fluido magnetorheológico en sistema rotor

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Bienvenidos
Instituto Politécnico Nacional
Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas
U.P.I.I.T.A.
Ingeniería en Mecatrónica
“Experimentación y validación del comportamiento de un fluido
magnetorheológico sobre un sistema mecatrónico rotor-chumacera”
Presentan:
Itzael Cuituny Nieva
José Daniel Pérez Ramírez
David Alan Pulido García
México, D.F., 17 de Mayo de 2012
Asesores
D. en C. Julio Cesar Gómez Mancilla
D. en C. José de Jesús Silva Lomelí
D. en C. Luis Armando Villamar Martínez
Presidente del jurado
M. en C. José Concepción Luna Reséndiz
Profesor titular
M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto
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CONTENIDO:
1. Introducción
2. Objetivos
3. Desarrollo
4. Conclusiones
INTRODUCCIÓN
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Cubierta
Puerto de
inyección de
lubricante
Chumacera
EjePrincipales componentes de una
chumacera con película de fluido
Fluido
Cimentación
Pedestal
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Fluido
magnetorheológico
Fluido MR
Componentes:
• Partículas magnetizables
• Liquido de dispersión
• Surfactante o tensioacitivo
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Fluido MR
• Suspensión de partículas magnetizables de tamaño
submicrométrico.
• 100 nm – 10 μm
• Actúa como un plástico de Bingham
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Fluido MR
Sin campo magnético
Con campo magnético
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OBJETIVOS
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Objetivo general
Efectuar una validación del comportamiento que tiene un fluido
magnetorheológico sobre un sistema mecatrónico rotor-chumacera,
a partir de pruebas experimentales con el equipo proporcionado por
el Laboratorio de Vibraciones y Rotodinámica de la S.E.P.I.E.S.I.M.E.-Zacatenco I.P.N.
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Objetivos particulares
1.- Selección de fluidos magnetorheológicos.
2.- Diseño y manufactura de un sistema mecatrónico rotor-chumacera.
3.- Diseñar y elaborar experimentos con fluidos magnetorheológicos.
4.- Proponer y construir instrumentación.
5.- Elaborar conclusiones.
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Propiedades del fluido
magnetorheológico
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Propiedad
Esfuerzo de cedencia
máximo
Viscosidad dinámica
Tiempo de respuesta
Máxima intensidad de
campo magnético
Densidad
Rango de temperatura
operable
Suministro de energía
Permeabilidad relativa
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Valor típico
50-100 kPa
0.1-1.0 Pa·s
milisegundos
250 kA/m
(limitado por saturación)
3-4 g/cm3
(- 40) - 150 ºC
(limitado por el fluido
portador)
1 – 50V / 0.5 - 2 A
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Dirección
del
fluido MR
Propiedades
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Propiedades
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Proveedores
Fluido MRF – 122 EGH ------- 1 litro $750 USD
Fluido MRF – 132 DGH ------- 1 litro $750 USD
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Pruebas Experimentales
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Pruebas experimentales
Componente
Función
Densidad
(gr/ml)
Porcentaje de
la mezcla
Tóner de
impresora HP
(9 μm)
Aceite vegetal
-
Partícula
ferromagnética
0.55
30 %
Fluido portador
Surfactante
0.837
-
70 %
-
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Pruebas experimentales
Componente
Función
Densidad
(gr/ml)
Porcentaje
de la mezcla
Tóner de
Partícula
impresora HP ferromagnética
0.55
30 %
“Prótesis
(9 μm) de rodilla con pistón magnetorheológico”
Ultra-Chem
SF96-50
Ultra 1088
Fluido
aportador
Surfactante
0.964
67.8 %
1.088
0.2 %
Tween 20
Surfactante
1.1
2%
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Diseño magnético
Concepto magnético
• Circuito magnético
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Ecuaciones características
• Reluctancia
L
R=
mA
• Flujo magnético
NI
f=
R
• Densidad de campo magnético
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B=
f
A
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BOBINA
ACERO 1045
SOPORTE
DE LA
BOBINA
BODOQUE
DENSIDAD
DE FLUJO
MAGNÉTICO
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Circuito magnético
equivalente
Sección transversal de la chumacera
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NI
B1 =
2p trÂ
B2 =
NI
2
2ù
é
p ë( 0.5DC ) - (Cr '+ rs ) û Â
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• Se ratifica que la sedimentación es uno de los parámetros
más difíciles de combatir en los fluidos magnetorheológicos.
Los tiempos de sedimentación en fluidos confeccionados
con las técnicas empleadas son aproximadamente de 72
horas.
• Debido al excesivo precio de las partículas magnéticas, y la
inestabilidad de las mezclas elaboradas respecto a los
avances reportados es más eficiente implementar un fluido
magnetorheológico comercial en éstos sistemas.
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• Sin embargo, el punto anterior no quiere decir que los
experimentos tengan que realizarse forzosamente con un
fluido magnetorheológico comercial.
• Un material magnético blando ha sido seleccionado para
construir la chumacera, debido a que tiene la propiedad de
magnetizarse y desmagnetizarse fácilmente, y a su vez no
retiene el campo magnético aplicado.
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"La Técnica al Servicio de la Patria"
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PREGUNTAS
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Instrumentación
Instrumentación implementada
Caudal de 2.5 - 5450 ml/min.
Velocidad de salida de 50 - 5000 r.p.m.
Micro-bomba
Cole-Parmer
Rango• de
viscosidad dinámica
de 2e-04 - 1.5 Pa·s.
Altura x Ancho x Profundidad= 127 x 178 x 178 mm.
Peso de 3.6 kgf .
Corriente máxima de 2.3 A.
Voltaje AC de 50 o 60 Hz.
Motor eléctrico de C.D. de 0.07 hp, rango de voltaje de 0 - 90 V.C.D y
corriente consumida de 8 A.
Máxima Presión Diferencial de 5.6 Bar.
Máxima Presión en el sistema de 21 Bar.
Control manual de velocidad con un potenciómetro de 250 kΩ. 38
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Instrumentación implementada
• Circuito de control para la micro-bomba
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Instrumentación implementada
• Sensores de proximidad 3300 XL NSv
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1.- Bomba para fluido
2.- Chumacera híbrida
3.- Buje de bronce
4.- Soporte para sensores de
proximidad
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