Ingeniería Mecánica

Utilización de Sistemas Basados en Reglas y en Casos para diseñar transmisiones por tornillo sinfín

Las técnicas de Inteligencia Artificial se aplican hoy en día a diferentes problemas de Ingeniería, especialmente los Sistemas Basados en el Conocimiento. Entre estos últimos los más comunes son los Sistemas Basados en Patrones, los Sistemas Basados en Reglas, los Sistemas Basados en Casos y los Sistemas Híbridos. Los Sistemas Basados en Casos parten de problemas resueltos en un dominio de aplicación y mediante un proceso de adaptación, encuentran la solución a un nuevo problema. Estos sistemas pueden ser usados con éxito para el diseño de engranajes, particularmente para el diseño de transmisiones por tornillo sin fin, sin embargo ello constituye un campo de las aplicaciones de la Inteligencia Artificial aún inexplorada. En el presente trabajo se hace una comparación del uso de los Sistemas Basados en Regla y los Sistemas Basados en Casos para el diseño de transmisiones por tornillo sin fin y se muestran los resultados de la aplicación de los sistemas basados en regla al diseño particular de una transmisión por tornillo sin fin

Nowadays Artificial Intelligence techniques are applied successfully to different engineering problems, especially the "Knowledge Based Systems". Among them the most common are the "Frame based Systems", "Rules Based Systems", "Case Based Systems" and "Hybrid Systems". The "Case Based Systems" (CBS) analyze solved problems in an application domain and by means of a process of adaptation; they find the solution to a new problem. These systems can be used successfully for the design of gears, particularly for designing worm gears; nevertheless it constitutes a field of the applications of artificial intelligence even unexplored. A comparison of the use of "Rules Based System" and "Cases Based System" for worm gear design is made at this paper. It is also showed the results of applying the "Rule Based Systems to a particular design of a worm gear transmission

Análisis experimental del torneado de alta velocidad del acero AISI 1045

El objetivo de este trabajo es el estudio experimental de la evolución del desgaste del flanco de dos insertos de carburo recubiertos y un cermet, durante el torneado en seco del acero AISI 1045 con 500 y 600 m/min de velocidad de corte. Los resultados fueron comparados utilizando el análisis de varianza y de regresión. La investigación mostró un efecto significativo de la velocidad de corte y del tiempo de maquinado en el desgaste del flanco. El mejor desempeño fue para el carburo recubierto con tres capas, mientras que a elevada velocidad de corte el carburo con dos capas sufrió el mayor desgaste, lo cual se debe a que cuando pierde sus recubrimientos el substrato del inserto queda desprotegido y el desgaste crece rápidamente por la extremas condiciones del mecanizado por alta velocidad. Además, se plantean recomendaciones del tiempo de maquinado de los insertos dadas las condiciones de elaboración por alta velocidad

This work deals with the experimental study of the flank wear evolution of two coating carbide inserts and a cermet insert during the dry turning of AISI 1045 steel with 500 and 600 m/min cutting speed. The results were compared using the variance and regression analysis. The investigation showed a significant effect of cutting speed and machining time on the flank wear in high speed machining. The three coating layers insert showed the best performance while the two layers insert had the worst behaviour of the cutting tool wear at high cutting speed, this is because once the coating film is peeled off, the substrate of the insert becomes uncovered and the wear grows rapidly due to the extreme machining conditions for high speed. Besides, the machining time recommendations of inserts for the cutting conditions at high speed are exposed

Determinación de tensiones por rayos x del acero AISI 1045 deformado por rodillo

El objetivo del trabajo es realizar el análisis de las tensiones a muestras de acero AISI 1045 endurecidas en frío por rodillo. Con empleo del método de Willianson-Hall se determinó las macro y microdeformaciones; la deformación reticular del parámetro de red; el tamaño de las cristalitas; los esfuerzos en la red cristalina y la reducción del tamaño promedio de los granos, lo que permitió establecer los mecanismos de endurecimiento del acero AISI 1045, deformado por rodadura. Fueron medidos y analizados diferentes puntos teniendo en cuenta los índices de Miller para la fase ferrítica del acero. Los modelos lineales obtenidos, son estadísticamente significativos, que muestran una tendencia creciente de las propiedades mecánicas y metalúrgicas, según se incrementan las variables independientes del proceso de experimentación.

