FRSN - Ciencia y tecnología

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Ajuste de curvas utilizando un recurso educativo digital de diseño propio
(Universidad Naconal de Entre Rios, 2023-08-06) Caligaris, Marta Graciela; Rodríguez, Georgina Beatriz; Laugero, Lorena Fernanda
En Ingeniería, es común que ciertos experimentos produzcan un conjunto de puntos y que sea necesario estimar el valor de un punto entre estos valores discretos o realizar una predicción. Ante este tipo de situaciones, se recurre a lo que se denomina ajuste de curvas. Uno de los métodos utilizados es el de mínimos cuadrados. Con el objetivo de que el estudiante utilice este método, centrándose en la resolución de los problemas que se le proponen y no en la realización de tediosos cálculos, se diseñó un recurso educativo digital. El objetivo principal de este trabajo es mostrar el recurso diseñado y la secuencia didáctica que se elaboró y aplicó en el curso de Análisis Numérico de la carrera Ingeniería Electrónica de la Facultad Regional San Nicolás. También se presentan los resultados de una encuesta realizada a los alumnos sobre el uso de este tipo de recursos durante su aprendizaje.
¿Los alumnos comunican efectivamente lo que saben?
(2018-09-01) Caligaris, Marta Graciela; Schivo, Maria Elena; Romiti, Maria Rosa
El Consejo Federal de Decanos de Ingeniería de la República Argentina (CONFEDI) ha detallado las competencias que deberá desarrollar el ingeniero argentino en las distintas etapas de aprendizaje. Los ingenieros deben ser capaces de utilizar y articular de manera eficaz las representaciones externas necesarias para comunicar ideas matemáticas: el lenguaje hablado, símbolos escritos, dibujos u objetos físicos. Se propuso como objetivo de este trabajo analizar si los ingresantes a primer año de Ingeniería Electrónica e Industrial de la Facultad Regional San Nicolás, dependiente de la Universidad Tecnológica Nacional (FRSN-UTN), pueden comunicar un enunciado, resultado o texto matemático considerando tres registros de representación: el lenguaje natural, el simbólico y el gráfico. Para que el contenido a comunicar no sea obstáculo, se valoró el desempeño de los estudiantes mediante un cuestionario que involucraba conceptos simples ya abordados en la escuela media y en el curso introductorio a la FRSN-UTN. También se establecieron categorías de errores comunes de comunicación en los distintos registros de representación. Se pudo concluir que, en las diferentes especialidades, el desempeño en la comunicación en los registros natural y simbólico es el que muestra mayor cantidad de resultados insatisfactorios, mientras que en el gráfico se alcanza el mayor número de resultados parcialmente satisfactorios.
Análisis comparativo de discos de arado
(Universidad Tecnológica Nacional, 2023-09-14) Delpupo, Maria Noelia; Mansilla, Graciela Analía
Los aceros hipoeutectoides que tienen al boro como uno de los principales constituyentes evidencian incremento en la templabilidad al retardar la nucleación de ferrita proeutectoide en los límites de grano austenítico. Sin embargo, la influencia en la templabilidad además varía sustancialmente con el contenido de carbono. Tal como sucede con el carbono, el boro es soluble sólo a escala atómica en la red del hierro y si bien, han requerido una evolución histórica en su conocimiento con el tiempo, éstos continúan siendo tema de estudio debido a su relativo bajo coste de fabricación, bajo precio en el mercado internacional y sus posibles aplicaciones industriales. Particularmente se emplean en herramientas que requieren alta resistencia al desgaste y corrosión como por ejemplo, en la industria agropecuaria argentina. El objetivo de este trabajo es analizar la microestructura de muestras de aceros Aceros AISI 15B30l, su dureza y comportamiento mecánico sometido a tracción, utilizado en el proceso de conformado de discos de arados y sembradoras. Esto permitirá, posteriormente comparar los resultados de la resistencia al desgaste y corrosión de piezas en servicio.
