segunda-feira, 14 de novembro de 2016

Masthead remote inspection

Fulô is ashore undergoing much needed maintenance work.





Time for a fast and simple masthead inspection...

quarta-feira, 9 de novembro de 2016

Motor oil behavior- An analytical approach

Adding a bit of analytical spirit to everyday mundane activities can be an interesting and rewarding experience.

Today, after an oil change, I decided to compare the viscosity of my bike's motor oil when new and after 3000+km of normal riding to and from work.

Everyone so inclined can listen to the difference between an engine with fresh oil and another with tired old fluid inside. More so on a wet clutch, air cooled bike on which the oil is subject to a much more demanding lifetime than on, for example, a family sedan driven normally.  

-But where does the increased difference in engine behavior as oils get older come from?  -

Motor oils are made available as sort of a secret elixir in what regards its formulation, behavior degradation under use and life expectancy. 

No manufacturer in their perfect mind will risk making such claims to the general public when they can't control any of the variables of the environment their product will be used on.

So we're left to either guess, trust the commercial claims from both engine and oil manufacturers or try to understand at least a part (the part we can measure) of what exactly is going on.

So what does a motor oil loose as it gets older? From empirical observation some sort of contamination is visible (motor oils get darker with use) but a loss in viscosity is also noticeable both by observation (when checking the oil it seems to get thinner) and by ear (engine noise increases and running "smoothness" decreases). How much loss in viscosity then?

I have no standard viscosity tester, but that's not needed to establish a dimensionless comparison.

So to start my quest on understanding what's lost in oil properties as it gets used without relying upon forum chatter and fancy bottle label graphics I devised a simple test for the same oil brand, both used and new, and the observations, although within the field of what was to be expected, surprised me for being so unequivocal: "Old" oil presents about half the flow time of its new, out of the bottle", counterpart.

Test conditions:

-Sample 1: Castrol Power 1 Racing fully synthetic 10W40 motorbike motor oil with 3200Km of normal use on a Honda NX4 400- Single cylinder, carburated, air cooled, wet clutch motorcycle. The engine is healthy and properly maintained with no excessive oil consumption or suspected contamination with fuel.

-Sample2: As above except new out of the bottle
-Room temperature: 22ºC
-Sample's temperature: As above, similar
Observations:
Sample 1 flow time: 28''
Sample 2 flow time: 47''






Put in perspective:





Somewhat worrying...

More to come...

sexta-feira, 28 de outubro de 2016

Vigas alveoladas- estudo do conceito

Tempos terão havido em Portugal quando o trabalho era tão (mais) barato (que agora) que valia a pena carregar nas horas para poupar no aço...

A assim não ser pouco sentido fariam certas soluções de construção mecânica desnecessáriamente pesadas em mão-de-obra que se escolhiam com o intuito claro de poupar na matéria-prima.

Podem observar-se amde em edifícios e máquinas construídos por cá até meados do século passado soluções como a que hoje me ocorre aqui analizar:

A viga alveolada:





Trata-se de uma solução que permite modificar um perfil normalizado (tipicamente uma viga I de espessura da alma constante), aumentando-lhe o momento de inércia e o módulo de resistência mantendo exactamente o mesmo peso e quantidade de material.

O exemplo em estudo é de uma viga IPE200 com 3000mm de comprimento cortada e deslocada para ganhar 75mm em altura da secção sem perda de material, mantendo-se portanto o peso.


Simulou-se uma extremidade encastrada e uma carga vertical de cima para baixo e módulo 1000N aplicada na outra.

Sem alterar os valores por defeito do Autodesk Inventor Stress Analysis para a parametrização do ensaio obtiveram-se os seguintes resultados:





Mandam as boas práticas verificar a fiabilidade do modelo FEM, o que aqui faço por comparação do momento de inércia da viga IPE 200 simulada com os valores de tabela. Aplicando o formulário habitual:

Fórmula da deformada máxima
de uma viga encastrada com carga
pontual aplicada na sua extremidade:



Substituindo os valores conhecidos e arbitrados 
(F=1000N, L=3m, E=210GPa)
e resolvendo em ordem a I tem-se:




O que se apresenta razoávelmente próximo do valor tabelado de 1943cm^4 para se poder admitir o modelo simulado como fiável.


