Ingeniería Mecánica

Determine replacement of assets of a pharmaceutical plant by applying the Replacement Profitability Index

Resumen Conocer el momento oportuno cuando un activo debe ser reemplazado es de gran relevancia para la eficacia económica de cualquier industria. El objetivo principal de este trabajo fue determinar el momento oportuno para reemplazar un activo, sustentado en un enfoque económico, que permitió tomar la mejor decisión entre continuar explotando el activo y realizarle las acciones de mantenimiento correspondientes, u optar por el reemplazo del mismo. Para esto, el método utilizado fue el cálculo del Índice de Rentabilidad del Reemplazo, el cual determina si es necesario sustituir el activo existente, o es mejor esperar un año más para proceder el cambio. La investigación se enfocó en una Enfriadora de Agua de 200 toneladas de refrigeración, de una de las empresas de Biocubafarma, equipo fundamental para la producción eficiente de medicamentos. El valor obtenido de Índice de Rentabilidad del Reemplazo fue de 82,88 % Este resultado permite concluir que, es factible económicamente sustituir este equipo por uno nuevo, en lugar de mantenerlo en explotación por más tiempo. El Índice de Rentabilidad del Reemplazo constituye un modelo económico factible para evaluar el momento oportuno de reemplazo de activos.

Abstract Knowing the right moment when an asset must be replaced is highly relevant to the economic efficiency of any industry. The main objective of this work was to determine the opportune moment to replace an asset, based on an economic approach, which allowed making the best decision between continuing to operate the asset and carrying out the corresponding maintenance actions, or opting for its replacement. For this, the method used was the calculation of the Replacement Profitability Index, which determines if it is necessary to replace the existing asset, or if it is better to wait one more year to proceed with the change. The investigation focused on a 200-ton refrigeration water chiller, from one of the Biocubafarma companies, essential equipment for the efficient production of medicines. The value obtained from the Replacement Profitability Index was 82.88 %. This result allows us to conclude that it is economically feasible to replace this equipment with a new one, instead of keeping it in operation for longer. The Replacement Profitability Index constitutes a feasible economic model to assess the opportune moment of asset replacement.

Influence of misalignment on functional dynamic parameters of a 250 kW direct current motor

Resumen Se realizó una investigación experimental para la determinación de la influencia del desalineamiento en los parámetros dinámicos funcionales de un motor de corriente continua de 250 kW en una planta siderúrgica. El objetivo fue la determinación de los parámetros síntomas registrados en línea más sensibles a la condición de alineamiento del motor GH280 PK DC de 250 kW de un Laminador, para lo cual fue necesario obtener un modelo matemático que describiera el comportamiento de ciertos parámetros dinámico funcionales en función del desalineamiento del motor. Se provocó desalineamiento paralelo horizontal en un motor y se midió temperatura, vibraciones y consumo de corriente. Mediante el análisis estadístico se encontró una correlación moderadamente fuerte entre el desalineamiento y el consumo de corriente. Se obtuvo un modelo lineal que relaciona ambas variables, el cual fue validado satisfactoriamente. El resultado obtenido fue que aunque el desalineamiento residual fuera tolerable, este provocó cambios significativos en el consumo energético, lo cual se traduce en reducciones de hasta 13 % de consumo energético realineando periódicamente el motor en función del consumo de corriente. El modelo obtenido permitió estimar el desalineamiento midiendo la corriente, siendo útil, aún sin exceder los límites tolerables, para la planificación de acciones correctivas optimizando así el consumo energético.

Abstract An experimental investigation was carried out to determine the influence of misalignment on the functional dynamic parameters of a 250 kW DC motor in a steel plant. The objective was to determine the most sensitive online symptom parameters to the alignment condition of the 250 kW GH280 PK DC motor of a steel plant. To do this, it was necessary to obtain a mathematical model that described the behavior of certain functional dynamic parameters based on the motor misalignment. Parallel horizontal misalignment was caused in a motor and temperature, vibrations, and current consumption were measured. Through statistical analysis, a moderately strong correlation was found between misalignment and current consumption. A linear model relating both variables was obtained, which was satisfactorily validated. The most relevant result was that although the residual misalignment was tolerable, it caused significant changes in energy consumption, which translates into reductions of up to 13 % in energy consumption by periodically realigning the motor based on current consumption. The research concluded that the model obtained allowed estimating misalignment by measuring the current, being useful, even without exceeding tolerable limits, for planning corrective actions thus optimizing energy consumption.

