Avances en La Ingenieria Mecanica

2014

AVANCES TECNOLÓGICOS EN LA INGENIERÍA MECÁNICA Revista La tecnología mecánica es el conjunto de técnicas y métodos requeridos para justificar analíticamente, elegir, innovar, diseñar, fabricar, implantar y mantener sistemas mecánicos

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MÉCANICA HUGO PALACIOS

CRÉDITOS Editor

parte superior derecha ,,

Contenido.

Hugo W. Palacios Palacios

Colaboradores Ing. Ibeth Manzano UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA.

Editorial……………………………………………………..3 Ingeniería tecnología y ciencia……………………4 Ingeniería, investigación y desarrollo…………5 Desarrollan engranajes magnéticos que 'levitan'…………………………………………………..6 Los últimos avances en motores diesel los hacen menos contaminantes …………………………………………………………....7 Ingeniería: avances científicos para mejorar los materiales……………………………………..…8 Láser impulsado por energía solar……..…9 Últimos avances en la tecnología de soldadura

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EDITORIAL. Fijándonos en la realidad, la ingeniería no siempre recibe la importancia que se merece, a pesar de que tiene un beneficio inequívoco en la vida moderna produciendo que cada vez sea más cómoda y agradable. Los últimos avances en este campo no reciben la misma cobertura de los medios

de

comunicación

Los principios más importantes que utilizan los ingenieros mecánicos son el calor, la fuerza y la conservación de la masa y la energía para analizar sistemas físicos estáticos y dinámicos, contribuyendo

a

diseñar

objetos

como automóviles, aviones y otros vehículos .También los sistemas de enfriamiento calentamiento, equipos industriales

y y

maquinaria de guerra pertenecen a esta rama de la ingeniería. El objetivo fundamental de la ingeniería

es la explotación al máximo de

máquinas que disminuyan los gastos y aumenten la

producción y así también

elaboración

de

cualquier

tipo

facilitar de

la

trabajo

mediante el uso racional y eficiente de los recursos disponibles.

INGENIERÍA TECNOLOGÍA Y CIENCIA

L

a ingeniería mecánica se incluye dentro de todo este entramado del conocimiento humano, Siendo sin lugar a dudas una de las que más influencia directa ha tenido y tiene en la vida cotidiana de las personas. Es una característica innata del ser humano idear, fabricar y utilizar herramientas, el reconocimiento del mayor o menor grado de “humanidad” de unos restos fósiles depende muy directamente de que se encuentren presentes restos de útiles y herramientas: un raedor, un hacha, una punta de flecha. Sin necesidad de remontarse a épocas tan remotas, todos los productos que se utilizan cotidianamente dependen en alguna fase de su desarrollo o utilización, en mayor o menor grado, de la ingeniería mecánica; desde un alimento por sencillo que sea, pasando por un producto farmacéutico, ropa, un libro, un edificio de vivienda o servicios, un microchip, un computador, hasta un aparato de comunicación inalámbrico. En algún momento de su proceso se habrán utilizado herramientas y máquinas diversas para fabricarse: ahí la ingeniería mecánica ha estado

presente. En todas las facetas de la vida del ser humano en las cuales éste interactúe con su entorno.

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INGENIERÍA, INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

El mundo es cambiante, por lo que es evidente que el mantenimiento a medio y largo plazo de una actividad industrial competitiva requiere de un esfuerzo investigador en el cual la ingeniería mecánica tiene una parte también fundamental. No es posible hoy día esperar una economía nacional sólida que se base fundamentalmente en fabricar productos diseñados en el extranjero, pues cada día hay más países que se incorporan al mundo industrializado, en la mayoría de los cuales los costos de producción son más reducidos que en el nuestro. La creciente automatización de la producción, a la cual la ingeniería mecánica ha contribuido muy significativamente, hace además que la calidad de los productos dependa cada vez menos de las habilidades artesanales de los operarios, por lo que algunas empresas que instalan factorías en esos otros países pueden producir productos de aceptable calidad y obtener una buena rentabilidad. Es por ello que actualmente el mayor valor añadido se alcanza mediante la posesión, desarrollo y aplicación de tecnología avanzada, que se apoya

En un esfuerzo de investigación, desarrollo e ingeniería continuado y fuerte. Los países y las empresas líderes son los que poseen las claves de la tecnología más avanzada, y son precisamente los mismos que dedican más dinero y esfuerzo a la formación, investigación y al desarrollo tecnológico en todos sus niveles.

