DuPont y Reifenhäuser Kiefel culminaron un proyecto de cooperación para desarrollar una película termoformable de 9 capas con efecto de barrera intermedia.
Con la nueva aplicación se logra una reducción de hasta 20% y una mejora en el desempeño frente a las estructuras de 7 capas de PA/PE. Los pilares del desarrollo son la tecnología de película soplada de barrera Evolution, con 11/9 canales de Reifenhäuser, y una nueva resina ionomérica sellante de alta rigidez Surlyn de DuPont. Esta resina permite conseguir el sellado a más bajas temperaturas, ofrece un amplio espectro de procesamiento y provee una ventana de operación amplia, de acuerdo con el fabricante.
Como ventajas adicionales se incluyen una excelente resistencia a la perforación y a la abrasión, y una barrera mejorada contra las grasas, haciendo que esta nueva película sea la mejor opción para empaques al vacío que contengan productos duros y afilados, como queso madurado, carne con hueso o jamón ahumado.
Gracias a la alta rigidez de la capa sellante Surlyn, los espesores de película se pueden reducir en un 20% sin reducir la rigidez. Mientras las estructuras comunes de película de 7 capas para aplicaciones de termoformado tienen espesores típicos de cerca de 240 µm, el espesor de la nueva película de 9 capas es de solo 200 µm. A pesar de esta reducción significativa, la nueva película se siente tan robusta como las estructuras actuales, y debido a su brillo y transparencia más altos, la atracción hacia los productos empacados se incrementa en los puntos de venta.
Los costos de material para la nueva estructura de PA/Surlyn son cerca de 10% más bajos comparados con las estructuras de PA/PE de 7 capas. Gracias al desempeño de sello del Surlyn, incluso si hay contaminación de líquidos o de polvo, se reduce significativamente el número de rechazos a lo largo de toda la cadena de distribución.
La libertad de diseño es el principal argumento a favor de esta tecnología de manufactura, que se basa en los principios de la impresión 3D y que permite ahora usar termoplásticos convencionales. La manufactura de insertos de moldes para corridas cortas es la aplicación con mayor crecimiento.
Pocas veces, durante nuestro ejercicio profesional, aparece una tecnología realmente disruptiva. Pues bien, la aparición de la manufactura aditiva tiene todos los elementos para ser uno de estos puntos de inflexión que se marcan como hito en las líneas de tiempo al analizar la historia. Puede que el término resulte poco familiar para algunos de nuestros lectores; pero la manufactura aditiva no es otra cosa que la producción a escala industrial de piezas por el método de “impresión 3D”.
El método de impresión 3D nació para la fabricación de prototipos, y hoy en día constituye una tecnología fundamental a la hora de comunicar ideas o evaluar diseños. Ahora la tecnología ha dado un paso más y avanza hacia la manufactura de piezas en serie; por eso ha cambiado de nombre para describir con más precisión lo que es: la fabricación de piezas a través de métodos que añaden material, en contraposición a métodos como el fresado o el maquinado convencionales, donde se remueve materia prima.El entusiasmo que ha desatado esta nueva posibilidad es enorme, y sin duda constituye una gran oportunidad, que nos hace repensar nuestra industria. ¿Qué tal poder producir sin molde, directamente a partir de un diseño CAD, pasando de la idea a la manufactura en cuestión de horas y no meses?
¿Qué tal tener que dejar de pensar en ángulos de contrasalida, o restricciones en la pieza a la hora de expulsarla, cuando hacemos nuestros diseños de productos? ¿O poder ofrecerle a cada cliente un producto personalizado? ¿O combinar diferentes materiales sin necesidad de complejas tecnologías de molde?
Las posibilidades de manufactura aditiva no se limitan al producto en sí, sino que aplican también a las herramientas de producción. Y es aquí donde actualmente se están presentando las mayores aplicaciones en la industria plástica: en la fabricación de insertos o herramentales, bien sea en acero o en resina, que puedan utilizarse dentro del molde para hacer canales de enfriamiento muy complejos, los primeros, o para corridas cortas, estos últimos.
