Diseño y simulación de una cortadora de materiales del tipo waterjet para uso industrial

Abrasive WaterJet Cutting (AWJ) is a modern technology that has the ability to cut any type of material without producing thermally affected areas (ZATs) as no heat input is generated during it. This project shows and studies, through computational fluid dynamics (CFD), the behavior of water and abr...

Full description

Autores:
Alba Gómez, Juan Felipe
Aguirre Rodríguez, Carlos Andrés
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad Santo Tomás
Repositorio:
Repositorio Institucional USTA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.usta.edu.co:11634/26854
Acceso en línea:
http://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/ingeniomagno/article/view/1905
http://hdl.handle.net/11634/26854
Palabra clave:
AWJ
waterjet cutting
computational fluid dynamics CFD
mechanical design
AWJ
corte por chorro de agua
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diseño mecánico
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corte de jato de água
CFD da dinâmica do fluido computational
design mecânico
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description Abrasive WaterJet Cutting (AWJ) is a modern technology that has the ability to cut any type of material without producing thermally affected areas (ZATs) as no heat input is generated during it. This project shows and studies, through computational fluid dynamics (CFD), the behavior of water and abrasive particles used for this type of cuts in machine design, in order to demonstrate the feasibility of the proposed design. This analysis uses the k- s turbulenceεmodel, since before other models, it is better coupled to the fenorless to evaluate and generates a lower consumption of computational resources; as well, the configuration of a mixture fluid and the creation of a solid drag and impact particle is performed. For the design of the waterjet, multiple commercial parts and articles related to the theme were examined, in order to select the appropriate measurements and materials, relying on standardized parts that are easily obtained with suppliers and companies mostly domestic manufacturers, in order to create a machine that responds to the needs of the country's small and medium-sized industries. This study demonstrates the feasibility of the design of the sustained cutting machine with different types of hydraulic calculations specific to this type of hydraulic machines, reaching optimal fluid speeds that manage to accelerate the particle sufficiently according to previous research and optimal working behavior during simulations performed under a test of different variables using the characteristics of the material closest to the abrasive used in this type of cuts, the granate.  
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For the design of the waterjet, multiple commercial parts and articles related to the theme were examined, in order to select the appropriate measurements and materials, relying on standardized parts that are easily obtained with suppliers and companies mostly domestic manufacturers, in order to create a machine that responds to the needs of the country's small and medium-sized industries. This study demonstrates the feasibility of the design of the sustained cutting machine with different types of hydraulic calculations specific to this type of hydraulic machines, reaching optimal fluid speeds that manage to accelerate the particle sufficiently according to previous research and optimal working behavior during simulations performed under a test of different variables using the characteristics of the material closest to the abrasive used in this type of cuts, the granate.  El corte por chorro de agua abrasivo (AWJ) es una tecnología moderna que tiene la capacidad de cortar cualquier tipo de material sin producir zonas afectadas térmicamente (ZAT) ya que no se genera ningún aporte de calor durante el mismo. Este proyecto muestra y estudia, por medio de la dinámica de fluidos computacional (CFD), el comportamiento del agua y las partículas del abrasivo utilizadas para este tipo de cortes en el diseño de la máquina, con el fin de demostrar la factibilidad del diseño propuesto. Este análisis usa el modelo turbulencia k-ε, ya que, ante otros modelos, éste se acopla mejor al fenómeno a evaluar y genera un menor consumo de recursos computacionales; así mismo, se realiza la configuración de un fluido mezcla y la creación de una partícula sólida de arrastre y de impacto. Para el diseño de la waterjet se examinaron múltiples piezas comerciales y artículos relacionados con la temática, con el fin de seleccionar las medidas y materiales adecuados, apoyándose en piezas estandarizadas de fácil obtención con proveedores y empresas fabricantes nacionales en su mayoría, con el fin de crear una máquina que responda a las necesidades de las pequeñas y medianas industrias del país. En el presente estudio se demuestra la viabilidad del diseño de la máquina de corte sustentado con diferentes tipos de cálculos hidráulicos específicos para este tipo de máquinas hidráulicas, alcanzando velocidades del fluido optimas que logren acelerar la partícula lo suficiente según previas investigaciones y un óptimo comportamiento de trabajo durante las simulaciones realizadas bajo una prueba de diferentes variables utilizando las características del material más cercanas al abrasivo utilizado en este tipo de cortes, el granate.O Corte abrasivo do WaterJet (AWJ) é uma tecnologia moderna que tem a capacidade de cortar qualquer tipo de material sem produzir áreas afetadas termicamente (ZATs), já que nenhuma entrada de calor é gerada durante ele. Este projeto mostra e estuda, por meio da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), o comportamento da água e das partículas abrasivas utilizadas para este tipo de cortes no desenho da máquina, a fim de demonstrar a viabilidade do projeto proposto. Esta análise utiliza o modelo de turbulência k-a, uma vez que, na frente de outros modelos, é melhor acoplado ao fenômeno a ser avaliado e gera um menor consumo de recursos computacionais; também executa a configuração de uma mistura de fluidos e a criação de uma partícula de arrasto sólido e impacto. Para o desenho do jato d'água, foram examinadas várias peças comerciais e artigos relacionados ao tema, a fim de selecionar as medidas e materiais adequados, contando com peças padronizadas que são facilmente obtidas com fornecedores e empresas, em sua maioria fabricantes nacionais, a fim de criar uma máquina que responda às necessidades das pequenas e médias indústrias do país. Este estudo demonstra a viabilidade do desenho da máquina de corte sustentada com diferentes tipos de cálculos hidráulicos específicos para este tipo de máquinas hidráulicas, atingindo velocidades de fluidos ideais que conseguem acelerar a partícula suficientemente de acordo com pesquisas anteriores e comportamento de trabalho ideal durante simulações realizadas sob um teste de diferentes variáveis utilizando as características do material mais próximo ao abrasivo utilizado neste tipo de cortes, o granato.application/pdfspaUniversidad Santo Tomás Seccional Tunjahttp://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/ingeniomagno/article/view/1905/1689Ingenio Magno; Vol. 10 Núm. 2 (2019): Ingenio Magno vol. 10-2; 130-1462422-23992145-9282Derechos de autor 2020 Ingenio Magnohttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y simulación de una cortadora de materiales del tipo waterjet para uso industrialDesign and simulation of a waterjet material cutter for industrial useProjeto e simulação de um cortador de material a jato de água para uso industrialinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1AWJwaterjet cuttingcomputational fluid dynamics CFDmechanical designAWJcorte por chorro de aguadinámica de fluidos computacional CFDdiseño mecánicoAWJcorte de jato de águaCFD da dinâmica do fluido computationaldesign mecânico11634/26854oai:repository.usta.edu.co:11634/268542023-07-14 16:37:56.271metadata only accessRepositorio Universidad Santo Tomásnoreply@usta.edu.co