Ingeniería Mecánica

Estudio numérico de intercambiadores de calor compactos empleando generadores de vórtices con forma de paralelogramo

Resumen En la industria de la climatización es muy común el uso de intercambiadores de calor compactos. El objetivo principal de estos equipos es transferir energía desde un fluido hacia otro con diferente temperatura. Para lograrlo se pretende utilizar la menor área de transferencia de calor posible que garantice un eficiente funcionamiento del equipo. Se realizó el estudio numérico en intercambiadores de calor compactos de tubos circulares y aletas planas, que emplean generadores de vórtices con forma de paralelogramo. Se aplicaron técnicas de metaheurística, para obtener la geometría de un modelo, que transfiriera la máxima cantidad de calor posible y generando las menores pérdidas de energía por fricción. El modelo numérico fue validado contra resultados experimentales publicados anteriormente. El estudio numérico fue realizado luego de desarrollar un análisis de independencia de la malla. Como resultado principal se encontró una geometría capaz de intensificar la transferencia de calor en más del 6 %.

Abstract In the air conditioning industry, the use of compact heat exchangers is very common. The main objective of this equipment is to transfer energy from one fluid to another with a different temperature. To achieve this, it is intended to use the smallest possible heat transfer area that guarantees efficient operation of the equipment. The numerical study was carried out in compact heat exchangers with circular tubes and flat fins, using parallelogram-shaped vortex generators. Metaheuristic techniques were applied to obtain the geometry of a model, which transferred the maximum amount of heat possible and generated the least energy losses due to friction. The numerical model was validated against previously published experimental results. The numerical study was performed after developing an analysis of mesh independence. The main result was a geometry capable of intensifying heat transfer by more than 6 %.

Generación y selección óptima de opciones de destino de hornadas en fábricas siderúrgicas

Resumen A partir del análisis sistémico de la función de operación de la producción en fábricas siderúrgicas, se formula el modelo matemático conceptual de la tarea de selección de hornadas a utilizar por lotes de entrega a los clientes de la producción terminada de talleres siderúrgicos. Este modelo se descompone en sub-modelos de generación de opciones de destino, por hornadas en proceso, como una tarea de optimización estocástica discreta, y de selección de las hornadas a utilizar para cada uno de los lotes requeridos por el servicio de ventas, como una tarea de optimización en variables booleanas. Se elaboran y comparan entre sí diferentes modelos de descripción de las propiedades mecánicas de las hornadas y se propone el esquema solución a la tarea de generación de opciones por el método de búsqueda exhaustiva. El modelado desarrollado queda disponible para su utilización práctica por los servicios de despacho de empresas siderúrgicas.

Abstract Starting from the systemic analysis of the operation production function in steel factories, the conceptual mathematical model is formulated of the heats selection to be used for the lots delivery to the clients of the finished production of steel shops. This model breaks down in sub-models of the destination of options generation of heats in production process, as a discrete stochastic optimization task of the selection of the heats to be used for each one of the lots required by the sales service, as an optimization task in boolean variables. Have been elaborated and compared different mechanical properties description of the heats models and proposed a solution outline solution of the options generation task by the exhaustive search method. The modeling work developed is available for it practical use by the despatching services of the steel companies.

Modelo con enfoque logístico para diagnosticar la gestión de mantenimiento de una entidad productora de envases

Resumen La Logística constituye una herramienta de apoyo para la gestión del mantenimiento. Esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un modelo con enfoque logístico para diagnosticar la gestión del mantenimiento y sobre esta base, proyectar las soluciones que contribuyesen al aumento de la disponibilidad de los activos en la organización estudiada. El empleo de métodos como la observación, análisis documental, modelo de diagnóstico, gráfico de barra, Diagrama Ishikawa, Modelo General de Organización, método de las estimaciones, diagrama de Gantt, Método Multiatributo Scoring, Diagrama Pareto y el Modelo de Aseguramiento al Proceso, permitieron identificar las causas y sub-causas que afectan la gestión del mantenimiento, calcular los ciclos logísticos de aprovisionamiento, jerarquizar los equipos críticos como base para determinar las piezas de repuesto e insumos más priorizados para su compra y documentar las actividades que conforman el aseguramiento al proceso de mantenimiento, contribuyendo a una mayor disponibilidad de los activos de la entidad.

Abstract Logistics is a support tool for maintenance management. The objective of this research was to develop a model with logistical approach to diagnose maintenance management and, on this basis, to project solutions that would contribute to increasing the availability of assets in the organization studied. The use of methods such as observation, documentary analysis, diagnostic model, bar graph, Ishikawa Diagram, General Organization Model, Estimates Method, Gantt Diagram, Scoring Multi-Attribute Method, Pareto Diagram and the Process Assurance Model, allowed to identify the causes and sub-causes that affect maintenance management, calculate supply logistics cycles, prioritize critical equipment as the basis for determining the most prioritized spare parts and supplies for purchase and documenting the activities that make up the assurance of the maintenance process, contributing to a greater availability of the entity´s assets.

Resistencia al viento de tejas de fibrocemento y compuesto de poliéster y fibra de vidrio

Resumen El asbesto cemento es un material utilizado en la producción de tejas para cubiertas ligeras. Se ha demostrado que es altamente tóxico y cancerígeno por lo que se necesita obtener nuevos materiales que no presenten esta problemática, con características físico-mecánicas iguales o superiores, que puedan ser utilizados en la fabricación de tejas para cubiertas de diferentes obras de construcción. El objetivo de esta investigación ha sido la caracterización mecánica de la teja del tipo ondulada con base a una matriz polimérica reforzada con fibras de vidrio y la comparación del comportamiento resistivo a través del Método de los Elementos Finitos de las cubiertas ligeras construidas con este material y las de asbesto cemento, sometidas a la acción del viento. Se obtuvieron los valores críticos de las grietas para las tejas fabricadas de ambos materiales. La teja reforzada con fibra de vidrio presentó más resistencia y mayor tamaño crítico de grieta.

Abstract Asbestos cement is a material used in the production of lightweight roof tiles. It has been shown to be highly toxic and carcinogenic, which is why it is necessary to obtain new materials that do not present this problem, with equal or superior physical-mechanical characteristics, which can be used in the manufacture of roof tiles for different construction works. The objective of this research has been the mechanical characterization of the wavy type tile based on a polymeric matrix reinforced with fiberglass and the comparison of the resistive behavior through the Finite Element Method of light roofs built with this material and those made of asbestos cement, subjected to the wind loads. The critical crack values were obtained for the tiles made of both materials. The fiberglass reinforced tile presented more strength and a larger critical crack size.

Optimización multiobjetivo en transmisiones por engranajes cilíndricos de dientes rectos asimétricos

Resumen En el presente trabajo se desarrolló la optimización multiobjetivo de transmisiones por engranajes cilíndricos de dientes rectos asimétricos, usando el algoritmo genético del tipo NSGA II (Nondominated Sorting Genetic Algorithm) modificado, para tres pares de funciones objetivos diferentes: mínima tensión en el pie del diente-mínimo volumen de la transmisión; mínima tensión en el pie del diente-máximo factor de recubrimiento; mínimo volumen de la transmisión-máximo índice de robustez. Las restricciones consideradas fueron el espesor del diente de la rueda, coeficiente de corrección y la distancia entre centros que permanece constante. El método de optimización empleado aportó las funciones para hallar los parámetros que minimizan o maximizan las funciones objetivos y respeten las restricciones. Como resultados se obtuvieron valores óptimos para el índice de robustez y las tensiones en el pie del diente, demostrando la validez del procedimiento utilizado por su fácil adaptación a modelos matemáticos complejos.

Abstract In this paper, a multi objective optimization of asymmetric spur gear transmission is carried out using the modified Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II). To achieve this goal, three pairs optimization problem are formulated: minimum tooth stress and minimum transmission volume, minimum tooth stress and maximum coating factor, minimum transmission volume and maximum robustness index. Constraints considered include wheel tooth thickness, correction coefficient, and constant center distance. The optimization procedure used provides functions to find the parameters that minimize or maximize the objective functions respecting the restrictions. As results, optimal values are obtained for the robustness index and tooth stress, demonstrating the validity of the procedure used for its easy adaptation to complex mathematical models.

Gestión de riesgos en la lubricación y lubricantes de una flota de transporte

Resumen El objetivo principal de este artículo fue realizar un análisis de la gestión de riesgos en la lubricación y los lubricantes para definir el orden de prioridad de atención a los mismos. Se realizó un diagnóstico del estado de la gestión de la lubricación y los lubricantes, para lo que se utilizó una herramienta diseñada por el Centro de Estudios Ingeniería de Mantenimiento (en formato de lista de chequeo). Fue realizada la ponderación de los riesgos, definido por un grupo de expertos en el tema. Se aplicó el método de Pareto para definir cuáles son clase A y resultaron doce. Finalmente, por medio del modelo Número de Prioridad de Riesgo, se definió la magnitud de atención que requiere cada uno de ellos y se estableció el orden de prioridad de su atención. Como resultado se obtuvo que entre las componentes de gestión, la de mayor atención está dirigida a lubricación y entre los riesgos, a la probabilidad de su ocurrencia.

Abstract The main objective of this article was to perform a risk analysis of the risk management of lubrication and lubricants to define the order of priority of their care. First, the diagnosis of the state of lubrication and lubricant management was made, for which a tool designed by the Center for Maintenance Engineering Studies (in check list format) was used. The weighting of these existing risks was carried out, taking into account their level of importance, defined by a group of experts in this thematic. Next, the Pareto method was applied to define which are class A risks, twelve resulted. Finally, through the Risk Priority Number model, the level of attention required by each one was defined and the order of priority of their attention was established. Likewise, it was found that among the management components, the one with the greatest attention will be directed to lubrication and among the risks, the probability of its occurrence.

Estimación del consumo específico de energía en el torneado de alta velocidad del acero AISI-1045 utilizando redes neuronales

Resumen En el presente artículo se estimó el consumo específico de energía en el torneado de alta velocidad en seco del acero AISI 1045, utilizando redes neuronales. Se utilizaron varias arquitecturas de redes neuronales artificiales del tipo perceptrón multicapa, para establecer las relaciones entre los parámetros del régimen de corte y los índices tecnológicos de mecanizado. Se consideraron como magnitudes para la entrada de los modelos de redes neuronales, las siguientes: la velocidad de corte, la duración de la prueba, el tiempo de maquinado, el número de pasadas y la posición de la herramienta de corte sobre la probeta. El modelo de red neuronal seleccionado fue el mejor, según el error cuadrático medio y el coeficiente de regresión R2, reflejando una buena precisión en la aproximación. Los resultados evidenciaron un buen nivel de fiabilidad en la predicción del consumo específico de energía bajo diversas condiciones de mecanizado.

Abstract This article estimates the specific energy consumption in high-speed dry turning of AISI 1045 steel, using neural networks. Various artificial neural network architectures of the multilayer perceptron type were used to establish the relationships between the parameters of the cutting regime and the technological indices of machining. The following were considered as input values for the neural network models: the cutting speed, the test duration, the machining time, the number of passes and the position of the cutting tool on the specimen. The selected neural network model was the best, based on the mean square error and the regression coefficient R2, reflecting good precision in the approximation. The results showed a good level of reliability in predicting specific energy consumption under various machining conditions.

Influencia de distribuciones estadísticas en la complejidad de instancias del problema de empaquetamiento con tamaño y costo variable

Resumen Problema de Empaquetamiento con Tamaño y Costo Variable consiste en minimizar el costo de todos los contenedores utilizados para empacar un conjunto de elementos. En los trabajos previos encontrados se han presentado y estudiado varios algoritmos para resolver diferentes instancias de este problema donde los pesos de los elementos a empaquetar siguen Distribución Uniforme. El objetivo del presente trabajo fue estudiar la influencia de la distribución estadística que siguen los componentes de las instancias del problema en su complejidad. Para ello, se diseñaron tres conjuntos de instancias de referencia que siguen diferentes distribuciones estadísticas y se utilizó el solver SCIP para resolver las mismas. De estos experimentos se obtuvo que las instancias donde los pesos de los elementos siguen Distribución Normal y las capacidades de los contenedores siguen la Distribución Weibull son más difíciles de resolver que las instancias con características similares a las estudiadas en los artículos previos.

Abstract The Variable Size and Cost Bin Packing Problem consists of minimizing the cost of all the containers used to pack a set of items. In the previous works, several algorithms have been presented and studied, to solve different instances of this problem where the weights of the elements to be packed follow Uniform Distribution. The objective of this work is to study the influence of the statistical distribution that the components of the instances of the problem follow in their complexity. For this, three sets of reference instances were designed that follow different statistical distributions and the SCIP solver was used to solve them. From these experiments, it was obtained that the instances where the weights of the elements follow the Normal Distribution and the capacities of the containers follow the Weibull Distribution are more difficult to solve than the instances with characteristics similar to those studied in the previous articles.