del fenómeno de la fricción en la aleación de Magnesio AZ31B a través de la determinación del factor de fricción, para diferentes condiciones de lubricación y de temperaturas de conformado, usando el Ensayo de Compresión de Anillo. Inicialmente se caracterizó la microestructura y se realizaron mediciones de dureza en sentido transversal y longitudinal para el material de estudio. Para la realización de los ensayos se construyó un utillaje acoplable a la máquina de ensayos y se realizaron los ensayos de compresión de anillo bajo condiciones de lubricación en seco, grafito y talco y para temperaturas de 250 y 350 °C. Para cada condición se determinó el factor de fricción a partir de una curva de calibración teórica de la fricción. Se utilizó un programa de elementos finitos especializado en procesos de conformado para construir las curvas de calibración del ensayo para la aleación de Magnesio AZ31B considerando las variables principales del experimento tales como la temperatura, la velocidad de deformación, el modelo numérico de fricción y el porcentaje de deformación de altura. Los resultados mostraron el factor de fricción aumenta proporcionalmente con la temperatura. En cuanto a la evaluación de las condiciones de lubricación, el grafito fue el que presentó el mejor desempeño durante la ejecución de los ensayos y se propone como el lubricante más adecuado para la conformación en tibio de este tipo de materiales, no obstante el talco presentó un desempeño muy similar al grafito a temperaturas de 250°C.

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Diseño y construcción de un tribómetro tipo chorro de agua

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En el presente proyecto se diseñó, construyó y evaluó un tribómetro de erosión tipo chorro de agua, capacitado para alcanzar velocidades por encima de los 100 m/s, variar la concentración de las partículas de 0% a 30% y el ángulo de impacto de 0° a 90° cada 5°. Para este trabajo se consultaron los antecedentes sobre tribómetros utilizados en investigaciones previas, con el fin de definir la ingeniería de detalle y la construcción del equipo. Se realizaron pruebas de desgaste erosivo en una aleación de aluminio con tratamiento térmico de envejecido, donde se comparó entre la línea de tendencia obtenida de la gráfica tasa de desgaste en función del ángulo de impacto, y la línea de tendencia de la gráfica del artículo Design of a Slurry Erosion Test Rig. Asimismo, se compararon los datos obtenidos con una configuración de tribómetro de cilindro rotatorio, con el objetivo de analizar las diferencias que presentaban los resultados en cada una de las configuraciones. Para los ángulos de impacto de 45° y 90° se identificaron los mecanismos de desgaste y se encontró que en el ángulo 45° se presentó micro corte, deformación plástica e inclusión de partículas; mientras que en 90° se presentó deformación plástica y micro fatiga. Los ensayos en el tribómetro construido se realizaron con slurry compuesto por agua y arena tipo cuarzo entre 600-1000 micras con una concentración del 17%, y se obtuvo una velocidad promedio de 122,39 m/s que se calculó a partir de la geometría de la boquilla y los flujos másicos de slurry y aire. Al comparar los ensayos realizados en el equipo con los ensayos del artículo Design of a Slurry Erosion Test Rig, se presentó un comportamiento similar. Además, la dispersión de los datos obtenidos en los ensayos se redujo en comparación con el tribómetro de cilindro rotatorio. Los resultados mostraron que el ángulo donde se produjo la máxima tasa de desgaste para las dos configuraciones evaluadas fue a 45°, pero se encontró que el tribómetro de cilindro rotatorio no es la configuración más adecuada para realizar pruebas de desgaste erosivo en función del ángulo, porque que la línea de tendencia de la gráfica no se comportó de acuerdo a lo encontrado en la literatura y se presentó mucha dispersión en los datos.

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Estudio comparativo de los procesos de manufactura empleados para la fabricación de Rodetes Francis

Coronado Marín, John Jairo | 2017

En el marco del proyecto de investigación Diseño integral de estrategias para el control de desgaste erosivo en turbinas se ejecutó un estudio comparativo de la manufactura empleada para rodetes de turbinas Francis con el objetivo de analizar la implementación nuevas tecnologías para su construcción. En el presente documento se muestran los resultados estadísticos de hacer una comparación cuantitativa de la vida de un rodete manufacturado a través de tres tipos de procedimientos (fundición, soldadura, unión pernada). Los experimentos se realizaron sometiendo un conjunto de probetas, que simularon la unión entre los álabes y la corona para un rodete, a una deformación alternante determinada, garantizando que no existieran diferencias dimensionales entre ellas, para así, comparar estrictamente la resistencia ofrecida por cada proceso de manufactura. Para obtener las probetas de ensayo se dispuso del control completo del proceso de fabricación de las mismas partiendo de los cupones de fundición. Paralelamente se realizó la fabricación y adecuación de los dispositivos que fueron necesarios para su realización: el utillaje y la Prefisuradora. Se realizó la calibración del montaje verificando que la carga aplicada correspondiese a las deformaciones medidas y se ejecutaron los ensayos de las probetas sometidas a una carga alternante. Durante la comparación del efecto de la carga aplicada en cada probeta se evidenció una mayor rigidez en la unión pernada, en concordancia con los modelos numéricos realizados. Finalmente, se determinó que el conjunto de ensayos a fatiga ejecutados no fue concluyente para la comparación planteada al inicio del proyecto, dado que el equipo disponible para ejecutar las pruebas a fatiga generaba perturbaciones en el experimento como el desprendimiento de las galgas por la refrigeración líquida, excesiva transferencia de calor, vibración, entre otros, por esto, el estudio de las probetas hasta la falla no fue ejecutado. Sin embargo, se presentó una resistencia a fatiga equiparable entre los tipos de probetas estudiadas que justifica que un mayor estudio de la unión pernada para esta aplicación debe ser realizado.