Aerocomposites: el paso a la multifuncionalidad
La imperiosa necesidad de reducir los costes de combustible de transporte aéreo comercial y de las emisiones de CO2 en un aligeramiento de aeronaves mediante el uso de materiales compuestos. La próxima ola en este movimiento es casi seguro que será compuestos multifuncionales. ¿Qué son? Laminados compuestos que no sólo proporcionan estructuras, de soporte de carga de peso ligero, pero también realizan funciones adicionales. Vigilancia de la salud estructural es el ejemplo más desarrollado de tal función hasta la fecha, y se exploró en la edición de agosto de CW (ver "vigilancia de la salud estructural: aeroestructuras integradas NDT entran en servicio", en "Selecciones del Editor" en la parte superior derecha). Pero hay muchas otras funciones potenciales, entre ellos la conductividad / almacenamiento térmico y / o eléctrica, resistencia al impacto, amortiguación acústica y, finalmente, la auto-curación y morphing o forma cambiante.
Compuestos de múltiples funciones del resorte de al menos dos estímulos. La primera es las estructuras biológicas, la observación de la que ha dado lugar a una práctica de ingeniería llamada biomimética. "Todos los materiales naturales son multifuncionales", afirma Sathiskumar Ponnusami, un estudiante de doctorado en la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft, Países Bajos) y el líder de un equipo llamado MultiFun, que ha diseñado un ala de avión que integra piezocomposites y batería ( de almacenamiento de energía) Compuestos para cosechar energía vibracional, convertirla en energía eléctrica y almacenar esa energía para su uso en subsistemas locales, eliminando la necesidad de baterías externas y cableado.
El segundo estímulo es la falta actual de funciones, tales como la conductividad eléctrica, en los polímeros reforzados con fibras que son inherentes en los metales de aeronaves legado. "Los beneficios de peso de los materiales compuestos están siendo comprometidos por tener que agregar capas adicionales", explica Tamara Blanco, la investigación y la tecnología de materiales de fuselajes ingeniero de Operaciones de Airbus (Getafe-Madrid, España). Por ejemplo, malla de metal / de la hoja hay que añadir a las superficies de fuselajes compuestos para cumplir con los requisitos de rayo, señala compañero Airbus ingeniero fuselaje Enrique Guinaldo, "pero sería mejor incorporar los metales en el laminado."
Para el Dr. Dineshkumar Harursampath, director de la no lineal multifuncionales Composites Análisis y Diseño (NMCAD) laboratorio del Departamento de Ingeniería Aeroespacial en el Instituto Indio de Ciencia (Bangalore, India), la pregunta clave es: "¿A qué escala está la integración de múltiples funciones y los materiales "El potencial de aumento de beneficios, de hecho, ya que el nivel / escala disminuye - de lo macro a lo micro a nano. Sin embargo, como materiales compuestos multifuncionales avanzar en la escala geométrica, el nivel de complejidad aumenta, al igual que los retos.
Crean algoritmo informatico que podria devolver la memoria a pacientes con Alzheimer
Un equipo de investigadores
de los EE.UU. ha desarrollado un implante
que, con la ayuda de un algoritmo informático, ayuda a los cerebros dañados a
codificar los recuerdos, algo que podría ser de gran utilidad en
personas con Alzheimer y soldados heridos que tienen dificultades para recordar
el pasado reciente.
La prótesis, desarrollada
tras una larga colaboración de 10 años por investigadores de la Universidad del
Sur de California y del Centro Médico Bautista de la Universidad de Wake
Forest, en Carolina del Norte, consta de un pequeño conjunto de electrodos que
se implantan en el cerebro y un algoritmo informático que imita la señalización
eléctrica utilizada por el cerebro para traducir los recuerdos a corto plazo en
recuerdos permanentes.
Spaceliner, nombre con el que se ha bautizado al avión hipersónico, permitiría los viajes entre Estados Unidos y Europa en apenas 60 minutos o Europa y Australia en unos 90 minutos. Este proyecto, que aún se encuentra en proceso de definición, forma parte de un diseño abandonado en 2007 y que ha sido rescatado por el Instituto de Sistemas Espaciales de Alemania (DLR).
Según la versión inicial, el Spaceliner sería capaz de alcanzar 20 veces la velocidad del sonido. Debido a que los billetes para ser pasajero de este vehículo alcanzarían cientos de miles de dólares, los científicos del proyecto aclaran que “hay varios cientos de millones de pasajeros que viajan distancias intercontinentales cada año”, por lo que están convencidos de que un público más elitista podría ser el mercado de este desplazamiento tan innovador y lujoso.