Análisis comparativo de dos compuestos de matriz metálica reforzada aplicados como recubrimientos duros
(Universidad Tecnológica Nacional, 2022-11-04) García Díaz, Carolina; Brandaleze, Elena; Benavidez, Edgardo; García, José Luis
Las aleaciones de matriz metálica base Fe se utilizan ampliamente en la ingeniería de superficies para proporcionar resistencia al desgaste de componentes cuyas superficies están sujetas a condiciones tribológicas severas. La dureza y la resistencia al desgaste de los recubrimientos se consiguen mediante la formación o el agregado de fases duras. El refuerzo de la matriz metálica con partículas duras como carburos metálicos o cementados, le confieren al material un aumento notable de la dureza y una mejora en el comportamiento al desgaste. Cuando existe presencia de estas partículas duras en estas aleaciones, el material se puede clasificar como “compuesto de matriz metálica reforzada con partículas” (CMMRP). En el presente trabajo se comparan los parámetros de deposición, la microestructura resultante, la microdureza y dureza de dos CMMRP, uno comercial (denominado aleación 0) y otro de formulación propia (aleación 1). Ambos CMMRP fueron depositados y consolidados a alta temperatura sobre un sustrato de acero. De los materiales de partida se analizó la distribución de tamaños de partículas (DTP) y las fases cristalográficas presentes por difracción de rayos X (DRX). La microestructura desarrollada en el sistema capa-sustrato fue observada por microscopía óptica. De acuerdo con las mediciones de dureza y microdureza, se concluye que las aleaciones presentan valores de un mismo orden y por lo tanto se podría esperar un rendimiento similar durante su uso.
Análisis de competencias matemáticas y errores en la resolución de problemas de límites
(AJEA - Universidad Tecnológica Nacional, 2024-12-05) Laugero, Lorena Fernanda; Rodríguez, Georgina Beatriz; Bertero, Gabriel Alejandro; González, María Celeste
Los ingenieros, en su ámbito laboral, se enfrentan a problemas complejos a los que se les debe encontrar soluciones efectivas y eficientes. Por esta razón, la resolución de problemas es una competencia fundamental a desarrollar en los estudiantes de estas carreras. El objetivo de este trabajo es mostrar la experiencia realizada en la materia Análisis Matemático I de la especialidad Ingeniería Electrónica de la Facultad Regional San Nicolás. En ella, se identificaron las competencias matemáticas que presentan los alumnos y se determinó cuáles son los errores más frecuentes que cometen al resolver problemas de límites de funciones reales de una variable real. Los resultados obtenidos demuestran que los alumnos presentan dificultades cuando se enfrentan a problemas no rutinarios. En cuanto a los tipos de errores, se pudo establecer que los más frecuentes están relacionados con el trabajo algebraico básico, es decir, errores de tipo técnicos.
Análisis de la comunicación en matemática mediante una rúbrica diseñada ad hoc
(AJEA Universidad Tecnológica Nacional, 2023-12-15) Caligaris, Marta Graciela; Rodríguez, Georgina Beatriz; Favieri, Adriana Gladys; Martín , Milton Tadeo; Maggiolini, Lucas Matías
En este trabajo se presenta la aplicación de una rúbrica diseñada específicamente para evaluar la comunicación en matemática en carreras de ingeniería en la Universidad Tecnológica Nacional. Esta iniciativa forma parte de un proyecto de investigación centrado en la educación en ingeniería, en colaboración con las sedes regionales de San Nicolás, Paraná y Haedo. La rúbrica desarrollada ofrece una descripción detallada de los criterios de evaluación y los niveles de desempeño esperados en la evaluación de ejercicios donde los estudiantes deben expresar sus ideas de forma escrita, abarcando diversos aspectos de la comunicación matemática. En este artículo, se presentan los resultados obtenidos en el contexto de las asignaturas de Análisis Numérico y Cálculo Avanzado (FRSN), y Análisis Matemático I y II (FRP).
