Año 17, Volumen 6 No. 3, 2018


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Contenido:

Desarrollo de una caja de engranes para un aerogenerador de 30 kW de capacidad
Development of a 30 kW gearbox for wind turbine

Ignacio Torres Contreras, Cesar Eduardo Moreno López, Isaac Hernández Arriaga, Giovanni Vidal Flores

Resumen
El presente artículo describe la metodología de diseño, la manufactura y el ensamble y pruebas de una caja de engranes para un aerogenerador de 30 kW. El diseño se realiza de acuerdo con las Normas IEC61400-4 e ISO 81400-4. A pesar de que la normativa ISO 81400-4 es aplicada para cajas de engranes de aerogeneradores de 40 kW a 2 MW, se aplica en el presente desarrollo dado que la topología de la caja de engranes y la configuración del tren de potencia con 4 puntos es similar a un aerogenerador >750 kW.
Dos de los objetivos principales del desarrollo de este aerogenerador de 30 kW con caja de engranes es el incremento de capacidades nacionales y la asimilación de esta tecnología para atender el mercado emergente de la energía eólica distribuida en México y para el mantenimiento y análisis de falla de estas cajas de engranes de grandes aerogeneradores en el mercado mexicano.
Este desarrollo se lleva a cabo dentro del marco del Fondo Sectorial CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología) - Secretaría de Energía - Sustentabilidad Energética – Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (CEMIE Eólico).
Abstract
This work describes the design methodology, manufacturing and assembly and testing of a gearbox for a 30 kW wind turbine. The design is carried out in accordance with standards IEC61400-4 and ISO 81400-4. Although ISO 81400-4 standard is applied to gearboxes of wind turbines from 40 kW to 2 MW, it is applied in this development because the topology of the gearbox and the configuration of the power train with 4 points in this 30 kW wind turbine is similar to a wind turbine> 750 kW. Two of the main objectives of the development of this 30 kW wind turbine with gearbox is the increase of national capacities and the assimilation of this technology to serve the emerging market of wind energy distributed in Mexico and for maintenance and failure analysis of these gear boxes of wind turbines of large capacity in the Mexican market. This development is carried out within of the National Council of Science and Technology of the Mexican Government (CONACYT)- of the Secretary of Energy and the Energy Sustainability Found - Mexican Center for Innovation in Wind Energy (CEMIE-Eólico).

 
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Determinación de Estrategias de Mecanizado Tres Ejes de Superficies Cóncavas y Convexas
en Aluminio EN-AW-7075n
Determination of machining strategies in Three Axes of Concave and Convex surfaces in Aluminum EN-AW-7075n

Luis Christian Juiña, Villacis Arce Richard Xavier, Chanataxi Gualotuña Juan Gabriel Víctor Hugo Cabrera, Nancy Veronica Moreno, Christian Alexander Anrango

Resumen
El presente proyecto técnico describe los parámetros en un Centro de Mecanizado vertical controlado por Ordenador EMCO Concept Mill 260, para mejorar la rugosidad superficial en una muestra de Aluminio EN-AW-7075 en superficies cóncavas y convexas variando las Estrategías, los RPM, el Avance y el Paso. Con el software Autodesk Inventor se procede con el dibujo de las probetas con medidas de 25mm de ancho, 25mm alto y 25mm de profundidad para su posterior programación en Autodesk Inventor HSM. Mediante el método estadístico Taguchi, que consiste en un arreglo ortogonal de 27 pruebas y tres niveles, es aplicado para la determinación de rugosidades, se verifica y valida mediante el metodo ANOVA. Se determinó que los factores como el Avance y la Estrategia afectan de una manera considerable al estudio en las superficies cóncavas mientras que el factor como el Paso influye significativamente al estudio de las superficies convexas. Estos modelos dan como resultados rugosidades de 0.251µm en la muestra optima, obteniendo una mejora del 2.47% para superficies concavas mientras que para las superficies convexas es de 0.375µm en la muestra optima con una mejora del 1.1%.
Abstract
This technical project gets the efficiency in a Vertical Machining Center controlled by the EMCO Concept Mill 260 Computer, in order to improve the surface roughness in an EN-AW-7075 Aluminum sample in concave and convex surfaces by varying the Strategies. The parameters to be considered are RPM, linear speed and cutting depth. The study based on the software Autodesk Inventor and Autodesk Inventor HSM. The tests are carried out in the CNC laboratories and data is taken. Taguchi statistical method is applied to determine roughness, verified and validated using the ANOVA method. The method consists on an orthogonal arrangement of 27 tests and three levels. It was determined that concave surfaces were affected by the linear speed and the machining strategy. On the other hand, convex surfaces were influenced by cutting depth factor. The roughness obtained was 0.251ìm in the optimum sample. The finish surface has an improvement of 2.47% for concave surfaces. The roughness obtained in concave surfaces was 0.375ìm with an improvement of 1.1%.