Characterization of a white cast iron of the ASTM A 532 class III type A

Resumen El trabajo tuvo como objetivo caracterizar la microestructura, la dureza y las tensiones por difracción de rayos X de una fundición blanca del tipo ASTM A 532 clase III tipo A de fabricación nacional empleada en la fabricación de voluta de bomba centrífuga para el transporte de pulpa laterítica. Para la caracterización de estas propiedades se seleccionó tres probetas en bruto de colada. Se determinó que este tipo de fundición según la composición química solidifica con una red de carburo eutéctico del tipo M7C3 (Cr7C3) en formas de barras y la presencia de martensita, los cuales le atribuyen variaciones de dureza desde 645 hasta 685 HV, que le infiere resistencia al desgaste abrasivo sin estar sometidas a altas exigencias de choque. Al analizar las tensiones residuales que se encuentran distribuidas en la aleación se determinó que es función del proceso de solidificación, las cuales incrementan el espaciado interplanar de los planos que difractan más allá del estado libre de tensiones y son localizadas alrededor de los carburos eutécticos.

Abstract The objective was to characterize the microstructure, hardness and stresses by X-ray diffraction of a white cast iron the ASTM A 532 class III type A type national manufacture used in the manufacture of centrifugal pump volute for the transport of lateritic pulp. For the characterization of these properties, three raw test tubes were selected. It was determined that this type of casting according to the chemical composition solidifies with a eutectic carbide network of the M7C3 (Cr7C3) type in bar shapes and the presence martensite, which attribute hardness variations from 645 to 685 HV, which infers resistance to abrasive wear without being subjected to high shock requirements. When analyzing the residual stresses that are distributed in the alloy, it was determined that it is a function of the solidification process, which increases the interplanar spacing of the planes that diffract beyond the stress-free state and are located around the eutectic carbides.

Thermal evaluation of cooling water in the steam condenser of a thermoelectric power plant

Resumen En este trabajo se efectuó una evaluación de un condensador de vapor; considerado uno de los equipos importantes dentro de una central termoeléctrica. Para poder realizar esta evaluación térmica se aplicó la metodología basada en la norma para condensadores de vapor de superficie del Heat Exchange Institute, Standard for Steam Surface Condenser. La cual permite obtener comparaciones de los valores de diseño con parámetros reales. Se obtuvieron diferencias significativas en parámetros como la eficiencia, según el valor de diseño es de 61 % mientras que el valor real es de 34 %. Además, se obtuvo un valor real del número de unidades de transferencia de 0,41 muy bajo con respecto al de su diseño. Conjuntamente, se pudo determinar el factor de ensuciamiento del condensador con datos de operación. Se valoró a través de indicadores físico - químicos y contaminantes orgánicos e inorgánicos la repercusión directa que posee el parámetro de incremento de temperatura del condensador en el agua de mar, como fuente de enfriamiento.

Abstract In this work an evaluation of a steam condenser was carried out; considered one of the important equipment within a thermoelectric power plant. In order to carry out this thermal evaluation, the methodology based on the standard for surface steam condensers of the Heat Exchange Institute, Standard for Steam Surface Condenser, was applied. Which allows to obtain comparisons of the design values with real parameters. Significant differences were obtained in parameters such as efficiency, according to the design value it is 61 % while the real value is 34 %. In addition, a real value of the number of transfer units of 0.41 was obtained, very low with respect to its design. Together, the condenser fouling factor could be determined with operating data. The direct repercussion of the condenser temperature increase parameter in seawater, as a cooling source, is assessed through indicators - chemicals and organic and inorganic pollutants.

Application the principal component analysis to the mechanical behavior of turbines 100 MW

Resumen Este trabajo tuvo como objetivo el diseño de un modelo estadístico basado en la técnica de Análisis de Componentes Principales (ACP) (Principal Component Analysis - PCA) como método para la reducción de dimensionalidad y como vía para identificar los parámetros que mayor influencia tienen en la variabilidad del comportamiento mecánico dinámico funcional de las turbinas a vapor de 100 MW de potencia de generación eléctrica. Se presentan los parámetros síntomas medibles que caracterizan el comportamiento mecánico dinámico funcional de la turbina y un modelo grupal por subconjunto mecánico para el análisis integrado de parámetros síntomas de la turbina, en el cuál será aplicado el modelo ACP. Se emplearon métodos como la modelación matemática y estadística a partir de un modelo estadístico basado en la técnica de análisis de componentes principales. Se obtuvo como resultado la reducción dimensional del problema original a partir de la obtención de las componentes principales y la determinación de los parámetros síntomas con mayor influencia en la variabilidad del proceso.

Abstract This work aimed at the design of a statistical model based in the technique of principal component analysis (PCA) like method for the reduction of dimensionality and like road to identify the parameter that they have bigger influence in electric generation's variability of the mechanical dynamic functional behavior of 100 MW's steam turbines of potency. Measurable symptoms present the parameters themselves that the mechanical expeditious functional behavior of the turbine and a group model for mechanical subset for the analysis integrated of parameters characterize symptoms of the turbine, in the which one will be applied the model ACP. Methods were used as the mathematical and statistical modelation as from a statistical model based in the technique of principal component analysis. Obtained him as a result the dimensional reduction of the original problem as from the obtaining of the component main and the determination of the parameter symptoms with bigger influence in the variability of the process.