El avión hipersónico constaría de 100 asientos y llevaría a sus pasajeros a viajes intercontinentales y transpacíficos en apenas una hora. Está diseñado para estar estructurado en dos partes reutilizables: la primera, el orbitador de pasajeros y, la segunda, el sistema de propulsión de 11 cohetes alimentados por oxígeno líquido criogénico e hidrógeno
“Los ingenieros predicen que los avances en materiales podrían combinarse con las nuevas tecnologías de refrigeración y protección contra el calor para salvaguardar las estructuras del Spaceliner contra el intenso calor del vuelo hipersónico”, explica Marcos Prigg, líder del estudio.
Según sus cálculos, Spaceliner tardaría unos 8 minutos en subir hasta la atmósfera superior de la Tierra antes de comenzar a moverse a velocidad hipersónica a más de 23.000 kilómetros por hora gracias a que los motores podrán acelerar a Mach20 en apenas 10 minutos.
La primera revisión conceptual del avión tendrá lugar en 2016-17; la construcción del Spaceliner está prevista para 2030 y las pruebas de vuelo del prototipo podría comenzar en 2035, con la entrada oficial en servicio en 2040.
(Comportamiento tribológico y desgaste de nano-capas de HfN / VN utilizadas en herramientas de corte)
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| Fig. 1. Los dispositivos de mecanizado para convertir la prueba y la imagen que muestra las zonas de desgaste iniciales de inserción WC. |
Se ha estudiado de forma exhaustiva en este
trabajo el desgaste y el comportamiento tribológico de multinanocapas ( HfN /
VN) depositados mediante pulverización catódica magnetrón.
El mejoramiento de
la dureza y el módulo de elasticidad de hasta 37 GPa y 351 GPa,
respectivamente, se observaron cómo períodos de dos capas en los que se
disminuyó el revestimiento. La muestra con un período de bicapa ( Λ ) de 15 nm
y el número de bicapa n = 80 mostró el coeficiente más bajo de fricción ( ~
0,15 ) y la más alta carga crítica ( 72 N ) , correspondiente a 2,2 y 1,38
veces mejor que los valores para el revestimiento depositado con n = 1 ,
respectivamente.
Teniendo en cuenta los últimos resultados de los insertos de
carburo de tungsteno (WC), estos fueron utilizados como sus-tratos para mejorar
las propiedades mecánicas y tribológicas de [ HfN / VN] n recubrimientos en
función del aumento del número de interfaz y para gestionar de esta manera una
mayor eficiencia de estos recubrimientos en diferentes sectores industriales,
como el mecanizado y la extrusión .
Sus características físicas, mecánicas, y
tribológicas fueron investigadas, incluyendo las pruebas de corte con AISI 1020
acero (pieza de trabajo); para evaluar el desgaste como una función del número
de bicapa y el período de bicapa. Una comparación de las propiedades
tribológicas reveló una disminución del desgaste de flanco (alrededor de 24 %)
para las inser-ciones WC recubiertas con [HfN / VN ] 80 (Λ = 15 nm), cuando es
comparado con los sistemas de carburo de tungsteno insertados y sin recubrir .
Estos resultados abren la posibilidad de utilizar [HfN / VN ] multicapas como
nuevos recubrimientos para el mecanizado de herramientas con un excelente
rendimiento industrial.
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| Fig. 8. Análisis EDS después del proceso de corte : ( a) inserción WC sin recubrimiento , de inserción ( b ) WC recubierto con [ HfN / VN ] 80 . |
C. Escobar, M. Villareal, J.C. Caicedo, W.
Aperador,P. Prieto. Tribological and wear behavior of
HfN/VN nano-multilayer coated cutting tolos. Ingeniería E investigación Vol. 34
No. 1, APRIL -2014(22-28). [Fecha consulta: 23 de septiembre de 2015]. Disponible
en: http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-56092014000100005&script=sci_arttext
Caída de presión de un flujo turbulento en un espacio anular con hélices insertadas
El trabajo presentado evaluó el
comportamiento experimental de la caída de presión en un espacio anular con
alambres enrollados insertados para números de Reynolds entre 1500 y 5000. La
zona de prueba se seleccionó alejada de la influencia de los efectos de
entrada. Anteriormente se realizaron pruebas de visualización del flujo para
verificar la presencia de un flujo turbulento en esta gama del número de
Reynolds. A partir de los datos experimentales se obtuvieron ecuaciones de
correlación del factor de fricción para el flujo turbulento. Las ecuaciones
obtenidas se compararon con los datos experimentales. Los resultados indican
hasta qué punto las hélices inducen la aparición de turbulencias en un espacio
anular.
