RINFI, Repositorio Institucional Facultad de Ingeniería. UNMDP
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Diseño de prototipo de máquina de ensayos biaxiales
No full textLos elevados costos de las máquinas de precisión extranjeras sumados al elevado costo de mantenimiento más la necesidad del departamento de Materiales del INTEMA de adquirir una máquina de ensayos biaxiales se canaliza en el surgimiento del proyecto de construir una máquina de ensayos biaxiales propia.
En esta tesis se abarca cronológicamente el desarrollo de un prototipo virtual capaz de ser construido por los técnicos de la Facultad de Ingeniería de Mar del Plata con materiales dentro de lo posible disponibles en la zona.
Se analizan diversas opciones siempre teniendo en cuenta el tratar de obtener un prototipo sencillo y de relativo bajo costo para luego obtener un prototipo final que reúna los atributos de sencillez, bajo costo y alta factibilidad de construcciónFil: Huici, José Maríao. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Acabado e integridad superficial en piezas mecanizadas de materiales compuestos
Get PDFLa industria automotriz, náutica, ferroviaria, agrícola y aeroespacial demanda desde las últimas décadas la manufactura de partes mecánicas de alta performance con el objetivo de disminuir costos de producción, de funcionamiento y acotar el impacto ambiental con materiales reutilizables. Tales necesidades pueden satisfacerse con materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras [PRF].
La obtención de piezas mecánicas de materiales compuestos requiere la remoción del exceso de material mediante mecanizado. En consecuencia, pueden generarse defectos que conducen a reducciones de capacidad de carga y/o falla prematura del componente diseñado. En este contexto, resulta de interés estudiar la relación entre los defectos generados y las variables de corte empleadas en operaciones de mecanizado con el objetivo de describir el acabado e integridad superficial en piezas PRF.
En el proyecto son realizados ensayos de mecanizado (operaciones de torneado y taladrado) empleando HSS (Acero rápido al Cobalto) como material de herramientas y PRF-V (fibra de vidrio) como material compuesto. Se diseña la geometría y sujeciones convenientes de las probetas, el rango de valores de las variables de corte, la metodología y los accesorios a adoptar en cada maquinado. Las superficies generadas describen el comportamiento más allá de las investigaciones consultadas [24-26/40-55] con base en laminados compuestos de "superficie plana" al enfocarse en laminados de "superficie compleja".
La comprensión del comportamiento de las probetas PRFV establece la condición óptima de parámetros de corte para obtener "buen" acabado e integridad superficial en cada operación de maquinado. En el torneado, se requiere velocidad de corte intermedia, de avance baja y profundidad de corte baja, mientras en el taladrado, sólo se optimiza el acabado o la integridad superficial en función del nivel de producción. Sin embargo, se arriba a la condición óptima mediante el diseño e implementación de una "Placa soporte" cuando se combina velocidad de avance alta y de corte baja (alta productividad). La selección de los anteriores parámetros de corte, minimizan los defectos encontrados: el
largo de fibras sin cortar, la delaminación, la rugosidad superficial y degradación del material por temperatura.Fil: Dommarco, Mauro. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Diseño de una planta de producción de bioetanol
Get PDFSiguiendo el nuevo paradigma mundial de ingeniería verde, se requiere aún más el desarrollo de nuevas formas de energía como alternativa a los combustibles fósiles que generan graves impactos ambientales. Surgen así las energías renovables como una de las mejores opciones para este problema. El bioetanol, en particular, es un combustible que se obtiene a partir de la fermentación alcohólica del azúcar utilizando biomasa.
En el caso particular de la planta en cuestión, se trabaja a partir de remolacha azucarera, la cual no se cultivará sino que se obtendrá de plantaciones cercanas a la fábrica. De esta manera, se dimensionó la planta para la producción de 100.000 m³/año de combustible.
El diseño de los fermentadores se realizó a partir de un modelo cinético, utilizando “Saccharomyces Cerevisiae” como levadura y analizándose los valores de pH, temperatura y concentración para maximizar la producción de bioetanol.
Luego del análisis de diferentes alternativas para la purificación de bioetanol, se decidió utilizar un sistema de destilación en tres columnas: azeotrópica, extractiva y recuperadora.
Como solvente extractor se utiliza etilenglicol. Así se logra la pureza del bioetanol apta para su utilización como combustible.
Seleccionados los equipos auxiliares necesarios, y diseñada la red de intercambiadores de calor, se logró reducir el requerimiento de energía mediante integración de algunos sistemas de la planta.