Análisis de la oxidación de ladrillos refractarios de magnesia-carbono en el rango 600-1000ºC
(Universidad Nacional de La Plata, 2022-11-18) Benavidez, Edgardo; Lagorio, Yamila; Ponte, Ricardo
Para el presente trabajo los autores han diseñado una termobalanza que permite monitorear, en atmósfera normal, la pérdida/ganancia de masa de muestras sólidas (en el orden de las centenas de gramos) en función de la temperatura y el tiempo. Para la puesta a punto del equipo se realizaron mediciones sobre dos tipos de refractarios comerciales de MgO-C, denominados LMC-1 y LMC-2, con carbono residual (según hoja técnica) de 14,0 % en peso y mayor a 7 % en peso, respectivamente. A partir de muestras obtenidas de los ladrillos de MgO-C se realizó una caracterización física y microestructural de los materiales estudiados. Los resultados obtenidos con el equipo de TG diseñado concuerdan con los resultados obtenidos en el ensayo de calcinación y ATD-TG. La ventaja de este equipo es que permite medir variaciones de masa en muestras más representativas de materiales refractarios de uso industrial (de hasta 200 g) que las muestras en polvo de los equipos tradicionales de ATD-TG (del orden de los mg).
Análisis de la pureza y del tamaño de grano de agregados de magnesia en la resistencia a la corrosión de ladrillos MgO-C
(Universidad de la República Uruguay, 2023-04-21) Lagorio, Yamila; Benavidez, Edgardo; Vernilli, Fernando
El presente trabajo tiene como objetivo estudiar la degradación química de ladrillos de MgO-C por el ataque de una escoria de acería. Para esto se conformaron tres ladrillos, identificados como A, B y C, los cuales fueron formulados a partir de magnesia (MgO) de calidad electrofundida, carbono (grafito), antioxidantes (aluminio y silicio) y ligantes (resinas fenólicas). En la composición de los ladrillos solamente se modificó la calidad (pureza y tamaño de grano) de la magnesia, permaneciendo constante el resto de sus componentes. Los ladrillos, de dimensiones: 229 x 152 x 76 mm3, fueron conformados por prensado uniaxial a 135 MPa. A través del método de inmersión, se determinaron: las densidades y porosidades aparente y real de los ladrillos conformados. El análisis estructural de los ladrillos se completa con la identificación de las fases cristalinas presentes empleando la técnica de difracción de rayos X (DRX).
Un análisis de la tasa de aprobación en análisis numérico y cálculo avanzado en Ingeniería Industrial
(2018-07-01) Rodríguez, Georgina; Laugero, Lorena Fernanda; Cabo, Natalia
En el año 2017 entró en vigencia en la Universidad Tecnológica Nacional un nuevo reglamento de estudios, dado por la Ordenanza 1549. Entre los cambios más importantes se encuentran la aprobación directa de las asignaturas, la exigencia de evaluación continua y el cambio de escala de notas, elevando la nota de aprobación mínima a seis (en una escala de 0 a 10). Se presenta en este trabajo un análisis de los resultados de aprobación de la asignatura Análisis Numérico y Cálculo Avanzado de Ingeniería Industrial de la Facultad Regional San Nicolás, UTN, luego del primer año de aplicación de este nuevo reglamento de estudios. Se comparan los resultados obtenidos desde el año 2012, año en que se comenzó a ofrecer la aprobación directa como optativa en la asignatura. Se puede concluir que la aplicación del nuevo reglamento, junto con innovaciones en las estrategias de enseñanza, dieron buenos resultados.
Análisis de las impurezas y el tamaño de grano en partículas de magnesia electrofundida sobre el comportamiento de refractarios MgO-C
(Universidad Nacional de Rosario, 2019-10-01) Lagorio, Yamila; Gass, Sebastián; Benavidez, Edgardo
El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el comportamiento de ladrillos de MgO-C conformados con magnesia electrofundida de distintas calidades. Para esto se conformaron tres ladrillos, identificados como EF1, EF2 y EF3, los cuales fueron formulados con un contenido de MgO del 90% (de calidad electrofundida) y 8,2% de material carbonoso, difiriendo en la pureza, distribución granulométrica y tamaño de grano de las partículas de magnesia.
Análisis de las propiedades de ladrillos cerámicos alivianados obtenidos a partir de arcilla y agregados de diversos residuos agroindustriales.