El
diseño adecuado de intercambiadores de calor a partir del empleo de técnicas
para incrementar la transferencia de calor, puede conducir a un importante
ahorro de recursos. Un número significativo de investigadores han desarrollado
métodos para incrementar la turbulencia y el intercambio de calor entre los
fluidos y las superficies de contacto.
La
clasificación de las técnicas de incremento más ampliamente aceptada es la
realizada por Arthur E. Bergles. Los autores clasifican las técnicas en dos
grupos: activas o pasivas, en dependencia de si requieren o no de potencia
externa. La mayoría de las técnicas de interés comercial son pasivas, con
configuraciones específicas de la superficie de intercambio de calor o por
medio de dispositivos insertados.
Aun
bajo el constante crecimiento de la demanda de transferencia de calor en
equipos intercambiadores y de investigaciones alrededor de nuevas técnicas de
incremento basadas en la incorporación de nanofluidos , y materiales
electroactivos, las técnicas pasivas de incremento de la transferencia de calor
continúan siendo las más usadas desde el punto de vista económico y las de
mayores posibilidades de aplicación inmediata en la industria. Existen
actualmente muchas formas disponibles y comercializadas de elementos
turbulizadores del flujo tal como lo refiere, está sometido a investigación
este tipo de dispositivos y su optimización.
La
presencia del turbulizador permite el aumento de la turbulencia en el flujo,
independientemente de su fijación a la superficie, pues el incremento de los
coeficientes convectivos es mayor que el derivado del incremento del área de
transferencia de calor.
Resultados
de investigaciones experimentales publicadas, ponen de manifiesto las
posibilidades de las hélices como elemento promotor de turbulencia en espacios
anulares, ya que permiten modificar la hidrodinámica del flujo, con un discreto
aumento de la caída de presión. Sin embargo, los análisis experimentales
desarrollados no han permitido obtener correlaciones en base al incremento del
calor transferido, y la caída de presión que inducen estos elementos
turbulizadores. Este hecho fue señalado por caída de presión de un flujo
turbulento en un espacio anular con hélices insertadas, quienes además
constataron que existían discrepancias significativas entre las distintas
fuentes disponibles.
Una
de las ventajas más importantes del uso de hélices, es que pueden instalarse en
espacios anulares de intercambiadores de ánulos lisos ya existentes, siendo
económicamente favorable respecto a otros elementos turbulizadores.
Atendiendo
a lo anterior, esta investigación evalúa de manera experimental la caída de
presión de un flujo turbulento en un espacio anular, en el que se incorporan
hélices como elementos turbulizadores para la determinación del factor de
fricción y ecuaciones de correlación que pueden ayudar al diseño térmico de
intercambiadores de calor. El trabajo incluye un análisis de visualización de
flujo anular donde se insertan hélices, para corroborar la presencia de un
régimen turbulento en el intervalo del número de Reynolds analizado.
Josué Imbert-González, Octavio García-Valladares,
Reinaldo Guillen-Gordin. Caída de presión de un flujo turbulento en un espacio anular con hélices insertadas.
Ingenieria mecánica. Vol 18. No. 2, mayo-agosto, 2015, p. 93-99. [Fecha de
consulta: septiembre 28 de 2015]. Disponible en: http://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu/index.php/revistaim/article/view/513
SOLUCIÓN DE TORNEADO PARA VÁSTAGO DE BICICLETAS
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| Vastago de bicicleta |
Un pequeño taller, comprometido con la automatización con el fin de ahorrar mano de obra, añadió un centro de torneado de nueve ejes para mecanizar vástagos de bicicletas de montaña. Lo importante de esta máquina es que el proceso es sencillo.
Según para Stritline Components la diferencia entre el fresado y el tornado en estas piezas radica en la diferencia entre las carreras de ciclismo de montaña rally y el descenso de montaña. Introducir un nuevo vástago de bicicleta para rally fue la principal razón por la cual esta pequeña compañía adquirió un centro de torneado multipropósito de nueves ejes con dos husillos para piezas de trabajo y capacidad de fresado en cinco ejes.
Una parte importante de esta inversión fue la curva de aprendizaje, ya que fue en verdad muy corta para que los operarios de esta pudieran hacer las piezas a mayor velocidad y con mayor precisión.