 
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Método de análisis de vibraciones en sistemas mecánicos multicuerpo
An approach for the vibration analysis of mechanical multibody systems

J. Jesús Cervantes Sánchez, José de Jesús Pérez Lona

Resumen
En este artículo se presenta una nueva metodología para analizar las vibraciones en sistemas mecánicos multicuerpo. Para ello se propone un conjunto de etapas sistemáticamente ordenadas, las cuales permiten una formulación adecuada de los análisis cinemático y cinático. La integración sistemática de la cinemática y la cinética conduce a la obtención de las ecuaciones de equilibrio estático en forma cerrada. Esto permite conocer todas las configuraciones de equilibrio alcanzadas por el sistema. Como resultado, se pueden calcular sistemáticamente todas las frecuencias naturales y relaciones de amortiguamiento correspondientes. Además, el nivel de detalle del análisis cinemático permite eliminar algunas variables para obtener ecuaciones de movimiento más simples. Con el objetivo de mostrar la aplicabilidad del método, se proporciona un caso de estudio detallado
Abstract
This paper introduces a novel approach to analyze the vibrations associated with multibody mechanical systems. The proposed methodology comprises a set of systematically ordered stages, which allow an adequate formulation of the kinematic and kinetic analyses. The systematic integration of kinematics and kinetics leads to the obtaining of static equilibrium equations in closed form. This allows to know all the equilibrium configurations reached by the system. As a result, all the natural frequencies and damping ratios can be systematically computed. Moreover, the appropriate detail level of the kinematic analysis allows the elimination of some variables in order to obtain simpler motion equations. A fully detailed case study is provided to show the applicability and the feasibility of the proposed approach.

 
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Determinación del error funcional de un prototipo digitalizador 3D utilizando patrones de calibración
Determination of the measurement error of a 3D digitizer prototype using metrological calibration features

Fco. Eugenio López G., Juan Diego Rivas Salinas, Francisco Ramírez Cruz

Resumen
En el presente trabajo se describe una estrategia empleada para calcular el error de ajuste en curvas y superficies seleccionadas del estándar ISO 10360-6 para máquinas de medición y digitalizadores 3D, empleando el criterio de mínimos cuadrados. Se detallan los pasos algebraicos para la determinación de las ecuaciones y algoritmos de cálculo para el caso de una línea recta y un plano, así como también el caso de un círculo y una esfera. Las entidades plano y esfera son utilizadas como objetos patrón para la determinación del error de un prototipo digitalizador desarrollado por los autores. Los resultados encontrados arrojaron un grado de certidumbre aceptable en el digitalizador para algunas aplicaciones.
Abstract
This paper describes a strategy used to calculate the estimation error in curves and surfaces fitting from the ISO 10360-6 standard for measuring machines and 3D digitizers, using the least squares criterion. The algebraic steps for the determination of the equations and calculation algorithms for the line case and a plane are detailed, as well as the case of a circle and a sphere. The plane and sphere entities are used as standard objects for the error estimation of a digitizer prototype developed by the authors. The results found yielded an acceptable degree of certainty in the digitizer for some applications.

 
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Computational Modeling of Direct Steam Generation in Pipes Receiving Concentrated Solar Radiation
Modelación Computacional de la Generación Directa de Vapor en Tuberías que reciben Radiación Solar Concentrada

V.M. Maytorena, J.F. Hinojosa

Abstract
The purpose of this work was to simulate the conditions of direct steam generation in a vertical tube receiving concentrated solar radiation. The modified RPI model was used for the conditions of critical heat flux coupled to a Eulerian two fluid model. The mathematical model was solved with CFD software ANSYS FLUENT v15. The results were validated with experimental data reported in the literature and a parametric study was carried out to determinate the effect of the mass flux, the heat flux incident on the wall and the heat transfer area on: the steam quality, the volumetric fraction and the temperatures of liquid and steam. From the results obtained, it was determined the required conditions to obtain a steam quality of 100%.
Resumen
El propósito de este trabajo fue validar una estrategia numérica capaz de simular condiciones de generación directa de vapor en un tubo vertical. Se utilizó el modelo RPI modificado para condiciones de flujo de calor crítico acoplado a un modelo Euleriano de dos fases, según la bibliografía especializada consultada se seleccionaron los modelos que predijeron los mejores resultados como: lo sitios de nucleación activa, frecuencia y diámetros de desprendimiento de salidas de las burbujas además de los coeficientes de transferencia de calor entre las fases. El modelo matemático se resolvií con el software de CFD ANSYS FLUENT v15. Se validaron los resultados con datos experimentales reportados en la literatura. Se analizó el efecto del flux másico, el flujo de calor incidente en la pared del tubo y el área de transferencia de calor sobre: la fracción volumétrica, la calidad del vapor y las temperaturas del líquido y el vapor. A partir de los resultados obtenidos, se determinaron las condiciones que permiten obtener una calidad del vapor de 100 %.

 
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