Será portanto lícito comparar os resultados obtidos do seguinte modo:



Note-se o comportamento superior, em termos estruturais, da viga alveolada...


Determinemos agora a viga normalizada que proporcionaria a mesma resistência:



 
A viga da série IPE com o valor mais próximo (por cima) é a IPE240 ,com um momento de inércia de 3892cm^4 e um peso por metro linear de 30,7 kg. Compara a mais 37% em peso relativamente aos 22,4 kg de uma IPE 200 ou, também e neste caso, de uma IPE200 alveolada para 275.


Admitindo uma construção de 10t com aço a 0,7€/kg observa-se uma poupança de 2590€ em material.




Notando que 10t de aço representam 446 m de viga IPE200 e que para a “alveolar” são necessários 141828 mm de soldadura (a 318mm por metro de viga) e 579800 mm de corte (a 1300mm por metro de viga) para corte em hexágonos com 86,6mm de lado, podem realizar-se as seguintes estimativas de mão de obra:

Soldadura (MIG): 141828mm @ 1mm/s => 141828s => 2364' => 39h

Corte (plasma): 579800 @ 2mm/s => 289900s=> 4831´=> 81h
 

Admitindo 25€ por hora de mão de obra especializada, sem ponderar os tempos de setup, verifica-se ser pouco sensato optar por esta solução às cegas, havendo que ponderar se as especificidades da obra justificam o transtorno de não utilizar o perfil normalizado naturalmente mais adequado à resistência mecânica pretendida.



Poderá ser vantajoso utilizar este método, por exemplo, nas seguintes condições:

- Construções elaboradas com materiais ou tratamentos de superfície caros (menos peso e área a tratar para uma dada resistência);
- Necessidade de vencer vãos longos com cargas modestas (em que o peso próprio toma relevância);
- Necessidades estéticas;
- Considerações de custos de transporte cobrado a peso;
- Limitações de capacidade de equipamentos de elevação;
- Disponibilidade de mão de obra barata;
- Indisponibilidade de perfis normalizados com as características necessárias;
- Necessidade absoluta de reduzir peso.


NOTA: Os cálculos apresentados apenas contemplam dimensionamento à deformação


Pedro Cabral
Outubro de 2016


segunda-feira, 10 de outubro de 2016

The Lucky Epiphone Special Model II

How lucky can an object get? 

I got this guitar for arroud 60€ online a few years ago.

It's made of plywood, the tuners suck (no, they really, REALLY, suck), the original pickups had way too much output to be usable, the saddles didn't have enough travel to intonate properly, the tailpiece stud bushings had a life of their own (aka oversized holes) and took off like rocket-work whenever they pleased.

But doesn't this make it a perfect platform for experiments? Well, I guess so...

The latest addition? A DIY, brushed stainless steel, laser-cut trapeze tailpiece...

Previously? A pickup removed and another replaced by a P-90.

We're well underway to become inseparable...

Who would have guessed that the most hated guitar in the forums (arguably) is becoming my favourite instrument...



Regata das Lezírias- 08OUT2016


 After a series of mishaps, including theft, Fulô has once again renewed the title of the fastest boat in Alhandra, despite being also the oldest.

Here are a couple of pics of Fulô flying upwind during this weekend's race, myself and Catarina aboard:






quarta-feira, 28 de setembro de 2016

Calculador de secções "U" quinadas equivalentes a UPNs normalizados

Por equivalência de momentos de inércia, com origem na necessidade de substituir UPNs normalizados por Us quinados no fabrico de certas estruturas.



Para utilização com calculadoras Texas Instruments NSpire ou com o software TI-Nspire Student Software, mas facilmente adaptável para outras linguagens

Eis este e outros programas prontos a utilizar.

Print screens da verificação por FEM (Autodesk Inventor Stress Analysis) para um exemplo equivalente a UPN80 (U quinado com 80x45x9), encastrado, com carga de 1000N aplicados na extremidade:

Tensão equivalente de Von Mises:




Deformação: 



Comentários/ sugestões são bem vindos

Até já!






domingo, 18 de setembro de 2016

A self-imposed Autodesk CFD Simulation exercise

An exercise on a simple air-water heat exchanger.