Este centro de torneado es complejo, pero esa gran complejidad es la que le permite a la maquina entregar procesos simples. Ya que facilita el proceso con un solo alistamiento, sin necesidad de fijaciones especiales, la maquina posibilita mejorar el diseño de la parte, incluso durante la producción.
Desde 2011 la compañía hace partes con el nombre de Straitline Precision Industries. Esta es un taller que produce partes de alto valor para industrias como la aeronáutica. Straitline Components es el nombre que la empresa emplea para vender las partes de bicicletas. El grupo de trabajo es pequeño ya que rara vez hay más de 3 empleados en el piso de producción de ese taller, ellos lo que hacen es invertir fuertemente en automatización y en el uso de HMC en pallet y un VMC cargado por robots. Estas máquinas trabajan la mayor cantidad posibles de horas al día durante todos los días de trabajo. La máquina multipropósito es la última pieza del equipo que se espera trabaje varios ciclos al día. Una longitud de 6 pies de material es lo necesario para general 16 vástagos de bicicletas para rally antes de que uno de los operarios introduzca otra barra de material.
El vástago es la parte de una bicicleta el cual conecta el manubrio al tubo de la dirección. Un vástago más largo sostiene el manubrio más adelante de la bicicleta, esto para que le dé al ciclista más espacio para inclinarse hacia adelante. Para el descenso de montaña o ciclismo libre un vástago más corto es mucho mejor ya que le permite al ciclista inclinarse hacia atrás.
La máquina de mecanizado que adquirió la empresa fue una DoosanMX21000st la cual cumple con todos los requerimientos de la empresa en varias formas, por un lado puede alimentar barras cuadradas de material de 2 pulgadas, mecanizar los vástagos de aluminio7075 a partir de barras cuadradas en lugar de barras redondas ahorra material. El copropietario de esta máquina diseño los procesos los cuales la maquina tiene que realizar en su hora de trabajo, esto le tomo alrededor de 5 meses, lo cual es demasiado tiempo en el que se demora alrededor de 6 semanas, esto hizo el Straitline sub-produjo durante todo este periodo de tiempo.
Actualmente Straitline es una de la mayor productora de estas partes para bicicletas gracias a este tipo de máquinas en la ayuda de mecanizado.
- Zelinski, P (2014). Una solucion de torneado para vastagos de bicicletas. Metalmecanica, obtenido de: http://www.metalmecanica.com/sitio/revista-digital/19-1/index.html?e=N00000000#24
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| miniaturizacion |
La micromanufactura puede convertirse en una oportunidad para los fabricantes. Los avances en materia de componentes de maquinaria, en métodos de medición y compresión de los procesos de manufactura a escala micrométrica, permiten ver más cercano el sueño de un mundo en el que las máquinas y aparatos compuestos de microcomponentes formen parte de la vida diaria y cambien por completo el panorama al cual nos tienen acostumbrados.
Una de las principales tendencias que vemos hoy en día es la miniaturización de los productos, ya que gracias a esto, muchas cosas pueden funcionar de mejor manera y con mayor precisión, como es el caso de la electrónica, la cual al pasar de los años se ha perfeccionado mucho más en este tema gracias a la evolución de los procesos de litografía. Sin embargo en el campo de los productos que incluyen piezas tridimensionales complejas y con materiales de alta resistencia mecánica, la miniaturización aun es un tema que está en investigación y desarrollo. Como beneficios de esto se encuentra en permitir realizar cirugías microinvasivas o tareas de endoscopia de alta complejidad, entre otros.
La principal razón por la cual no se puede desarrollar este tipo de elementos masivamente es por la baja precisión relativa con la que se pueden fabricar. Esto quiere decir que hoy en día se pueden fabricar pero las tolerancias dimensionales con las que es posible fabricarlas están en el mismo orden de magnitud que la pieza misma. Como consecuencia de esto se dificulta la configuración de un proceso de alta confiabilidad al fabricar piezas en masa, debido a la incertidumbre sobre el resultado geométrico. Uno de los principales retos que tienen los fabricantes para reducir la incertidumbre es el de los efectos de escala.
Fabricar una pieza funcional a dimensiones menores de 1mm no es tan fácil como reducir su tamaño tradicional un número determinado de veces, sino que al contrario es muy complicado ya que debe funcionar de igual manera que la pieza con dimensiones estándar, ese es el principal inconveniente que encuentran los fabricantes.