Por otro lado, se planteó además, una planta de recuperación del principal subproducto de esta fermentación: el CO2. Se diseñaron los equipos y sistemas necesarios de purificación previos a su comercialización.
Por último, se realizó un análisis económico para analizar la rentabilidad del proyecto. La planta generada posee una inversión total de aproximadamente 76 millones de US$. Dados los altos costos de materia prima y en comparación, el bajo precio de venta del bioetanol, no se obtuvo un proyecto rentable. De todas formas, se plantea que si se pudiera comercializar el biocombustible a un mayor precio, y se lograra reducir los costos de materia prima, se podría hallar una rentabilidad aceptable en el proyecto lo que abriría la posibilidad de instalación de una planta de producción de bioetanol a partir de remolacha azucarera en la Argentina.
Mail de los autor/es Denise Demarco Fil: Demarco, Denise Daniela. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina.Fil: Otegui Alexenicer, Milagros. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina.Fil: Peri, Lorena Fabiana. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de un equipo para la medición del espesor de recubrimientos delgados mediante el método de abrasión esférica "Calotester"
No full textEn el presente proyecto final de la carrera de Ingeniería Mecánica se diseñó, construyó y puso en funcionamiento un equipo para la medición de espesores de recubrimientos delgados mediante el método de abrasión esférica, denominado habitualmente Calotester
Dada la existencia de equipos comerciales, caracterizados por su elevado costo, el punto de partida del proyecto fue la búsqueda de información acerca de los mismos. Una vez conocidas las principales características operativas y técnicas de los equipos comerciales, se realizó el diseño básico de la unidad a construir teniendo en cuenta los componentes comerciales disponibles en el mercado.
En base al diseño inicial se generó un prototipo virtual del equipo a construir utilizando un software de diseño. El mismo fue realizado en escala uno a uno para verificar posibles interferencias entre los movimientos relativos de los distintos componentes del equipo.
Con el diseño definido, se confecionaron los planos de fabricación de cada componente no comercial, los cuales fueron mecanizados en el taller de Máquinas-Herramientas de la Facultad de Ingeniería.
Una vez adquiridos los componentes comerciales y fabricados los componentes no comerciales, se procedió al armado y puesta en marcha del equipo.
Se realizaron ensayos sobre muestras recubiertas de espesor conocido para verificar el funcionamiento del equipo. Se confeccionaron además, los planos de ensamblaje/despiece del equipo y los manuales de operación y mantenimiento.Fil: Neme, Ignacio Agustín. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Fabricación de “porta-vainas” para la producción de durmientes de hormigón
Get PDFEl Estado Nacional Argentino, a través de su Agencia de infraestructura ferroviaria ADIF, en el año 2014, inicia el desafío de acondicionar los caminos donde se encuentran emplazadas las vías, así como la sustitución de los antiguos durmientes de hormigón por nuevos y actuales Durmientes de hormigón pretensados. Sin una normativa vigente, ni experiencia en el área se iniciaron las obras en todo el país.
Ante la imposibilidad de importar, las empresas fomentaron la producción nacional de los insumos necesarios para la producción, fabricados en su mayoría en Europa, e importados a la Argentina. Dentro de estos accesorios encontramos a los Porta Vaina (Porta Vaina). El reemplazo de este accesorio de máquina importado, fundamental para la producción de durmientes de hormigón, fue entonces la motivación principal este trabajo final.
Estos elementos de máquina resultaron ser un desafío a nivel de ingeniería. La caracterización y selección del material fue compleja por la poca información disponible acerca de piezas similares. El diseño de la pieza, del inserto y la adhesión adecuada entre ambos requirió considerar aspectos estructurales críticos. El diseño de la matricería y puesta a punto de los parámetros de inyección requirió el uso de herramientas numéricas y analíticas de carácter predictivo; la planificación y estrategia de mecanizado y el acondicionamiento adecuado de la materia prima.
El objetivo de este trabajo, fue la sustitución de los Porta Vaina de origen importando, por los mismos de origen nacional con una calidad superior.
Dada la urgencia del pedido, se exploraron alternativas de fabricación que abordaron desde el mecanizado, hasta la impresión 3D, donde cada enfoque aportara sus aspectos positivos y negativos, para dar lugar de manera definitiva al camino del moldeo por inyección.
Los aspectos más importantes que se abordaron en este trabajo final se detallan a continuación:
Se analizó la estructura de diseño en un modelo de Flujo de proceso, para llevar un diseño factible y real.
Se estudió, por simulación que configuración de enfriamiento era la más productiva para reducir el ciclo inyección.