(AACINI. Revista Internacional de Ingeniería Industrial, 2024-11-24) Pelozo, Gisela; Quaranta, Nancy Esther; Caligaris, Marta Graciela
Numerosas investigaciones fueron realizadas incorporando diversos residuos agroindustriales a mezclas arcillosas, con el fin de producir materiales cerámicos alivianados. En este trabajo se han analizado algunos de estos estudios, tomando como partida aquellos que se desarrollaron en las mismas condiciones experimentales, de tal forma que las variables a analizar son las densidades de las biomasas, y el porcentaje de residuo adicionado. Los descartes biomásicos seleccionados son cáscaras de maní, cáscaras de pistacho, carozos de aceitunas, marlos de maíz, entre otros. La caracterización de estos materiales se realizó con diversas técnicas. Los diagramas de XRD presentan en todos los casos los picos característicos de la porción cristalina de la celulosa. Por su parte los estudios de comportamiento térmico muestran picos exotérmicos correspondientes a los procesos de combustión-descomposición de los biopolímeros presentes. Se han estudiado las propiedades y características de los productos cerámicos obtenidos, pudiéndose observar que, en todos los casos, para contenidos de hasta 10% de material residual, se cumplen los requerimientos del mercado para este tipo de ladrillos. Además, un análisis detallado de la forma y tamaño de los poros producidos en las muestras ha conducido a establecer una importante relación con las características de las partículas de biomasas agregadas.
ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS DE PROCESOS DE CORROSIÓN DE ACEROS AL BORO
(Universidad Tecnológica Nacional., 2024-08-09) Delpupo, María Noelia; Herasimovich , Jazmin; Mansilla, Graciela Analía
Los aceros al boro son utilizados en la industria del agro por su resistencia al desgaste y a la corrosión atmosférica, como por ejemplo en las herramientas de las sembradoras y discos de arados. El acero resistente a la intemperie forma una capa adherente y protectora durante una exposición prolongada a la atmósfera, reduciendo así la tasa de corrosión. En general, los productos de corrosión se forman en tres etapas que se diferencian entre sí. En cuanto a las principales fases que constituyen las capas de óxido, tales como la lepidocrocita y la goethita. Estos productos formados sobre el acero por la corrosión atmosférica han sido investigados por diversos autores debido a que tienen la capacidad de cambiar, y generalmente mejorar, la resistencia a la corrosión atmosférica del acero. En este sentido, la goetita α-FeOOH es una fase no reactiva con la capacidad protectora más importante. Una de las metodologías más efectiva de medición y análisis es la técnica de difracción de rayos X. El objetivo de este trabajo es analizar, a través de la técnica de difracción de Rayos X, los productos de corrosión obtenidos sobre muestras de discos de arados Aceros AISI 15B30l sometidos al proceso de corrosión de cámara de niebla salina. Las fases de los productos de corrosión obtenidos varían respecto a los procesos de obtención diferentes de muestras de arados. Asimismo, la fase lepidocrocita FeO(OH), asociada a una mayor velocidad de corrosión, es la fase que se encuentra en mayor proporción en ambas muestras.
Análisis de rotores por el método de la matriz de transferencia usando el modelo de eje con distribución continúa de masa o el de viga ideal
(2018-10-12) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas Eduardo
La dinámica de rotores es el estudio del comportamiento de dichos elementos en funcionamiento. Incluye la determinación de velocidades críticas y formas modales, condiciones de inestabilidad, respuesta a la desalineación, etc. Esos fenómenos se pueden estudiar experimentalmente o numéricamente. Una herramienta de modelado numérico es el Método de la Matriz de Transferencia, que se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados adecuados, empleando poca capacidad de cálculo y sin la necesidad de tener un modelo sólido. Consiste en dividir el rotor en tramos de eje llamados campos. Los acuerdos entre tramos de ejes, los cambios de sección, soportes y rodetes, son llamados estaciones. Para cada campo o estación se plantea una matriz de transferencia que relaciona desplazamientos y esfuerzos a ambos lados del elemento. Finalmente, con estas matrices se arma una matriz que representa el rotor completo. Para la obtención de las matrices de campos existen, dos corrientes claramente diferenciadas, mientras algunos autores usan un modelo de distribución continua de masa y ecuaciones continuas de movimiento para obtener la matriz de transferencia, otros, en cambio, adoptan el modelo de viga ideal que responde a la formulación de Euler-Bernoulli, llegando generalmente a matrices de campo más simples. Aun cuando existen numerosos trabajos que emplean una de las dos variantes, existen pocos trabajos donde se comparen ambas formulaciones. Es por ello que en este trabajo se analiza la literatura específica y se modelan algunos rotores simples siguiendo ambos caminos, con el propósito de entender cuando es más conveniente usar una u otra. En general el modelo de viga continua es más complejo de programar que el de viga ideal, no obstante, esa complejidad se ve compensada a la hora de modelar algunos defectos.