- Garzon, M (2015) Oportunidad de gran tamaño. Metalmecanica, obtenido de: http://www.metalmecanica.com/sitio/revista-digital/20-2/index.html?e=N00000000#14
Sistemas de bombeo están presentes en la industria minera con actividad subterránea cuando el agua de mina, producto de las excavaciones, debe ser bombeada hacia superficie para garantizar la continuidad de la producción. La selección de estos sistemas de bombeo precisa del correcto establecimiento del equilibrio hidráulico del sistema. Ingenieros proyectistas y vendedores hacen uso de las ecuaciones de conservación de la masa, energía y cantidad de movimiento para esta actividad.
Errores al establecer el equilibrio hidráulico ocasionan graves consecuencias en la estación de bombeo. Es decir, al sobredimensionar un sistema se tendrían equipos más potentes trabajando a menores eficiencias ocasionando pérdidas económicas y técnicas; en el caso contrario se tendrían sistemas sin capacidad suficiente para evacuar el agua requerida. En sistemas de bombeo, el equilibrio hidráulico es obtenido a partir de un balance de energía, donde son contabilizadas la energía cinética, energía potencial y pérdidas de energía.
Los métodos de Darcy-Weisbach y HazenWilliams son los más aplicados para el cálculo de pérdida de carga en tuberías, teniéndose el segundo método como el más usado en el sector industrial y el primero como el más preciso.
Objetivo de estudio
Su objetivo principal es el bombeo de agua en actividades mineras que están bajo la superficie, en donde se hacen cálculos de las pérdidas de carga y fuerzas de fricción pero teniendo en cuenta la conservación de la masa, energía y cantidad de movimiento para esta actividad, todo esto es usado para demostrar que el sistema hidráulico se encuentre en equilibrio. Es importante porque si no se hace un buen equilibrio del sistema ocasionaríamos perdidas económicas y técnicas.
Principios:
En este estudio se usan los métodos de Darcy-Weisbach y Hazen-Williams para el cálculo de pérdidas de carga en tuberías, estos dos métodos están basados en la longitud y el diámetro los cuales hacen parte fundamental para hallar las pérdidas de cargas primarias, ya que en esto es necesario, tener en cuenta las principales características de las tuberías y teniendo en cuenta el uso del factor de fricción que parte con la ecuación de Cyril F. Colebrook y después ayudada por Swamee-Jain(1976), Haaland(1983) y Churchill(1977), donde estas se encuentran en función del número de Reynolds y de la rugosidad relativa y están basadas en el principio de la ecuación de continuidad la cual tiene en cuenta el área trasversal de la tubería, la velocidad del fluido y el caudal.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO
La Figura 1. muestra el esquema del sistema de bombeo referente al estudio de caso. Las letras arábigas representan las cinco partes del sistema, las que están listadas en la Tabla 1. La Tabla 2 lista los elementos de seguridad y regulación de cada línea de bombeo.
tabla 1. etapas sistema de bombeo.
Figura 1. Esquema del sistema de bombeo.
Ortiz-Vidal, Luis, Cabanillas-Maury, Danny, Fierro-Chipana, Roger. Equilibrio hidráulico en sistemas de bombeo minero: Estudio de caso. Ingeniare, revista chilena de ingeniería, vol. 18 Nª3, 2010, pp, 335-342. [Fecha de consulta: 23 de agosto de 2015] Disponible en: http://www.scielo.cl/pdf/ingeniare/v18n3/art07.pdf
La fabricación de componentes críticos en la industria aérea tales como los discos de turbina tienen que cumplir con gran demanda de integridad superficial y precisión. El mecanizado de estas partes se realiza mediante prácticas comunes como el fresado y el rectificado, entre otros mecanizados por arranque de viruta. El proceso de rasurado que se le aplica a las ranuras de la turbina, es uno de los más críticos dentro de la cadena de fabricación de estos conversores de energía. La cantidad de material removida en estos procesos es extremadamente alta, además de que debe tener un acabado superficial casi perfecto y muy buena precisión geométrica.
Vídeos :
Proceso de ranurado
Corte de electroerosion por hilo
LO NUEVO EN RANURADO DE DISCOS
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| Turbina con sus discos (Figura 1) |
El proceso de ranurado también tiene sus desventajas ya que las maquinas usadas para este proceso ocupan mucho espacio y además de esto consumen gran cantidad de energía. A su vez la fabricación de estas máquinas puede llevar varios meses y sus fabricantes no admiten pedidos de menos de 5 piezas de estas.