Model for lubrication and lubricants management in industry

Resumen La investigación se realizó a partir de la observación participativa de las acciones de lubricación en diferentes organizaciones. La evaluación realizada a la gestión de la lubricación y los lubricantes identificó un conjunto de deficiencias. Se consideró que disponer de un modelo para orientar la gestión de la lubricación es de utilidad para garantizar la mejora continua de esta actividad. El objetivo fue diseñar un modelo que permita la gestión de la lubricación y los lubricantes. El modelo propuesto se concibió como un sistema de ciclo cerrado enfocado en los procesos y la calidad. Tomó como base el Ciclo PHVA de Deming (Planificar, Hacer, Verificar y Actuar), que se encuentra en la ISO 9001:2015 Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos, a cada fase se le definieron etapas y de cada etapa se explicaron de forma detallada cinco aspectos: información de entrada, actividades, revisión, información de salida y métrica.

Abstract The research was carried out based on participatory observation of lubrication actions in different organizations. The evaluation carried out on lubrication and lubricant management identified a set of deficiencies. It was considered that having a model to guide lubrication management is useful to guarantee the continuous improvement of this activity. The objective was to design a model for the management of lubrication and lubricants. The proposed model was conceived as a closed-loop system focused on processes and quality. It was based on Deming's PDCA Cycle (Plan, Do, Check and Act), which appears in ISO 9001:2015 Quality management systems. Requirements, stages were defined for each phase and five aspects of each stage were explained in detail: input information, activities, review, output information and metrics.

Simulation of the stress state of the backing plate in a diaphragm pump

Resumen La determinación analítica del estado tensional de la placa de respaldo de una bomba de diafragma, tanto por sus características geométricas como por las solicitaciones a que está sometida, implica un elevado grado de complejidad que la hace impracticable. En este trabajo se usó el método de elementos finitos para realizar una simulación de este problema que permitió obtener una solución aproximada, pero suficientemente precisa para su uso con fines prácticos. En la simulación, se tuvo en cuenta la curvatura de la placa, la distribución de los agujeros con las consiguientes concentraciones de tensiones y el efecto, en términos de fuerza, tanto del fluido como del diafragma. Como resultado, se obtuvo la distribución de tensiones en todo el dominio geométrico de la pieza. En todos los casos, los resultados obtenidos estuvieron conforme a lo esperado, desde el punto de vista cualitativo, de los fundamentos de la teoría de la elasticidad. Los resultados se validaron, mediante la comparación de la región de mayor tensión obtenida por la simulación y aquella donde ocurrió la rotura en piezas reales, observándose una excelente coincidencia, además, se podrán utilizar también en la optimización del diseño de estas placas.

Abstract Analytical determination of stress distribution in a backing plate of a diaphragm pump, has a high complexity level, due not only to its geometric characteristics but also to the acting loads. In this work, the finite element method was used to carry out a simulation at this problem, allowing to obtain a solution that, although approximate, is accurate enough for being used for practical applications. In the simulation, the plate curvature, holes space distribution with the corresponding stress concentrations, and the force effect in the fluid and the diaphragm. The outcome was the stress distribution in the whole geometric domain of the part. In all the cases, the obtained results qualitatively matched to those expected from basis of the theory of elasticity. The obtained outcomes were validated by comparing the higher stress region achieved through the simulation and that where the part breakage actually took place. An excellent matching of both regions was observed. The used approach can be also being use in the future, for optimizing the design of these backing plate.

Implementation of the process capability analysis in the gauges manufacturing

Resumen Una de las herramientas de calidad empleadas para determinar si un proceso es capaz de cumplir con las especificaciones técnicas deseadas es el análisis de capacidad, lo cual constituye una de las premisas para garantizar la calidad de los productos. Por tal motivo el presente trabajo tuvo como objetivo implementar el análisis de capacidad de procesos en la fabricación de calibres. Para llevar a cabo la evaluación se tomó como muestra un calibre complejo o multiuso, fabricado en una empresa militar, destinado a la comprobación de los canales de los nuevos cañones del fusil para francotirador, se le realizaron 25 mediciones en diferentes secciones de su diámetro. Como resultado se obtuvieron los valores de los índices de capacidad del proceso y se concluyó que el proceso de fabricación de calibres no es adecuado debido a la incapacidad del mismo de producir calibres dentro de las especificaciones establecidas.

Abstract One of the quality tools used to determine if a process is capable of meeting the desired technical specifications is the capability analysis, which constitutes one of the premises to guarantee the quality of products. For this reason, the present work aims to implement the process capability analysis in the gauge manufacturing. To carry out the evaluation, a complex or multipurpose caliber is taken as a sample, manufactured in a military company, intended for checking the channels of the new sniper rifle barrels, 25 measurements are made in different sections of its diameter. As a result, the values of the process capability indices were obtained and it was concluded that the gauge manufacturing process is unsuitable due to its incapability to produce gauges within the established specifications.