Actualmente, la supervivencia de un entramado industrial sólido, a medio y largo plazo, es imposible sin un suficiente esfuerzo, acertadamente dirigido, en formación e investigación.

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Desarrollan engranajes magnéticos que 'levitan'

I

nvestigadores de la Universidad Carlos III de Madrid, dentro de un proyecto europeo, han desarrollado un mecanismo de transmisión entre piezas sin contacto, basado en fuerzas magnéticas, que ni siquiera requiere lubricación.

Consiste en una reductora, es decir, un mecanismo como el de los cambios de una bicicleta, cuyos engranajes no contactan entre sí, como si 'levitaran'.

Tiene utilidades en el espacio, pero también en ferrocarriles o aviones

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LOS ULTIMOS AVANCES EN MOTORES DIESEL LOS HACEN MENOS CONTAMINANTES

Los motores diesel de última generación ya no contaminan tanto como los anteriores. A ello ha contribuido el endurecimiento de la legislación sobre emisiones contaminantes adoptada en los últimos años en países como Estados Unidos.

Ese humo negro corresponde a las partículas expulsadas por el tubo de escape y consta de hollín y pequeñas cantidades de otras sustancias químicas producidas por el motor diesel. humo.

El humo, atrapado en una matriz de cerámica, se acumula hasta que el ordenador del coche determina que es hora de hacer la limpieza mediante un proceso llamado "Ciclo de Regeneración".

Una pequeña cantidad de combustible adicional se añade a las cámaras de combustión en el motor, estando éste en marcha. El calor resultante y el oxígeno activan un catalizador en el DPF para quemar el hollín acumulado.

En Estados Unidos, la normativa de 2007-2010 ha hecho casi desaparecer ese humo antaño tan visible. "Todo coche diesel comprado a partir de 2007 no produce más suciedad que un vehículo con motor de gasolina", subraya Ciatti.

Y dentro de la gama de humos invisibles, los motores diesel modernos emiten, en realidad, menos dióxido de carbono que los motores de gasolina.

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Ingeniería: avances

científicos para mejorar los materiales

M

odelos matemáticos ayudan a comprender mecanismos de deformación y rotura Al hablar de aeronáutica uno puede pensar en el estudio, diseño y construcción de aparatos mecánicos capaces de elevarse en vuelo, así como en el conjunto de las técnicas que permiten el control de las aeronaves. Sin embargo, es una disciplina mucho más amplia que engloba otros aspectos.

En el Departamento de Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería desarrollan modelos matemáticos para estudiar el comportamiento de materiales. El trabajo es realizado por el Dr. Ing. Martín Ignacio Idiart, un joven investigador que, en el año 2011, fue premiado por la Universidad Nacional de La Plata por su labor científica. ¿Qué es la Mecánica Racional? “Es una pregunta que hace mucha gente, como si hubiera una mecánica irracional”, reflexiona el ingeniero aeronáutico. “Es una denominación antigua que probablemente adoptamos de países

mediterráneos como Italia, España y Francia, pero que en otros países como los Estados Unidos y el Reino Unido ha caído en desuso”, agrega.

Según el investigador, la Mecánica es la rama de la ciencia que estudia el movimiento de la materia. En tanto, la Mecánica Racional se refiere a una formulación deductiva de la Mecánica basada en principios matemáticos. “Es la base de todas las ciencias de la Ingeniería: campos tales como las teorías de estructuras y de elementos de máquinas, la resistencia de materiales y la aerodinámica se basan en conceptos y principios propios de la Mecánica Racional como pueden ser la fuerza, la potencia o las famosas Leyes de Newton.

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Láser impulsado por energía solar

S

egún un artículo publicado este mes en Technology Review, investigadores del Instituto Tecnológico de Tokio, en Japón, han desarrollado un nuevo tipo de láser impulsado por energía solar.

Los investigadores, que han descrito su trabajo en un ejemplar reciente de la revista Applied Physics Letters, esperan utilizar este láser para desarrollar un motor de combustión de magnesio.