Con estos problemas un grupo de investigadores de la universidad RWTH en Aachen, Alemania, lidero un proyecto patrocinado por la unión europea, un grupo de 8 investigadores con el fin encontrar un alternativa técnica y económica para la fabricación de las ranuras de los discos en las turbinas hechos en aleaciones de níquel.
Este proyecto denominado AdmapGas, tuvo la participación de académicos e industriales especialistas en este campo para la creación de componentes aeronáuticos críticos. Inicialmente se propuso que esta tuviera el corte por chorro de agua para que el desbaste sea de mejor calidad y corte por electroerosión con hilo (W-EDM) para el acabado superficial de las piezas.
Las cadenas de fabricación para discos de turbinas incluían solamente del corte por electroerosión por hilo como un proceso de remoción inicial burda de material, pero nunca se permitió a las piezas electroerosionadas como acabado superficial, debido a los efectos mecánicos negativos en la superficie por su condición térmica.
En ese entonces las mejores condiciones para los materiales con procesos térmicos eran de 5 a 9 μm, estos valores aun así eran insuficientes según la normatividad, ya que en estos materiales resolidificados en su superficie de corte se encuentran poros y grietas que pueden convertirse en un gran problema para aquellos usos en los cuales se necesitan altas velocidades rotativas y que al mismo tiempo están cargadas térmicamente.
Los poros y grietas actúan como concentrados de esfuerzo aumentando la posibilidad de falla del material que está actuando cíclicamente. Por esta razón y muchas otras un grupo de especialistas reconocidos a nivel mundial se dieron en la tarea entre el año 2009 al 2013 de desarrollar un sistema completo para la fabricación de manera precisa, confiable y económica de los discos de las turbinas aeronáuticas.
Para lograr este objetivo los investigadores se encontraron con tres retos fundamentales para la solución de este problema:
- Aumentar la tasa de corte del proceso de corte por electroerosión con hilo (W-EDM).
- Cumplir con los requerimientos de calidad superficial según las normas de los fabricantes de turbinas aeronáuticas.
- Diseñar un sistema de monitoreo confiable que permitiera identificar potenciales errores en la fabricación directamente durante el proceso, para poder tomar medidas correctivas.
El equipo de investigación, usando tecnología de punta en generadores eléctricos , tomo la decisión de probar una serie de hilos, diseñados especialmente para cortar de la manera más rápida y precisa, aleaciones de níquel manteniendo una excelente integridad superficial de la pieza.
La integridad superficial quiere decir, que en la superficie de la pieza no existan elementos químicos extraños que puedan alterar la aleación y por supuesto sus propiedades física y mecánicas del material.
El nuevo hilo desarrollado basado en un alma de cobre electrolítico, con recubrimiento de latón en fase-b y una capa final de níquel, ofrece mejores condiciones de corte así mismo reduce considerablemente el tiempo de corte de la ranura “del árbol de navidad”.
Cabe recordar que los cortes obtenidos están dentro de los parámetros establecidos por los fabricantes de piezas aeronáuticas.
Estos discos ya cortados se someten a muchas pruebas para saber cuál es su rendimiento y si su fabricación quedo bien realizada, a este tipo de elementos se le hacen pruebas cíclicas que pueden ser también las pruebas mecánicas de fatiga, que permite encontrar en que momento especifico el material falla.
Fuentes:
Fuentes:
- Welling, D. & Garzon, M. (2014). EDM mejor tecnologia para la industria aero espacial. Metalmecanica, obtenido de: http://www.metalmecanica.com/sitio/revista-digital/19-5/index.html?e=N00000000#18
- Reyes, C, R,. (2005) Turbinas (Figura 1), obtenido de : http://educacionconcultura.blogspot.com/2014/09/turbinas.html
Vídeos :
Corte de electroerosion por hilo
Composicion de motores aeronauticos,
Parte 1: La invasión CMC
Impulso de las líneas aéreas para la eficiencia de combustible del motor jet no muestra signos de disminuir. CW informó a principios de este año que la quema de combustible promedio por avión hoy asiento-km en comparación con 1980 se ha reducido en un 27% para los aviones de fuselaje ancho y 35% para los modelos narrowbody (véase "composites en motores de aviones comerciales: 2014-2023", bajo "Selecciones del Editor ", en la parte superior derecha). Pero las reducciones más ambiciosas han sido convocada por el Consejo Asesor para la Investigación Aeronáutica en Europa (ACARE) en Trayectoria de vuelo 2050 - una reducción del 75% en CO2 por pasajero-km, una reducción del 90% en el óxido nitroso (NOx) y un 65% reducción del ruido en el año 2050 los niveles de rendimiento vs. registrados en 2000.