The objective of the paper is to carry out the analysis from the tensions to steel samples AISI 1045 hardened cold for roller. With employment of the method of Willianson-Hall was determined the macro and micro deformations; the reticular deformation of the net parameter; the size of the crystallites; the efforts in the crystalline net and the reduction of the size average of the grains, what allowed to establish the mechanisms of hardening of the steel AISI 1045, deformed by rolling. They were measured and analyzed different points keeping in mind the indexes of Miller for the phase ferrite of the steel. The obtained lineal models, they are statistically significant that they show a growing tendency of the mechanical estates and metallurgical, as the independent variables of the experimentation process are increased.

Propuesta de un modelo para el análisis de criticidad en plantas de productos biológicos

En este trabajo se propone un procedimiento para verificar la factibilidad de aplicación de una metodología para realizar el análisis de criticidad y complejidad y así priorizar una atención especial a la gama de activos que intervienen en el proceso productivo de las plantas de bioproductos y mejorar la confiabilidad de estos activos, acorde a las nuevas tendencias en el mantenimiento. Para ello se define una instalación típica, se determinan los indicadores propios de estas plantas a tener en cuenta para el cálculo de criticidad y complejidad. El resultado que se obtiene en el estudio es una lista jerarquizada de los equipos a partir de la comparación, a través de una matriz, entre los criterios que intervienen en el índice de criticidad y el de complejidad de cada activo, dados los valores de ponderaciones obtenidos, mediante la realización de encuestas a ingenieros y especialistas de vasta experiencia en el tema. El modelo fue validado utilizando el método de consulta a especialistas obteniéndose resultados satisfactorios.

A procedure to verify the possibility for the implementation of a methodology for the analysis of criticism and complexity is proposed in this paper. It could be possible to give priority to the factors that take place in a production process of biological products plants, according to the new tendency in maintenance. A typical installation is described and also the factors, of such plants, that have to be considered. All these results must be compared by using a matrix, taking into account all the factors that interfere in the criticism and complexity of the installation. That was done by well experience engineers and experts. The model was validated using expert methods obtaining satisfactory results.

Modelación matemática de la flotación de la maza superior de los molinos de caña de azúcar

En el presente trabajo se desarrolla un modelo matemático de la flotación de la maza superior de los molinos de caña de azúcar durante su funcionamiento, determinado a partir de mediciones experimentales de dicha magnitud en el tiempo. Se realiza un ajuste adecuado a los valores medidos experimentalmente y se obtiene una función analítica que permitirá considerar los efectos de la flotación en el estudio del funcionamiento y en los métodos de cálculo de los molinos y sus elementos. Se aplica a un molino en el Complejo Agroindustrial 14 de Julio en Cienfuegos. Se modelan cien segundos de funcionamiento obteniéndose una función que expresa la flotación la que al ser derivada permite obtener la velocidad y aceleración con que varía la flotación instantánea. Los coeficientes y sus bondades son dados matricialmente para todos los ajustes efectuados al construir la función que define la flotación instantánea obtenida en este caso.

A mathematical model for the instant flotation of the top shaft of sugar cane mill is developed and analytical function for introduce in the study of other sugar cane mills parts is obtained. The model is applied to July 14th sugar factory in Cienfuegos. One hundred seconds of work is modeled and a functions for floating, velocity and acceleration of floating are obtained. The coefficients and their goodness are given in matrix for all the fits made for to build the function that defines the instant flotation obtained in this case.

Optimización de sistemas centralizados de agua helada en la etapa prematura del diseño comercial

En el presente trabajo se propone un procedimiento para la optimización de un sistema de climatización centralizada por agua helada en la etapa prematura del diseño comercial, para ello se crea un modelo híbrido que combina herramientas termoeconómicas con técnicas de inteligencia artificial como son las redes neuronales artificiales y los algoritmos genéticos para minimizar el costo de los productos finales del sistema (agua fría para climatización de locales y agua caliente para calentamiento de agua sanitaria). Con este objetivo se calculan las variables de diseño y de operación que garantizan el mínimo costo total del sistema, formado por los costos capitales de cada uno de sus componentes y el costo asociado a la energía consumida.