Análisis de variaciones de las velocidades críticas de un rotor producto de cambios de rigidez de los cojinetes
(2016-10-07) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas Eduardo
Las turbomáquinas modernas logran elevadas potencias de generación con menores dimensiones físicas respecto de sus predecesoras, esto implica que deben funcionar en condiciones donde los rotores se comportan como rotores flexibles y superan dos o más de sus velocidades críticas. Es por ello que el conocimiento de dichas velocidades es fundamental para su diseño, operación y mantenimiento. Las velocidades críticas se relacionan con la distribución de masas del rotor, con su rigidez, con la rigidez de los cojinetes y pedestales. En este trabajo se analiza, como se comportan las velocidades críticas de un rotor real de una turbina de una central de generación, ante la variación de las propiedades de rigidez de sus cojinetes. Se utiliza el método de la matriz de transferencia para determinación numérica de formas modales y frecuencias críticas de un rotor. Dicho método es de sencilla aplicación, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados adecuados, empleando poca capacidad de cálculo y sin la necesidad de tener un modelo sólido del equipo. Además, es un método probado en la bibliografía del tema. Las características del cojinete se estiman a partir de las dimensiones de los elementos que interactúan, de las propiedades físicas del lubricante y de los elementos mecánicos en contacto, empleando modelos y datos obtenidos de la literatura. Finalmente, los resultados se utilizan para estudiar cómo, ante pequeñas variaciones de alineación y de temperatura del lubricante, se producen variaciones de las velocidades críticas del equipo real una vez en funcionamiento. A partir de ello se pueden comprender mejor ciertas diferencias que existen en las respuestas dinámicas de un par de equipos idénticos.
Análisis del diseño de un rotor de laboratorio usando Ansys
(2017-05-18) Palmieri, Fernando; Palmieri, Marcos
La enseñanza de la ingeniería en la argentina se encuentra ante nuevos desafíos producto del avance de la disciplina misma, de la transformación de los estudiantes y de las exigencias que imponen los procesos de acreditación de carreras. Uno de los principales desafíos es desarrollar investigación de calidad que impulse la creación de nuevos conocimientos y el avance de la tecnología a nivel nacional. Otro desafío importante es incrementar el número de experiencias prácticas de laboratorio que los estudiantes realizan en el transcurso de su carrera para mejorar el proceso de enseñanza y la comprensión de los temas. Para lograr estos propósitos se debe contar con equipamiento de laboratorio apropiado. En la Facultad Regional San Nicolás de la Universidad Tecnológica Nacional hace algunos años viene desarrollándose un grupo de investigación en el área de Vibraciones Mecánicas que específicamente se ha dedicado a estudiar fenómenos de dinámica de rotores. En este trabajo se describe el análisis por elementos finitos realizado sobre el diseño del rotor de pruebas desarrollado para dotar a este grupo de una herramienta para poder realizar experiencias de laboratorio vinculadas a su área de estudio y también para poder realizar experiencias con los estudiantes de las asignaturas mecánica Racional y Mantenimiento. El diseño de rotor de pruebas logrado está pensado para realizar experiencias relacionadas con problemas de balanceo, alineación, rigidez de pedestales y lubricación, en un mismo equipo, permitiendo analizar una amplia variedad de problemas de dinámica de rotores en forma experimental con fines científicos y didácticos.