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Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales y de rugosidad de la pieza. Los parámetros de mecanizado usados en los experimentos fueron, velocidad de corte 90m/min (800 rpm) y 120m/min (1050 rpm), profundidad de corte de 1mm y 2mm y el avance se mantuvo constante en 2mm/rev. Se diseñó y construyó una junta rotativa para medir las temperaturas, se usó un sistema de adquisición de datos y se usaron termopares que se alojaron en la pieza y en la herramienta. Los resultados fueron analizados estadísticamente con un diseño factorial de dos factores y un análisis de varianza ANOVA. Las mayores temperaturas se obtuvieron a la velocidad de corte de 120m/min y profundidad de corte de 2mm (temperatura en el inserto de 135,9°C y en la pieza de 90,2°C). Bajo los mismos parámetros se encontró desgaste de flanco con un ancho de 0,3mm en la zona VBb max, parámetro el cual esta regido por la norma ISO 3685, siendo este el valor máximo de desgaste de herramienta obtenido en las pruebas. Con los parámetros de 120m/min y 2mm también se encontró deformación plástica en la microestructura, y la vida de la herramienta fue menor. Mientras que para una velocidad de 90m/min y profundidad de 2mm el nivel de rugosidad fue el mayor, con un valor de 2,32um

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Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales y de rugosidad de la pieza. Los parámetros de mecanizado usados en los experimentos fueron, velocidad de corte 90m/min (800 rpm) y 120m/min (1050 rpm), profundidad de corte de 1mm y 2mm y el avance se mantuvo constante en 2mm/rev. Se diseñó y construyó una junta rotativa para medir las temperaturas, se usó un sistema de adquisición de datos y se usaron termopares que se alojaron en la pieza y en la herramienta. Los resultados fueron analizados estadísticamente con un diseño factorial de dos factores y un análisis de varianza ANOVA. Las mayores temperaturas se obtuvieron a la velocidad de corte de 120m/min y profundidad de corte de 2mm (temperatura en el inserto de 135,9°C y en la pieza de 90,2°C). Bajo los mismos parámetros se encontró desgaste de flanco con un ancho de 0,3mm en la zona VBb max, parámetro el cual esta regido por la norma ISO 3685, siendo este el valor máximo de desgaste de herramienta obtenido en las pruebas. Con los parámetros de 120m/min y 2mm también se encontró deformación plástica en la microestructura, y la vida de la herramienta fue menor. Mientras que para una velocidad de 90m/min y profundidad de 2mm el nivel de rugosidad fue el mayor, con un valor de 2,32um

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Geometry optimization of a francis turbine for efficiency, cavitation and erosion using computational fluid dynamics

Rodríguez Pulecio, Sara Aida | 2018

In recent years, the application of numerical computational models based on computational fluid dynamics (CFD) to industrial problems has been increasing; Today CFD is used to optimize and develop equipment and processes in many types of industry including the energy industry. The main advantage of the solutions with CFD is in the obtaining of the operating conditions and the analysis of internal and external flows, which experimentally is very difficult and expensive to achieve. This document presents the results of the research project of a master's degree in engineering with an emphasis in mechanical engineering where the geometry that minimizes the erosive wear by hard particle and cavitation for the different operating regimes maintaining the efficiency of the 10MW Francis turbine of the Amaime hydroelectric plant was obtained. To achieve this, a Simplified Virtual Laboratory (SVL) methodology was implemented, consisting of the use of Computational Fluid Dynamics and an optimization technique. First, the simulation of the current geometry of the turbine was carried out to characterize and verify, with experimental data, that the model represents the current operating conditions; this required to generate 3D CAD geometries by means of planes and reverse engineering using three-dimensional scanning of complex elements of the turbine such as blades. Second, it was required to optimize the geometry of the runner blades, guide vanes, covers and labyrinths by the combined use of factorial design of experiments, artificial neural networks (ANN) and optimization techniques by genetic algorithms.

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