1 Bienvenidos

2 Instituto Politécnico Nacional Ingeniería en MecatrónicaUnidad 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

3 Asesores Presidente del jurado Profesor titularD. 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

4 CONTENIDO: Introducción Objetivos Desarrollo Conclusiones

5 Introducción UPIITA - IPN

6 Principales componentes de una chumacera con película de fluidoCubierta Fluido Eje Chumacera Puerto de inyección de lubricante Cimentación Pedestal Principales componentes de una chumacera con película de fluido

7 Fluido magnetorheológico

8 Fluido MR Componentes: Partículas magnetizables Liquido de dispersiónSurfactante o tensioacitivo UPIITA - IPN

9 Fluido MR Suspensión de partículas magnetizables de tamaño submicrométrico. 100 nm – 10 μm Actúa como un plástico de Bingham UPIITA - IPN

10 Fluido MR Sin campo magnético Con campo magnético UPIITA - IPN

11 Objetivos UPIITA - IPN

12 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.

13 Objetivos particulares1.- 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.

14 Propiedades del fluido magnetorheológicoUPIITA - IPN

15 Esfuerzo de cedencia máximo 50-100 kPa Viscosidad dinámica Propiedad Valor típico Esfuerzo de cedencia máximo kPa Viscosidad dinámica Pa·s Tiempo de respuesta milisegundos Máxima intensidad de campo magnético 250 kA/m (limitado por saturación) Densidad 3-4 g/cm3 Rango de temperatura operable (- 40) ºC (limitado por el fluido portador) Suministro de energía 1 – 50V / A Permeabilidad relativa 5 - 9 UPIITA - IPN

16 Dirección del fluido MR Propiedades UPIITA - IPN

17 Propiedades UPIITA - IPN

18 Proveedores Fluido MRF – 122 EGH ------- 1 litro $750 USDFluido MRF – 132 DGH litro $750 USD UPIITA - IPN

19 Pruebas ExperimentalesUPIITA - IPN

20 Pruebas experimentalesComponente Función Densidad (gr/ml) Porcentaje de la mezcla Tóner de impresora HP (9 μm) Partícula ferromagnética 0.55 30 % Aceite vegetal Fluido portador 0.837 70 % - Surfactante UPIITA - IPN

21 Pruebas experimentalesComponente Función Densidad (gr/ml) Porcentaje de la mezcla Tóner de impresora HP (9 μm) Partícula ferromagnética 0.55 30 % Ultra-Chem SF96-50 Fluido aportador 0.964 67.8 % Ultra 1088 Surfactante 1.088 0.2 % Tween 20 1.1 2 % “Prótesis de rodilla con pistón magnetorheológico” UPIITA - IPN

22 Diseño magnético

23 Concepto magnético Circuito magnético UPIITA - IPN

24 Ecuaciones característicasReluctancia Flujo magnético Densidad de campo magnético UPIITA - IPN

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27 BOBINA ACERO 1045 SOPORTE DE LA BOBINA BODOQUE DENSIDAD DE FLUJOMAGNÉTICO UPIITA - IPN

28 Circuito magnético equivalente Sección transversal de la chumacera

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32 4.-Conclusiones

33 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. UPIITA - IPN

34 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. UPIITA - IPN

35 Gracias por su atención"La Técnica al Servicio de la Patria"

36 PREGUNTAS UPIITA - IPN

37 Instrumentación

38 Instrumentación implementadaCaudal de ml/min. Velocidad de salida de r.p.m. Rango de viscosidad dinámica de 2e 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 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. Micro-bomba Cole-Parmer UPIITA - IPN

39 Instrumentación implementadaCircuito de control para la micro-bomba UPIITA - IPN

40 Instrumentación implementadaSensores de proximidad 3300 XL NSv UPIITA - IPN

41 1.- Bomba para fluido 2.- Chumacera híbrida 3.- Buje de bronce 4.- Soporte para sensores de proximidad

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