Análisis estructural de bogie en tanque cisterna semirremolque
(2016-10-07) Domínguez, Cristian Pablo; Salafia, Julián; Hormazabal, Pablo; García, Bruno; Franco, Neoren Germán; Giordano, Walter Fabián; Paz, Rodrigo Rafael
El Grupo de Estudio en Mecánica Computacional (GEMeCo) del Departamento Mecánica de la Facultad Regional San Nicolás dependiente de la Universidad Tecnológica Nacional mediante convenio de cooperación mutua con la empresa “Tanques Fangio SA”, dedicada a la fabricación de vehículos de carga para el transporte de combustibles líquidos; tomó como objetivo de trabajo evaluar el comportamiento de la estructura del bogie en tanque cisterna semirremolque. Un equipo de trabajo de profesionales e investigadores de ambas instituciones, dan forma a este proyecto, que es fruto de trabajos sistemáticos basados en los conocimientos existentes, derivados de la experiencia práctica, aplicadas a necesidades locales de mejora de los bogies ya existentes. Se estudia el diseño actual estimando los esfuerzos internos a los cuales se encuentran sometidos los distintos componentes, rediseñando, de ser necesario, piezas del equipo; a partir de una relación favorable costo beneficio. El trabajo se inició analizando la información brindada por la empresa, la experiencia desarrollada por ésta y la búsqueda bibliográfica. Se procedió al análisis de cargas estáticas de la estructura, separando el bogie de sus componentes secundarios, y considerando la carga máxima transportada por el semirremolque. La modelización y el mallado tridimensional permitieron estimar los esfuerzos internos a los cuales se encuentran sometidos los distintos componentes, mediante la simulación por cálculo de elementos finitos. El procesamiento y la obtención gráfica de resultados permitieron verificar que los valores de tensión se encuentran dentro de los límites permisibles.
Análisis estructural de dispositivos traseros de protección (paragolpes) de semirremolques, fabricados en aleación de aluminio
(2018-09-14) Domínguez, Cristian Pablo; Inzeo, Facundo; García, Bruno; Franco, Neoren Germán; Giordano, Walter Fabián; Arrien, Patricio
El presente trabajo se centra en el estudio del comportamiento estructural de los dispositivos traseros de protección (paragolpes) de los tanques semirremolques pertenecientes a la categoría O4, diseñados por la empresa Tanques Fangio S.A. de la ciudad de Pergamino, con la cual, la UTN Facultad Regional San Nicolás presenta un convenio de cooperación mutua. Este estudio es logrado mediante la utilización de las herramientas de software CAD/CAE y la aplicación de los requerimientos y métodos de ensayo de elementos de protección de vehículos, establecidos en la norma IRAM/AITA 10260:2015. El objetivo del estudio radica fundamentalmente en la verificación de los requerimientos establecidos por la normativa citada y en propuestas de eventuales modificaciones. Inicialmente se procedió a la interpretación de la normativa vigente, su aplicación en el diseño y la modelización 3D del mismo; luego se realizó la discretización (mallado) y aplicación de las condiciones de borde en los modelos; posteriormente mediante el análisis de elementos finitos (FEM), se obtuvieron los valores máximos de tensiones y deformaciones en los distintos modelos estáticos estudiados, registrándose los resultados y conclusiones más relevantes.
Análisis estructural de tanque cisterna semirremolque fabricado en aleación de aluminio para transporte de combustible líquidos
(2016-03-31) Domínguez, Cristian Pablo; Hormazabal, Pablo; García, Bruno; Franco, Neoren Germán; Giordano, Walter Fabián; Paz, Rodrigo Rafael
En este trabajo se estudia el comportamiento estructural de un tanque cisterna semirremolque de aleación de aluminio, fabricado por la firma Tanques Fangio S.A. de la ciudad de Pergamino, provincia de Buenos Aires. Mediante modelización y análisis a través del método de elementos finitos (FEM), se estudia el diseño ‘A’ (modelo clásico), para compararlo luego con un diseño ‘B’ (modelo americano). En ambos casos se estiman los esfuerzos estáticos internos a los cuales se encuentran sometidos los distintos componentes de la estructura del tanque semirremolque, respetando las cargas impuestas por las especificaciones DOT. La modelización, discretización tridimensional y cálculo FEM permiten abordar a los valores de tensiones y deformaciones presentes en ambos modelos. Se concluye que el modelo ‘B’ presenta mejor comportamiento estructural lográndose una mejor relación costo-beneficio.