Se diseñó cada sección de la matriz por solid work (Solid Work), y se explicó por qué se toma una decisión frente a otra, se propuso el uso de insertos para la inyección del Porta Vaina.
Se analizó la contracción del material para definir las tolerancias dimensionales del mecanizado. Una vez inyectado se verificaron estas dimensiones y se re-mecanizaron las secciones en conflicto.
Se definieron los materiales necesarios para la fabricación de la matriz, su adquisición, tratamientos térmicos y mecanizado.
En cuanto al material de partida, originalmente se desconocía su origen y configuración, para esto y mediante ensayos como FT-IR, DSC y Ensayos de Tracción, se determinó el polímero con el que se fabrican los importados.
Se explicó como varían las propiedades del producto y sus dimensiones con el paso de los días y la temperatura de acopio.
Se generó un estudio emprendedor, para minimizar los riesgos del proyecto, en conjunto con el estudio de costos.
Por último, se vendieron los productos a las diferentes empresas y se verificó la vida en servicio (Cuyos resultados ya no son motivo de este Trabajo Final)Fil: Deniro, Jeremías P. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Máquina embolsadora de papas. Diseño básico de máquina automática para realizar el proceso de embolsado de papas
Get PDFEl proyecto consiste en el diseño de una máquina para realizar el proceso de embolsado de papas de forma automática, con sus respectivos análisis de factibilidad y mecánicos.
El proyecto se enfoca en las necesidades actuales que tiene la industria agroalimentaria así como también apunta a reducir el esfuerzo para los operarios, y mejorar las condiciones de seguridad e higiene laboral a las que está expuesto, tecnificando el proceso y calificando al personal.
Se busca realizar el proceso de la forma más automática posible, pudiendo adaptarse la máquina a nuevas tecnologías que permitan grados más
altos de automatización.Fil: Barrio, Martin Ignacio. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina.Fil: Lupo, Sebastián Isaías. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Resistencia a la corrosión de herramientas de metal duro
No full textEn las últimas décadas la industria ha mostrado un gran crecimiento, exigiendo satisfacer grandes demandas de productos al menor costo posible. Con ella crecieron los procesos de mecanizado, los cuales constituyen una parte fundamental de la misma. En los mismos se utilizan principalmente insertos de corte de metal duro debido a sus excelentes propiedades mecánicas.
Sin embargo, los mismos sufren de un fenómeno de falla introducido por fatiga mecánica y térmica, el cual produce fisuras en la superficie del inserto llamadas “comb cracks”. En presencia de fluido de corte, estas fisuras dan lugar a la formación de fisuras laterales secundarias, las cuales se asocian a un fenómeno corrosivo. Estos procesos reducen de forma significativa la vida útil de los insertos de corte, lo cual tiene un impacto directo en la economía.
El objetivo principal del presente trabajo es lograr una mayor comprensión del comportamiento electroquímico de los conjuntos fluido de corte y cada uno de los materiales que forman los carburos de tungsteno utilizados en las herramientas de corte.
Para esto se utilizaron muestras sinterizadas por la empresa AB Sandvik Coromant específicamente para realizar los estudios correspondientes a este trabajo. Debido a la particular geometría de las muestras, para poder caracterizarlas fue necesario el diseño, fabricación y puesta a punto de una celda electroquímica de tres electrodos. A su vez fue necesario lograr definir una configuración o “Set up” experimental para realizar los ensayos electroquímicos. Todo esto con el objetivo de obtener curvas características para cada uno de los materiales.
Como resultado de este trabajo se logró obtener una celda electroquímica de tres electrodos totalmente funcional. La misma se adaptó efectivamente a las distintas geometrías que presentan las muestras, y junto con el “Set up” experimental definido permitió obtener los resultados deseados en cada caso.
Por otro lado, concluyo que el sistema con fluido de corte presente en el electrolito es altamente inestable. Esto imposibilita obtener buenos resultados de algunos de los ensayos electroquímicos que se plantearon en un principio.Fil: Grasso, Juan. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fertilizadora para uso científico
No full textEl siguiente trabajo fue realizado para optar por el título de Ingeniero Mecánico. A tal fin, se realizó el diseño de una Máquina Fertilizadora para uso científico. Ella se propone como alternativa para mejorar la calidad del proceso de fertilización en los ensayos de cultivos del INTA y de la Facultad de Ingeniería Agropecuaria de Balcarce.
