Ingeniería Mecánica

Síntesis geométrica de engranajes cilíndricos de dientes rectos con elevada resistencia a la picadura // Geometric synthesis of spur gears with high pitting resistance

2021-04-20T11:41:35-04:00

En el 2016, la norma ANSI-AGMA 2101-D04 reformuló la evaluación del esfuerzo de contacto en los engranajes. Algunos populares programas de computación aplicables a elementos de máquinas, como Inventor 2021 y KISSsoft, incorporaron cálculos de resistencia a picadura y fractura en engranajes según la mencionada norma, pero aun el diseño óptimo basado en ANSI-AGMA 2101-D04 no tiene presencia en calculadores de engranajes ni en la literatura especializada. La síntesis racional de un engranaje es compleja debido al número de variables, limitaciones y relaciones que involucra, haciéndose difícil su desarrollo. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un procedimiento para el cálculo de la geometría racional de un engranaje cilíndrico con dientes rectos y elevada resistencia a la picadura, tomando como base la norma ANSI-AGMA 2101-D04. El procedimiento permitió generar síntesis geométricas racionales de engranajes con menor esfuerzo de contacto en los dientes conjugados. Resultados de la investigación permiten presentar una interrelación entre la geometría del engranaje y su resistencia a esfuerzos de contacto, un diagrama de bloque del algoritmo base y particularidades de la influencia de la geometría racional en los radios de curvatura de los flancos de los dientes que mejora la resistencia a la picadura de los engranajes.

Palabras claves: engranaje cilíndrico; resistencia a picadura; síntesis geométrica; AGMA 2101.
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Abstract

Abstract: In 2016, the ANSI-AGMA 2101-D04 standard gave the possibility to reformulate the evaluation for the contact stress on gears. Some popular computer programs for machine elements, such as Inventor 2021 and KISSsoft, incorporated new calculations of resistance to pitting and fracture in gears according to the mentioned standard, but even the optimal design based on ANSI-AGMA 2101-D04 has no presence in calculators of gears or specialized literature. The rational synthesis of a gear is complex due to number of variables, relations between them and limitations involved, which makes its development difficult. The objective of this research was to obtain a procedure for the calculation of the rational geometry of spur gears and high resistance to pitting, based on the ANSI-AGMA 2101-D04 standard. The procedure generates a rational geometric synthesis of spur gears with less contact stress and higher pitting strength in the conjugated teeth. Research results allow a better understanding of the relationships between gear geometry and its pitting resistance using the contact stresses. In addition, a block diagram of the basic algorithm and the influence of the radius of tooth profile on the pitting resistance of the active flanks of gear teeth are shown.

Key words: spur gear; pitting resistance; geometric synthesis; AGMA 2101.

Análisis de la confiabilidad de procesos en una empresa biofarmacéutica // Process reliability analysis a biopharmaceutical industry

2021-05-06T14:15:44-04:00

La confiabilidad de procesos y sistemas es un elemento fundamental dentro del Análisis de la Confiabilidad operacional. Esta investigación tuvo como objetivo analizar la confiabilidad del sistema de llenado de bulbos en una empresa biofarmacéutica a partir de un nuevo modelo matemático. Los modelos publicados para evaluar la confiabilidad de proceso no tienen en cuenta la integración de los elementos: logística, calidad y la organización, quedando superada esta insuficiencia en el nuevo modelo. Los métodos principales empleados fueron: la modelación matemática para la evaluación de la confiabilidad y sus componentes y el estadístico para la obtención de los datos. La investigación se realizó en el periodo comprendido entre los años 2017 al 2019. El resultado principal es que la variable aprovechamiento de la instalación tuvo el mayor impacto en los resultados siendo la propuesta implementar un mejor uso a la capacidad instalada.

Palabras claves: confiabilidad operacional; confiabilidad de procesos y sistemas; modelo matemático; logística; calidad y organización.
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Abstract

System and process reliability is a key element in the Operational Reliability analysis. The objective of this research was to analyze the reliability of the vial filling system in a biopharmaceutical industry based on a new mathematical model. The published models to evaluate process reliability do not take into account the integration of the elements: logistics, quality and organization, this inadequacy in the new model are overcome. The main methods applied were mathematical modeling for the assessment of reliability and its components and the statistic for obtaining data. The research was carried out between the years 2017 and 2019. The main result is that the variable Use of the Installation had the greatest impact on the results, being the proposal to implement better use of the installed capacity. Results demonstrate that capacity utilization had the most important impact on the outcomes. The findings support the proposal to improve the capacity utilization of the installed facilities.

Key words: operational reliability; process and system reliability; mathematical model; logistics; quality and organization

Evaluation of nonlinear Iterative methods on pipe network // Evaluación de métodos iterativos no lineales en redes de tuberías

2021-07-21T09:42:42-04:00

Abstract

The analysis and design of pipe networks is usually a very complex task and depending of many factors. The paper here presented explores issues related to the accuracy and robustness of three iterative nonlinear methods used for designing pipe networks: Hardy Cross method, Gradient method and Newton-Raphson method. The last two methods are implemented in EPANET and Matlab, through the fsolve function. In order to evaluate the performance of each numerical method, three pipe networks, were assessed. No differences in the results were found by using fsolve (of MatLab) and Hardy-Cross methods. However, the EPANET results show differences up to 115% regarding other two methods. This behavior can be explained by the magnitude of head loss and the flow rate in some tubes of the network with errors close to the errors set up and by the Nodal Newton-Raphson method used at EPANET’s code. The Hardy Cross method proved to be robust on three evaluated cases

Key words: nonlinear methods, pipe network; EPANET; Hardy Cross method; Newton–Raphson technique.