Aplicación del motor paisaje
Cabe destacar que la fibra de carbono reforzado con polímero (CFRP) compuestos (el tema de la Parte 2, que aparecerá en CW septiembre) continúan en una curva de crecimiento hacia arriba, pero CFRP y crecimiento CMC trayectorias están en una especie de curso de colisión. Según Henrik Runnemalm, director de ingeniería avanzada para el Nivel 1 proveedor GKN Aerospace (Redditch, Reino Unido), "productos de CFRP se mueven principalmente de la parte delantera del motor en la parte trasera, y también desde el exterior, moviéndose hacia adentro." Con mucha mayor temperatura resistencia, CMC se están moviendo en la dirección opuesta, es decir, desde la parte trasera - el motor "zona caliente" - hacia el frente y desde el interior hacia el exterior (véase la figura 1, a la izquierda.). "Siempre va a ser una mezcla de materiales", dice Runnemalm, observando que la integración de CFRP, CMC y metales será un reto, incluyendo técnicas de unión, cómo hacer frente a los, requisitos de montaje y desmontaje de distribución de la tensión y la gestión de la transición entre el calor zonas en el motor.
CMC toman vuelo
GE Aviation (Cincinnati, OH, EE.UU.) espera un aumento de diez veces en el uso de la CMC en sus motores durante la próxima década (leer más en "materiales compuestos de matriz cerámica se calientan" en "Selecciones del Editor"). Una razón es que, a diferencia de los metales en la zona caliente, los CMC no necesita ser refrigerado por aire, liberando flujo para aumentar la propulsión y la eficiencia del motor.
Las relaciones de presión más altas previstas en los motores de antemano y UltraFan de Rolls-Royce significan mayores temperaturas de operación y el aumento de las emisiones de NOx - aumenta los que podrían ser mitigados mediante el uso de los CMC. La compañía dice que definitivamente usará CMC en partes estáticas, como boquillas, y en su Visión 10 (tecnología lista en 10 años) estrategia de contorno, su turbina HP va shroudless, utilizando, en cambio, un forro de CMC.
Subiendo el rendimiento en la salida
Herakles (Le Haillan, Francia), una filial de Safran sede en Francia, París,, ha estado trabajando en una serie de partes de CMC para la próxima generación de motores LEAP, así como los nuevos motores Safran diseñados dirigidos al 2020-2030 plazo. El 16 de junio, anunció que su cono de escape a base de SiC es la primera parte del CMC para volar en un avión de pasajeros en servicio comercial (Lea más en línea acerca de Heracles 'CMC cono de escape en el Blog CW titulado "Aspectos destacados: JEC Europa 2014" en el marco del título "cono de escape CMC para motores LEAP X" haciendo clic aquí. sujetado directamente a la brida de popa del marco de la turbina del motor de prueba CFM56, y que la interfaz con la góndola, el cono de escape consta de un cuerpo central y un complejo "lóbulos" mezclador de forma. Este último logra una mezcla óptima de los gases calientes del motor con el aire de derivación frío, la mejora de la producción y la eficiencia del sistema de escape del motor (ver Fig. 3). La medición de 1.625 mm de longitud y 655 mm de diámetro, el cono de salida pesa sólo 24,5 kg . Agencia Europea de Seguridad Aérea (AESA, Colonia, Alemania) la certificación para su uso en los vuelos comerciales programados para 2013 fue finalmente recibió 22 de abril 2015.
Como CMC se mueven hacia afuera y hacia adelante, van a seguir para ser empujado hacia relaciones de presión de operación más altas en la zona caliente. Objetivos programados incluyen materiales de disco de la turbina de última generación, un compresor de 820 ° C con capacidad y 1.650 ° C turbina hojas / paletas. Pero después de haber atravesado el velo, los CMC ya se están acercando a estos objetivos. Ahora el reto será ampliar el rendimiento termomecánica y al mismo tiempo mejorar la robustez de fabricación y reduciendo el costo por unidad.