In this paper the procedure of optimization for the conceptual design of a centralized air conditioning chiller water system is developed, for which a hybrid model is created that combines thermoeconomic tools with artificial intelligence technique such as Artificial Neural Networks (ANN) and Genetic Algorithms (GA) for the optimization of the final products of the system. With this objective the design and operation variables are calculated that guarantees the minimum total cost of the system, including the capital costs of each of its components and the cost associated to the energy consumed.

Modelo matemático para la caracterización del envejecimiento del acero 12Cr1MoV superenvejecido a partir del efecto Barkhausen

En el presente trabajo se desarrolla, a partir del efecto Barkhausen, un modelo matemático que permite caracterizar el grado de envejecimiento del acero 12Cr1MoV empleado en las Líneas Principales de Vapor (LPV) de las Centrales Termoeléctricas de Cuba. El modelo parte de las ecuaciones del modelo de Bertotti sobre la variación del flujo magnético en el tiempo, con el cual se obtienen expresiones matemáticas que correlacionan el voltaje inducido en la bobina, conocido como ruido magnético Barkhausen (RMB), con el tamaño del grano y de los carburos que son, entre otros, parámetros microestructurales que definen el grado de envejecimiento del acero estudiado, el modelo desarrollado describe una disminución y un aumento del voltaje de la señal con el incremento del tamaño de grano y carburos respectivamente para un mismo valor del campo aplicado, este resultado permite corroborar las mediciones que se desarrollen del mencionado efecto en aplicaciones prácticas.

In this work, a mathematical model to characterize the ageing degree on 12Cr1MoV steel used on main steam pipes from power plants is developed. This model start from Bertotti´s model about the variation of magnetic flux with the time, obtaining different mathematics expressions which relate the induced voltage on the coil and known as Magnetic Barkhausen Noise (MBN) with grain and carbides size, which constitute, among others parameters, one that can be used to evaluate the ageing process on the analyzed steel, with the developed model a decreasing and increasing later of voltage with the increasing of grain and carbide size respectively for the same magnetic field applied is verified, with this result it is possible to corroborate the magnetic measurements which be developed using MBN on practice applications.

Modelación del proceso de calcinación flash durante la activación de arcillas

La activación térmica ha sido usada para producir puzolanas con elevada reactividad, manifestada en los primeros días de curado y como sustitutas del clinker. La temperatura es un parámetro de control en la activación y se debe considerar cuál es su valor para cada materia prima. Considerando los precios del mercado mundial, nuevas materias primas para producir puzolanas se investigan continuamente. Este artículo trata la modelación física de los procesos térmico, hidrodinámico y de dehidroxilación que experimentan las partículas expuestas a una corriente gaseosa. El objetivo es modelar la calcinación utilizando un modelo físico y discutirlo. La velocidad, temperatura y avance de la dehidroxilación de las partículas se obtiene como función de los parámetros del gas portador y se incluyen las pérdidas de calor. El modelo, resuelto explícitamente, reproduce valores de la literatura y predice el tiempo de residencia para que las partículas alcancen su total dehidroxilación dentro del calcinador.

Puzzolanic activity in some materials can be increased by means of different processes, among them, thermal activation is one of the most promising. In the last few years, thermal activation processes have been used to produce puzzolans with high reactivity in early ages of concrete. Temperature is an important parameter in the activation process, and as a consequence, different temperatures are required for each raw materials. Taking into account the high prices of Metakaolin, new puzzolanic materials are constantly investigated. Other materials, with higher levels of kaolin are being used for activation with good results. This paper is about the modeling of thermal, hydrodynamics and dehydroxilation processes undergone by particles exposed to a hot gas stream. The models employed are discussed; the velocity and temperature of particles are obtained as a function of the gas parameters. The calculation includes the heat losses and the model predicts the residence time of a particle in an activation unit.