Profesor Cerda finaliza Fondecyt que introdujo características inteligentes en descansos hidrodinámicos

El proyecto exploró la integración de la mecatrónica en las máquinas rotativas de alta velocidad.

28.12.2018

“Implementation of an active lubrication system in industrial leading edge groove tilting pad journal bearings” es el nombre del proyecto FONDECYT de Iniciación, que buscaba implementar un sistema de lubricación activa en descansos hidrodinámicos de segmentos (tilting pad) en configuración “leading edge groove”.

Es así como la investigación del profesor Dr. Alejandro Cerda Varela buscó conjugar elementos clásicos del diseño de máquinas con los conceptos modernos de mecatrónica y control activo de vibraciones.

Para conocer más sobre la investigación desarrollada entre el 2016 y 2018, y su eventual aporte a la industria, conversamos con el profesor a cargo.

¿Cuál era el objetivo del proyecto?

El proyecto buscaba introducir características inteligentes en descansos hidrodinámicos de segmentos, elementos de uso común en la maquinaria rotatoria de grandes dimensiones. Específicamente, se investigó la factibilidad de emplearlos como actuadores, vale decir, como elementos que puedan introducir fuerzas controlables sobre la máquina. Para ello, la idea fue modificar en forma activa el flujo y presión de aceite que llega a la cavidad de suministro de aceite (“leading edge groove”) de cada segmento mediante una servoválvula.

¿Cuáles fueron los resultados?

Después de tres años de trabajo, se validó la hipótesis inicial, es decir, se pudo comprobar mediante simulaciones numéricas y ensayos experimentales que estos descansos pueden ser empleados como actuadores para aplicar fuerzas controlables sobre un rotor.

A nivel formal, el proyecto ha generado dos publicaciones ISI Q1 más una en preparación, una publicación para la conferencia internacional SIRM (a presentarse en febrero 2019 en Copenhague, Dinamarca) y una tesis de pregrado, desarrollada por el memorista Cristóbal Ponce Salazar. Junto con esto, se ha establecido un vínculo de trabajo entre la EIM PUCV y el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU-MEK).

Como resultados asociados, se generó y validó experimentalmente una herramienta de simulación numérica en FORTRAN 95 que permite predecir el comportamiento de estos descansos antes de fabricarlos. Por otro lado, se construyó e implementó un banco de pruebas en la EIM PUCV que representa a escala reducida una aplicación industrial, vale decir, un rotor soportado por descansos del tipo estudiado.

¿Tiene posibilidades de aplicación en la industria?

En base a los resultados del proyecto, puede plantearse que cualquiera de los muchos rotores industriales montados en descansos de segmentos con “leading edge groove” puede modificarse para introducir el sistema estudiado en este proyecto.

Esto implicaría que esos rotores podrían operarse aplicando fuerzas controlables sobre ellos mientras giran, permitiendo realizar pruebas dinámicas “in-situ” y control activo de vibraciones. La funcionalidad en ese sentido sería similar a lo que se logra con un descanso de tipo magnético, pero con menor costo y mayor facilidad de introducción en la máquina.

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