La idea, señala Takashi Yabe, profesor de ingeniería mecánica y ciencias del Instituto, es desarrollar un láser potente capaz de realizar la combustión del magnesio contenido en el agua del mar. En el proceso se liberan grandes cantidades de calor e hidrógeno.

El magnesio tiene un gran potencial como fuente de energía porque cuenta con una densidad de almacenamiento de energía 10 veces superior a la del hidrógeno, señala Yabe. También es más abundante: hay alrededor de 1,3 gr. en cada litro de agua del mar o unos 1.800 trillones de toneladas métricas en nuestros océanos.

Además, el óxido de magnesio resultante de la reacción se puede volver a convertir otra vez en magnesio, señala Yabe, pero el proceso requiere temperaturas de 4.000 ºK (3.726 ºC), por lo que es necesario un láser para generar semejantes temperaturas en un pequeño punto. Para que el motor de combustión de magnesio sea, entonces, una fuente de energía práctica, el láser de debe funcionar con una fuente de energía renovable, como la solar.

Los láseres impulsados por energía solar ya existen: funcionan

concentrando la luz solar en materiales cristalinos, como un granate de itrio-aluminio (YAG) dopado con neodimio, lo que hace que emitan luz láser. Sin embargo, hasta ahora la mayoría de estos láseres solares han dependido de espejos extremadamente grandes para enfocar la luz hacia el cristal.

Ahora, Yabe y sus colegas han desarrollado un láser compacto tres veces más eficaz que los diseños anteriores, en cuanto a la potencia que pueden ofrecer en comparación con la luz disponible. Esto se debe en parte al uso de cristales Nd:YAG, dopados además con cromo, lo que permite que absorban un rango más amplio de luz.

Otra de las innovaciones del láser de Yabe es el uso de una pequeña lente de Fresnel, en lugar de grandes lentes de espejo. Por lo general, se consigue enfocar hacia el cristal el 10% de la luz incidente, mientras que con la lente de Fresnel, se logra enfocar el 80%.

"En nuestro caso, utilizamos solo 1,3 m2 y logramos 25 vatios", señala Yabe. Esto supone solo un incremento del triple, pero la salida del láser aumenta exponencialmente a medida que el área aumenta, por lo que "esperamos obtener de 300 a 400 vatios con una lente Fresnel de 4 m2", añadió.

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Últimos avances en la tecnología de soldadura

La soladura es uno de los métodos más usados para unir metales, con diseñadores e ingenieros de producción disponiendo de un amplio rango de procesos donde elegir. Los fabricantes de equipos de soldadura y consumibles continúan trabajando para mejorar sus procesos, y algunos de los últimos desarrollos tienen potencial en calidad y productividad, e incluso los ingenieros de diseño tienen la oportunidad de crear nuevos sistemas de fabricación que hasta ahora no han sido factibles.

Gas metal arc welding (GMAW) se desarrolló durante la segunda guerra mundial para unir aluminio y otros materiales no ferrosos. La soldadura Metal intert gas (Mig) es la más ampliamente usada entre los procesos GMAW, siendo conveniente para todo desde pequeña fabricación a grandes estructuras. Su pariente más próximo, metal active gas (Mag), difiere principalmente en el tipo

de gas utilizado; y a menudo los dos procesos son referidos como soldadura Mig/Mag. Una de las desventajas de la soldadura es la distorsión de la pieza sobre la que se trabaja. Sin embargo, esto puede controlarse en gran medida a través del diseño de uniones, mediante el uso de sistemas y accesorios de fijación, y mediante procesos de soldadura optimizados. Este último punto se incluye porque, por ejemplo, algunas de las últimas máquinas de soldadura Mig tienen funciones de control sofisticadas que pueden reducir significativamente la entrada de calor en la soldadura y, por lo tanto, la distorsión.

La minimización de la distorsión es uno de los factores más importantes para conseguir una soldadura exitosa y económica, especialmente durante las reparaciones.

La distorsión en las estructuras soldadas tiene lugar en tres estructuras soldadas por tres cambios dimensionales que ocurren durante el proceso: encogimiento longitudinal paralelo a la línea de soldadura; encogimiento transversal a la línea de soldadura; y cambio angular a través de la rotación a través de la línea de soldadura. Una forma de minimizar la tensión y distorsión es mediante el enfriamiento de la unión durante la soldadura.

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