El equipo será capaz de esparcir varios tipos de productos en un ancho de labor efectivo de 5 metros, con la posibilidad de trabajar en simultáneo con dos tipos de fertilizantes y capacidades diferentes. Liviano y de fácil puesta a punto, podrá plegarse para facilitar su transporte.Fil: Ciuró, Daniel Iván. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Gianetti, Fernando Martín. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Mutilba, Santiago. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Aceros colados con alto Si Desarrollo de microestructuras compuestas por ferrita libre y bainita libre de carburos
No full textEl presente trabajo final se centró en el estudio de la obtención de aceros colados de medio carbono y alto silicio con microestructuras compuestas por ferrita libre y bainita libre de carburos, principalmente realizando una caracterización de su microestructura y de sus propiedades mecánicas. Se utilizó para dicho estudio un acero cuya composición química es: 0.54% C, 2% Si, 0.64% Mn, 0.5% Cr.
Las estructuras ferríticas - bainíticas libres de carburos (F-BLC), se obtuvieron sometiendo al acero a tratamientos térmicos que incluyen, en una primera instancia, un ciclo de austenizado en el campo bifásico (austenita-ferrita) que presenta el diagrama de equilibrio Fe-C, para obtener una microestructura compuesta por ferrita proeutectoide (ferrita libre) y austenita. En este primer ciclo se obtiene la ferrita libre (F) deseada en la microestructura. Luego las muestras fueron austemperadas para transformar la austenita remanente en bainita libre de carburos (BLC).
Con el objetivo de tener un control sobre las microestructuras resultantes, se realizó un estudio que permitió determinar distintas variables del tratamiento térmico, tanto en la etapa de austenizado como en la etapa de austemperizado.
En primer lugar, se determinaron experimentalmente las temperaturas críticas A1 y A3 que caracterizan al campo bifásico (austenita + ferrita) del acero bajo estudio. Los resultados mostraron que dicho acero presenta un campo bifásico con un rango de temperaturas muy estrecho (aproximadamente de 40°C) debido a que el contenido de carbono se encuentra cercano al eutectoide. Las temperaturas críticas A1 y A3 determinadas fueron 780°C y 810°C respectivamente. Para la obtención de las microestructuras ferrítico-bainíticas libres de carburos, las temperaturas de austenizado seleccionadas fueron 784°C, 792°C y 800°C, obteniendo un porcentaje de ferrita libre de equilibrio de aproximadamente de 18%, 11% y 4% respectivamente. Para la temperatura de 784°C, se realizó un estudio para determinar la cinética de austenizado.
De esta manera se logró conocer, para una determinada temperatura dentro del campo bifásico, el tiempo mínimo necesario de permanencia isotérmica para poder lograr microestructuras con porcentajes de fases (ferrita y austenita) de equilibrio. El tiempo mínimo de cinética de austenizado determinado fue de 180 minutos.
Otro estudio realizado fue el referido a la cinética de transformación de la bainita libre de carburos. Partiendo de una microestructura completamente austenítica, se determinó el tiempo mínimo de transformación para el cual la misma se detiene, es decir, la proporción de austenita y ferrita bainítica permanece constante en el tiempo. El estudio fue realizado mediante el seguimiento de la cantidad de austenita retenida medida por difracción de rayos X en función del tiempo. Se utilizaron dos temperaturas de austempering, 280°C y 330°C, obteniendo tiempos de transformación críticos de 240 y 120 minutos respectivamente.
Una vez determinados todos los parámetros de tratamiento térmico, se procedió a obtener las estructuras F-BLC. Luego de dichos tratamientos, se logró con éxito la obtención de las microestructuras buscadas alcanzando distintos porcentajes de ferrita libre y bainita libre de carburos de distintas temperaturas.
La caracterización de las microestructuras F-BLC permitió observar que en las estructuras coladas, durante la etapa de austenizado la fase ferrítica nuclea y crece principalmente en las últimas zonas en solidificar o “LTF” (“Last To Freeze”). Esto se debe a que estas zonas son ricas en elementos de aleación, especialmente Si y Cr, que son elementos alfágenos. La heterogeneidad química es una consecuencia de la microsegregación de los distintos elementos aleantes durante la solidificación y es la principal característica de las piezas coladas.
Asimismo, se caracterizó la templabilidad y la austemperabilidad del acero mediante el ensayo Jominy. Se logró establecer que el diámetro crítico ideal del acero es de 55 mm; mientras que los diámetros críticos para las temperaturas de austemperizado fueron de 12 mm y 14 mm para las temperaturas de 330°C y 280°C, respectivamente.