Análisis mediante el método de la matriz de transferencia de turbogenerador de energía eléctrica
(2021-09-17) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas Eduardo
La dinámica de los rotores se emplea, entre otras aplicaciones, para estudiar la respuesta en funcionamiento de las modernas turbo-máquinas de generación eléctrica, es decir, sus vibraciones y orbitas, así como la respuesta en vibración a distintos desperfectos. En la literatura se proponen varios métodos numéricos para el análisis de rotores, entre ellos, el método de la matriz de transferencia, que es uno de los métodos de más amplio desarrollo. El mismo, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados empleando relativamente poca capacidad de cálculo. Actualmente hay enfoques que emplean el método de los elementos finitos con el mismo objetivo, pero este implica una matemática y una programación más compleja y mayor capacidad de cálculo. En este trabajo se emplea el método de la matriz de trasferencia para analizar la respuesta de un rotor de un turbogenerador de una central termoeléctrica del país. Este equipo presentaba serios problemas de vibraciones al aproximarse a la velocidad de régimen y había sido sometido a varios intentos de balanceo sin resultados adecuados. A partir de las mediciones sobre el equipo y los datos numéricos obtenidos se pudo determinar que el equipo funciona cerca de la tercera velocidad crítica y también se pudo aproximar la respuesta a los efectos de desbalanceo.
Análisis modal y balanceo de un turbogenerador de energía eléctrica
(2013-11-14) Palmieri, Fernando; Violante, Luis Darío; Klempnow, Andreas Eduardo
El estudio de la dinámica de los rotores y la determinación de las velocidades críticas es un tema de constante desarrollo en la mecánica. El mismo cobra fundamental importancia en las modernas turbo-máquinas, ya sea, a la hora de realizar un diseño adecuado, o al momento de realizar el análisis de la respuesta en funcionamiento, es decir, sus vibraciones y orbitas. Esto se debe principalmente a que, al reducir el peso de las máquinas e incrementar su potencia, estas generalmente, trabajan por encima de alguna de sus velocidades críticas. A la hora de equilibrar este tipo de rotores se puede tomar dos aproximaciones distintas: el balaceo por coeficientes de influencia y el balanceo modal. El primero requiere de un gran número de datos para lograr un buen resultado, el segundo en cambio, requiere el conocimiento previo de las formas modales y velocidades críticas. Estos datos se pueden obtener por medición o por modelos matemáticos. El método de la matriz de transferencia es uno de los métodos propuestos en la bibliografía para la determinación de las formas modales y las frecuencias críticas de un rotor. El mismo es de sencilla aplicación, se basa íntegramente en ecuaciones de la mecánica clásica y permite obtener resultados empleando relativamente poca capacidad de cálculo. Actualmente hay enfoques que emplean el método de los elementos finitos con el mismo objetivo, pero este implica una matemática y una programación más compleja y mayor capacidad de cálculo. En este trabajo se emplea el método de la matriz de trasferencia para determinar las formas modales y velocidades críticas del rotor de un turbogenerador de una central termoeléctrica del país. Este equipo presentaba serios problemas de vibraciones al aproximarse a la velocidad de régimen y había sido sometido a varios intentos de balanceo sin resultados adecuados. Los datos de formas modales se emplean para la estimación de pesos de prueba mediante el método de balanceo modal. Para realizar la intervención se ha desarrollado un software donde se implementaron rutinas de estimación de formas modales y de balanceo modal. El programa presenta una interface simple e intuitiva para que el analista de vibraciones o el diseñador mecánico lo puedan emplear fácilmente y ha sido validado en trabajos previos. A partir de las mediciones y los datos obtenidos del programa se pudo determinar que el equipo funciona demasiado cerca de la tercera velocidad crítica y esta es, posiblemente, la razón que vuelve infructuosos los procedimientos de balanceo convencionales. Se determinaron los pesos de corrección por el método de balanceo modal y se analiza la situación de compromiso lograda en el rotor real tras la última intervención.