Echa un vistazo a las innovaciones en ingeniería mecánica más recientes que nos hacen la vida un poco más sencilla.
Si te interesan los desafíos de ingeniería, también puedes investigar nuestra sección de desafíos recientes.
6 innovaciones en ingeniería mecánica que pueden cambiar la industria para siempre
1. Un diseño de absorbedor que usa un material hiperbólico natural para capturar energía solar
Los investigadores, liderados por el profesor Ping Cheng, de la Universidad Jiao Tong de Shangai, en colaboración con el profesor Zhuomin M. Zhang, del Instituto de Tecnología de Georgia, desarrollaron un estructura de absorción ligera perfecta que utiliza un conjunto de nanoestructuras piramidales hechas de telururo de bismuto (un material hiperbólico natural) sobre un sustrato fino para absorber la radiación solar.
Los resultados del experimento llevado a cabo en este estudio muestran que la estructura propuesta puede alcanzar valores de absorción de casi un 100 % en un intervalo de longitud de onda de 300-240 mm, dentro del cual se encuentra la mayoría del espectro de radiación solar. En total, el metamaterial propuesto tiene un gran potencial de aplicación que puede conducir a una eficiente captura de energía solar durante los procesos de conversión fototermal en agua o soluciones acuosas.
2. Ventanas transparentes generadoras de energía solar
Estas ventanas poseen células solares instaladas en los bordes en un ángulo específico, lo que permite que la luz solar entrante se transforme en electricidad de manera eficiente. Las ventanas son capaces de generar entre 8 y 10 vatios de energía, según Grapperhaus.»En este momento, estamos buscando proyectos importantes por todo el mundo para demostrar que un edificio de cristal de grandes dimensiones puede generar energía neutral de manera estética».
Fotógrafo: Jasper Juinen
3. Una investigación experimental sobre el rendimiento de materiales flexibles no metálicos y resistentes al fuego en un motor diesel ignífugo de locomotora
Se utilizaron tres tipos de materiales refractores flexibles de fibra para verificar su resistencia al fuego, según un principio a prueba de explosiones y métodos de testeo de supresiones de llama. Luego, se realizó una comparación de transmisión de eficiencia entre los supresores refractores flexibles de fibra y supresores generales con el objetivo de verificar las propiedades de materiales no metálicos refractores flexibles de fibra en cuanto a resistencia al fuego y transmisión de eficiencia y así poder aplicarlos al motor diésel ignífugo de locomotora.
En teoría, las fibras refractoras tienen un buen rendimiento de permeabilidad del aire y un espacio interno complejo, por lo que pueden aportar un area de absorción. Primero, una estructura porosa irregular aumenta la zona de enfriamento. La temperatura de la llama puede disminuir por debajo del punto de ignición y apagarse tras el intercambio de calor. Los pequeños poros de los materiales porosos, además, aumentan la probabilidad de absorción de radicales libres durante la reacción en cadena para evitar la combinación de radicales libres y gas premezclado. Tras esto, la reacción en cadena se aminora e incluso se detiene.
El objetivo de la investigación era comprobar el rendimiento en cuanto a la resistencia al fuego y la transmisión de eficiencia de materiales no metálicos flexibles en motores diésel ignífugos de locomotoras que pueden sustituir a los supresores de llama metálicos tradicionales con una baja eficiencia de transmisión de gas. Basándose en el mecanismo de reacción en cadena, el gas mezclado fue quemado durante el experimento y se liberó el radical libre que se absorbe a través de los pequeños poros de los materiales flexibles de fibra y se apaga.
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4. Producción de biodiesel a partir de aceite de cocina usando un reactor tubular ultrasónico
El objetivo de este estudio es encontrar una síntesis óptima de biodiesel a partir de aceite de cocina usado usando un reactor tubular ultrasónico. Los estudios experimentales exploraban las variaciones en tiempo de reacción, la proporción molar aceite – metanol, cantidad de catalizador, la frecuencia del ultrasónico y la potencia ultrasónica de salida en los contenidos de éster. Se investigaron comparaciones del tipo de ultrasónico y también el método de agitación mecánico basado en el tiempo de reacción.
Los resultados óptimos del proceso de biodiesel es el tiempo de reacción de 5 minutos, catalizador NaOH 1%wt de aceite, proporción molar aceite – metanol de 1:6, frecuencia ultrasónica de 20 KHz y potencia ultrasónica de salida de 650 W. El tiempo de reacción se redujo 12-24 veces comparándolo con el método y el rendimiento de los contenidos de éster que se obtuvo fue de 96.54%wt.
5. Separación de ondas acústicas
FloDesign Sonics, con financiación de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, ha desarrollado una tecnología única y efectiva patentada llamada Acoustic Wave Separation (AWS), que separa o limpia agua u otros líquidos de otros contaminantes. Las ondas acústicas son la clave de esta tecnología innovadora que separa sustancias extrañas como material radiactivo, hidrocarbonos, bacterias, aditivos químicos, sal, etc., prescindiendo del uso de químicos o filtros.
Su objetivo más inmediato es procesar 100.000 galones por día para la industria del gas y combustible. Esta misma tecnología podría usarse también para limpiar sangre durante una cirugía, para capturar proteínas de las células de los mamíferos, así como para diversos usos en terapias de genes y células. Esta tecnología rompedora tendrá innumerables usos posibles en el futuro. (https://www.nsf.gov/water).
6. Simulación híbrida de salidas de tormentas y viento provoca respuesta de estructuras
Los autores investigaron con éxito respues provocadas por el viento mediante un análisis modal y enfoques de dominio temporal. En el análisis de la simulación, no se tuvieron en cuenta algunos parámetros como la amortiguación aerodinámica y efectos aerodinámicos transitorios. Los resultados obtenidos también ayudaron a obtener información de sobre el análisis clásico. Esto se hizo sobre ciclones sinópticos fijos. Sin embargo, se observó que las salidas de tormentas a menudo inducen una respuesta estructural imporante si se compara con los ciclones sinópticos fijos.
Sin embargo, tanto eventos sinópticos como las tormentas tienen respuestas cualitativas similares en lo que a respuesta dinámica y carga de viento en las estructuras se refiere. Las mismas similitudes para los dos casos se observan con los accesos aerodinámicos. Los componentes estructurales como los edificios, puentes y túneles se ven afectados normalmente por la acción de las salidas de viento y tormentas.
La necesidad de controlar sus efectos en estructuras se han traducido en numerosas investigaciones en el campo de la ingeniería eólica. El estudio realizado por el profesor Giovanni Solari y su equipo ayudará a recolectar diferentes datos como estructuras que serán así analizadas para producir resultados sólidos que puedan ser utilizados para entender otros efectos como los que resultan de la amortiguación aerodinámica.
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