Luego se determinaron las propiedades mecánicas de las estructuras F-BLC mediante ensayos de tracción y dureza. La tensión de rotura osciló entre los 1000 MPa y los 1150 MPa; el límite elástico varió entre los 800 MPa y los 1000 MPa; la elongación máxima a la rotura obtenida osciló entre 7% y el 21%. Además, la dureza de las distintas variedades microestructurales fue de entre 337 HB y 477HB. Las variaciones observadas en las propiedades mecánicas se deben a la presencia de distintas cantidades de ferrita proeutectoide y las temperaturas de austemperado implementadas. Por otro lado, se realizó una comparación de los resultados obtenidos de los ensayos de tracción y dureza entre las estructuras F-BLC y BLC. Estas últimas poseen valores superiores en lo que respecta a la tensión de rotura y del límite elástico, pero con elongación por debajo de las mencionadas anteriormente.
Se observó que las temperaturas de los distintos tratamientos térmicos influyen marcadamente sobre las propiedades mecánicas. A una mayor temperatura de austemperizado, la elongación aumenta y los valores de tensión de rotura disminuyen. Por su parte, la disminución de la temperatura del austenizado provoca una mayor deformación a la rotura, debido al incremento de ferrita presente en la microestructura.
Los resultados preliminares de este estudio relevan la posibilidad de obtener satisfactoriamente estructuras F-BLC en aceros colados a pesar de la microsegregación de elementos de aleación presente en su microestructura. Por su parte, las mejores combinaciones de propiedades mecánicas se obtuvieron realizando tratamientos térmicos con una baja temperatura de austenizado y una alta temperatura de austemperado. Para las variables analizadas en el presente trabajo, la mejor combinación de resistencia y ductilidad se logró con un tratamiento a 784°C – 330°C, respectivamente. Este tratamiento térmico permitió obtener microestructuras F-BLC con aproximadamente 18% de ferrita libre.
Se espera que los resultados obtenidos promuevan nuevas investigaciones en el campo y favorezcan el desarrollo de aplicaciones prácticas eficientes.Fil: Morales, Federico. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Extrusora de filamentos poliméricos
Get PDFEn la actualidad, la tecnología de impresión 3D ha evolucionado exponencialmente como método para la fabricación de diversos tipos de piezas, tanto prototipos y piezas simples, como productos finales altamente técnicos tales como componentes biomédicos personalizados, piezas para la industria automotriz y aeronáutica, entre otros. La impresión 3D, también conocida como manufactura por adición, consiste en la fabricación de objetos físicos a partir de la deposición por capas de un filamento fundido de PLA, ABSu otro termoplástico, siguiendo un modelo digital previamente generado en un ordenador. Estos filamentos son producidos a través de un proceso de extrusión. Una extrusora es una máquina que permite la fabricación de filamentos al forzar el paso de un polímero termoplástico y/o material compuesto por una boquilla a temperatura elevada. Un termoplástico es un material que a cierta temperatura, se vuelve deformable o flexible,derritiéndose al calentarse y endureciéndose cuando se enfría lo suficiente. Los termopásti-cos se diferencian de los termoestables o termorrígidos (baquelita, goma vulcanizada, porejemplo) en que estos ´ultimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que sedegradan, siendo imposible volver a moldearlos.
Los mecanismos más comunes de extrusión comprenden los basados en el uso de un tornillo sinfín, y los basados en el uso de un pistón. En el caso de la extrusión a tornillo, el mismo se encuentra en el interior de una camisa calefaccionada por zonas, produciendo el gradiente necesario para la correcta fundición del polímero. Luego, la rotación del tornillo permite comprimir el polímero fundido, permitiendo lograr la presión necesaria para que este pase a través de la boquilla. Este proceso es continuo y permite ir agregando material por medio de una tolva, lo cual es ideal cuando se requiere producir grandes cantidades de filamento. Por otro lado, las extrusoras a pistón, están constituidas por una camisa calefaccionada por la cual se desplaza un émbolo, el cual generará la presión necesaria para extruir el material por la boquilla cuando este alcance la temperatura de plastificación. Este mecanismo resulta ser el más adecuado cuando la cantidad de material a extruir es reducida, condición que se da en producciones de polímeros a baja escala desarrollados en laboratorio. Este proyecto aborda la construcción de un prototipo de extrusora a pistón, por requerimiento de la División Polímeros Biomédicos de INTEMA (Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (UNMdP-CONICET). Dicha máquina permitirá la producción de filamentos a partir de polímeros para uso médico, sintetizados en dicho laboratorio.
Mail del autor Leandro Cesar Cristobal Lombardi Fil: Lombardi, Leandro Cesar Cristobal. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina