Ingeniería Mecánica

A comparative study of clasification methods used in the fault diagnosis of industrial systems

En este artículo se presenta un estudio comparativo del desempeño de cuatro de las técnicas de clasificación más usadas para el diagnóstico de fallos en procesos industriales. Dentro de las técnicas seleccionadas se encuentran los clasificadores Vecinos más Cercanos (VMC), Mínimos Cuadrados Parciales (MCP), Redes Neuronales Artificiales (RNA) y Máquinas de Soporte Vectorial (MSV). El estudio comparativo se realiza con el objetivo de determinar las técnicas con mayor capacidad para clasificar de forma correcta los patrones que identifican fallos en procesos industriales a partir de los datos históricos provenientes de los mismos. Para el estudio se utilizaron los datos obtenidos de la simulación del modelo del proceso industrial Tennessee Eastman. La comparación permitió comprobar cómo la capacidad de generalización de las técnicas de clasificación se incrementa con el aumento de la complejidad en los clasificadores sin que esto implique necesariamente un mayor esfuerzo computacional en el diagnóstico.

This paper, presents a comparative study of the performance of four classification techniques very used in fault diagnosis of industrial processes. The selected techniques were: k-Nearest neighbor (k-NN), Partial least-squares (PLS), Artificial Neuronal Networks (ANN) and Support Vector Machines (SVM). The comparison is based in the classification capacity of the historical data and the generalization using new observations. The four techniques are applied to historical data of the known benchmark Tennessee Eastman industrial process. The comparison permitted to prove as the generalization capacity of the classification techniques grow with the complexity of classifiers without to increase the computational effort in the fault diagnosis.

Analysis of irreversibilities on performance of a Stirling engine

El objetivo de este estudio es determinar el efecto de las irreversibilidades (internas y externas) debidas a la transferencia de calor y las pérdidas de presión debidas a la fricción sobre el rendimiento de Segunda Ley de un motor Stirling de tipo considerando el volumen muerto. El motor Stirling es analizado usando un modelo matemático basado en las leyes de la termodinámica para procesos con una velocidad finita. Se asume un modelo isotérmico de motor con volúmenes de espacio muerto en la zona caliente, zona fría y en el regenerador. Los resultados obtenidos muestran que a pesar de que teóricamente el motor Stirling posee un rendimiento igual al de Carnot, en la práctica su rendimiento puede ser de 2 a 5 veces menor que éste, dependiendo de la eficiencia del regenerador, del volumen muerto, de la diferencia de temperatura entre fluido y focos térmicos y de las rpm a que se opere el motor.

The study aims to determine the effect of the internal and external irreversibilities caused by heat transfer and pressure losses due to friction on the Second Law performance of a Stirling engine tipe with death volume include. The Stirling engine is analyzed using a mathematical model based on the laws of thermodynamics for processes with finite speed. It is assumed an isothermic model of the motor with death volume on hot zone, cold zone and regenerator. The results of this study show that the real cycle efficiency of the Sirling engine is approximately 2 to 5 times minor than the efficiency of Carnot cycle as function of the regenerator efficiency, death volume, temperature difference between fluid and termic source and motor speed.

Maintenance assesment in hospital, an objective analysis

Conocer los problemas que atentan contra la disponibilidad y confiabilidad del equipamiento médico, de los sistemas tecnológicos y de los quirófanos, es imprescindible para brindar un servicio hospitalario seguro y eficiente. Es objetivo del presente trabajo mostrar una metodología aplicada en cuatro hospitales, que permite identificar las principales deficiencias de la gestión de mantenimiento; además, se muestra la implementación de la metodología, el modelo matemático empleado y los resultados. Para su organización la metodología empleada toma algunos principios de la ISO 19011:2002, se apoya en la estructura de la función mantenimiento con el objetivo de que no queden espacios vacíos sin evaluar. Para garantizar niveles de exactitud aceptables se emplean métodos de expertos en la definición del valor de las áreas funcionales. La base de datos es obtenida en las propias instalaciones mediante entrevistas, revisión de documentos y observación de los procesos. Los resultados indican qué se están haciendo las cosas correctamente a un nivel promedio de un 26,57% en las cuatro instalaciones estudiadas. La aplicación de la metodología ha permitido identificar las principales deficiencias e insuficiencias de la función mantenimiento.

To know availability and reliability problems of the medical equipment, of the technological systems, and the operating room is indispensable to offer a sure and efficient hospital service. It is objective of the present work to show a methodology applied in five hospitals, for to bring forth the main deficiencies of the maintenance management, it is shown the implementation of the methodology, the pattern mathematical employee and the results. For their organization the used methodology takes some principles of the ISO 19011:2002, it leans in the structure of the maintenance function with the objective that they are not empty spaces without evaluating. To guarantee acceptable levels of accuracy experts' methods they are used in the definition of the value of the functional areas. The database is obtained in the own facilities by means of interviews, revision of documents and observation of the processes. The results indicate what the things are making correctly in 26,57% in the studied facilities. The application of the methodology has allowed identifying the main problems of the function maintenance.

The project of course in the formation of professional competences in students of mechanical engineering

Las competencias profesionales específicas constituyen una gama de competencias que tienen que ver fundamentalmente con la aprehensión de la realidad y la actuación sobre ella. Por tal motivo, en el caso de las competencias profesionales específicas se hace necesaria una inicial organización formacional caracterizada por la acumulación de aprendizajes de habilidades concretas en tareas específicas y muy vinculadas con la profesión. En el presente artículo, se brindan experiencias de dos proyectos de cursos con resultados en la formación y desarrollo de competencias profesionales específicas en alumnos de la carrera de ingeniería mecánica. Estas experiencias permiten afirmar que las competencias profesionales pueden ser potenciadas durante la formación profesional con la introducción en el proceso educativo de determinadas actividades prácticas-profesionales. En este sentido, la actividad práctica en un ámbito académico en que se incluya una reproducción de los frecuentes problemas de la profesión y la inserción de los alumnos por determinados periodos de tiempo en los procesos productivos reales de fábricas, talleres y empresas afín a la ingeniería mecánica es, sin lugar a dudas, un marco propicio para potenciar la formación y desarrollo de las habilidades profesionales específicas que demanda el actual contexto de acción del joven graduado de carreras de Ingeniería.

The professional specific competences constitute a range of competences associated fundamentally with the action and apprehension of the reality. These competences are very influence by the professional formation and experience in the profession. For that reason, in the case of professional specific competences is very important and necessary an organized formation professional characterized by the accumulation of learning and abilities in specific tasks linked with the profession. In the present paper, two experiences in projects of courses developed by engineering students in the learning process are showed; moreover some results in the formation and development of professional specific competences associated with mentioned projects are illustrated. These experiences allow affirming that the professional specific competences can be developed during the professional formation with the introduction in the learning process of certain activities practical-professionals. In this sense, the practical activity in the academic with reproduction of frequent problems in relation with the profession is a very appropriate environment to develop the formation of professional specific competences demand in the current context of action for the graduate of careers of mechanical engineering.

Role of mathematical modeling in the training of engineers

Existe una enorme brecha entre las habilidades matemáticas que requiere el ingeniero, vinculadas fundamentalmente a las actividades de modelar, interpretar, comunicarse en un lenguaje preciso, etc., y las habilidades que se forman en los cursos de Matemática, que ponen su mayor énfasis en la actividad de resolver ejercicios de cálculo. Son variadas las causas de este fenómeno, que no es exclusivo de Cuba. El conocimiento científico en general, es concebido por las prácticas sociales, y sin embargo se ha considerado en muchas ocasiones el estudio de las matemáticas como el trabajo con conceptos abstractos, es decir alejados de la actividad humana. La modelación matemática de problemas, crea en los estudiantes una capacidad y habilidad necesarias para la solución de posibles problemas prácticos. El presente trabajo tiene como objetivo proponer una estrategia metodológica que posibilite estructurar de modo sistémico el desarrollo de la habilidad de modelar, teniendo en cuenta la clasificación de los principales modelos matemáticos para las ingenierías; según la teoría o técnica utilizada en su elaboración, la naturaleza de los procesos que desarrollan, su estructura matemática y otras, sin obviar por supuesto, el perfil del profesional de estas carreras y las principales categorías didácticas del proceso de enseñanza - aprendizaje.

There is a huge gap between the mathematical skills required by the engineer, primarily related to the activities of modeling, interpreting, communicating in precise language, etc., And skills that form in the courses of Mathematics and listed in the programs study, which put the most emphasis on solving activity calculation exercises. There are several causes of this phenomenon which is not unique to Cuba. Scientific knowledge is generally conceived by social practices, has emerged and evolved from the practical needs of man, and it has held on numerous occasions, the study of mathematics as working with abstract concepts, is say away from human activity. Mathematical modeling of problems from a particular phenomenon creates in students a capacity and skills needed to solve practical problems. This paper aims to propose a methodological strategy that enables systemic structure so developing the ability model, taking into account the classification of the major mathematical models for engineering, according to the theory or technique used in its preparation, the nature of the processes that develop, their mathematical structure and others, not forgetting of course the professional profile these races and the main categories of educational teaching process.

Maintenance on the reliability and availability of steam boiler systems

El presente trabajo tiene como objetivo revelar y agrupar los principales hallazgos de seguridad detectados en Sistemas de Generación de Vapor, SGV, que influyen en su confiabilidad y disponibilidad y son causados por debilidades en la función mantenimiento. Los hallazgos han sido identificados mediante la aplicación de Técnicas de Identificación de Peligros, TIP, como Revisiones de Seguridad, Análisis HAZOP y Análisis Qué pasa si..?, entre otras metodologías y técnicas disponibles, a más de una treintena de instalaciones donde los SGV han cumplido funciones tanto de apoyo a la producción como a los servicios. Agrupar y analizar estos hallazgos, problemas o desviaciones de seguridad han revelado que, independientemente del grado de cultura de seguridad que presente la instalación objeto de estudio, tienen un mismo origen y requieren de acciones similares para su gestión.

This paper has as objective to develop and to group the main findings of safety detected in Steam Boiler Systems that influence in its reliability and availability and they are caused by weaknesses in the function maintenance. Findings have been identified by means of the application of Hazard Identification Techniques, HIT, like Safety Revision, HAZOP Analysis, What if..? Analysis and others methodologies and techniques available, applied to more than a thirty of where the Steam Boiler Systems have fulfilled functions in support to the production or services. Grouping and analyzing these findings, problems or deviations of safety have revealed that, independently of the grade of safety culture presents in the facility, they have common causes and they require of similar actions for their management.

Dynamic análisis of velocity reductor structure

El trabajo trata sobre el cálculo de los parámetros dinámicos y respuestas de la carcaza de una caja de traspaso perteneciente a un equipo automotor pesado, bajo la acción de rigurosas condiciones de trabajo. Se determinan sus frecuencias naturales, las respuestas de frecuencias ante cargas horizontales y las respuestas ante cargas de impacto vertical y horizontal. Se determinan los puntos más peligrosos de la compleja configuración del sistema analizado y se hacen recomendaciones para su mejor diseño. Todo a través de programas profesionales de dibujos gráficos y de elementos finitos.

The work is a study of dynamic parameters and responses of a velocity transfer box structure, belonging to a heavy auto motor vehicle, under the action of rigorous work conditions. Their natural frequencies, frequencies and impacts responses are determined. The most dangerous points in the complex analyzed system are determined and recommendations are made for their best design. Everything through professional software of graphics draw and finite elements.

About solving computational problems by dichromatic graphs in engineering. Selection of supporting software

El autor realiza una concisa revisión sobre la aplicación de grafos en la resolución de problemas de cómputo en ingeniería, enfatizando en un método propuesto por Martínez Escanaverino que utiliza grafos dicromáticos y ha sido usado en el ámbito científico técnico de Cuba. Analiza, basado en seis ejemplos, el escaso empleo que se ha dado hasta el momento al software disponible para trazar y editar los sucesivos grafos durante el proceso de resolución; estudiando y evaluando un grupo de 18 editores de grafos por sus aptitudes para aplicar el mencionado método. Finalmente se recomienda uno de ellos para su uso futuro y se confirma la conveniencia de su empleo a través de una comparación.

Author makes a concise review about employment of graphs in solving engineering computational problems, emphasizing in one method proposed by Martinez Escanaverino which uses dichromatic graphs and has been applied in Cuban technical sciences. Analyzes, based in six examples, lack in use (until this moment) of software for graph drawing and edition through problem solving process, studying and evaluating 18 available graph editors and suggesting one of them for future applications of mentioned method. Finally, making a comparison, are confirmed advantages of its usage.