A reminder of the simulation steps (detailed tutorials aplenty on YouTube):

1- Draw 3D model
2- Import into Autodesk CFD
3- Sanitize geometry (built in tools to close edges, etc)
4- Define the I/O surfaces
5- Fill the voids with the desired fluids
   5.1- Define materials
6- Define boundary conditions
7- Define the simulation conditions (mesh, quantities to display as results (pressure, temperature, velocity,etc...) accuracy, number of iterations...)
8- Solve
9- Define results display mode (plane, traces, points, etc...)
10- Analyse the results 


 Files for practice:

3D.stp here   
3D.ipt file here 
Complete simulation here

Have fun!

Fulô, the 1964 Piver Nugget.

Still sailing in Alhandra, Portugal


quinta-feira, 15 de setembro de 2016

#005 in action again...

#005 in action again...


Last sunday, September 11th 2016.

quarta-feira, 10 de agosto de 2016

quarta-feira, 27 de julho de 2016

Sábado à tarde em Vila Franca

Numa voltinha com o Afonso e o Samora em mais um concerto de divulgação do trabalho "Vagar".

A lap steel #005 em acção, no passado dia de 23 de Julho (2016) na Fábrica da Palavras, em Vila Franca de Xira:




sábado, 16 de julho de 2016

If a dirty bottom slows you down...

...imagine what it does to your boat (or so goes the slogan in PBO).

Fulô at her mooring after this morning's wash...

quarta-feira, 13 de julho de 2016

Texas Intruments Analog Engineer's Pocket Handbook

TI has once again released an excelent design reference tool:

 

Free for free download from
https://www.ti.com/seclit/sl/slyw038b/slyw038b.pdf

sexta-feira, 8 de julho de 2016

Sexta feira

O Fulô à poita, com a omnipresente nortada à perna. Para não variar ...

The second passenger


 

I am a passenger
And I ride, and I ride...
 

quarta-feira, 6 de julho de 2016

Bons, velhos, tempos...

 
 
 
 

Já longe dos tempos em que podíamos velejar todos os fins de semana, lá arranjámos maneira de recordar os velhos tempos a bordo do Fulô, de Alhandra até Valada e volta.






Nortada fresca para cima (fomos de meia vela grande entre o Carregado e Salvaterra) e sem vento para baixo. Deu para queimar a gasolina velha, já com um ano, que vivia a bordo desde o último Cruzeiro do Tejo.





 
Curiosidade: Em Valada 5 trimarans, neste fim-de-semana: O My Dream, o Ideiafixa, o OVNI, o Cabalo Barinho e o Fulô.




Travelin' light, now we can catch the wind
Travelin' light, just let your mind pretend
We can go to paradise
Maybe once, maybe twice
Travelin' light is the only way to fly


 
 
 25 e 26 Junho 2016

sexta-feira, 8 de abril de 2016

An exercise on DIY circuit boards

Still hand-made, still without etching, a lot more tidy...


In this case a voltage regulator for a small solar panel

quinta-feira, 7 de abril de 2016

A reflection on silent crack propagation...

A close-up inspection of Fulô's standing rigging tensioners revealed this:





A close call...

quarta-feira, 22 de julho de 2015

A FEM based comparison study regarding different steel sections with similar specific weights

A college degree stays a long way from providing the empyrical knowledge a designer needs in mundane, everyday work. 

Fast and safe simple designs are often needed for things such as simple levers, hoists and similar devices and I find myself often in need of knowing how different sections, with close specific weights, behave in similar load conditions.

As such, today I decided to establish and share a reference comparison  between similarly weighted steel beams with very different sections loaded in identic scenarios.

The results are as follows, using Autodesk Inventor Professional 2016's Stress Analysis:

Sections properties
Mesh settings

Results
Fixed support at one end, 1000N vertical load at the other (evenly applied across the sections faces)
Displacement

Von Mises stress

Load scenario animation (Von Mises Stress propagation)



Fixed support at one end, 1000N horizontal  load at the other (evenly applied across the sections faces)
Displacement
Von Mises stress


Load scenario animation


Fixed support at one end, 100Nm torsional moment  load at the other (evenly applied across the end faces)
Displacement


Von Mises stress


Load scenario animation

Conclusions:


 -WORK IN PROGRESS-