Uno de los componentes más importantes en la mayoría de máquinas que existen en el mundo son los ejes. Una falla en estos componentes, involucra un elevado costo, no solo por el costo del componente en sí mismo, sino también, porque al fallar dicho componente, puede parar toda una línea de producción por varias horas e incluso días y en trabajos como operaciones mineras, dichas paradas no programadas simbolizan grandes pérdidas económicas. El presente documento tiene como objetivo determinar mediante la realización de dos análisis de falla y el estudio de data del laboratorio las causas de falla más comunes en ejes de equipos industriales. Los componentes a los que se realizarán los análisis de falla pertenecen a los casos externos que llegan comúnmente al Laboratorio de Materiales de la PUCP. La secuencia del trabajo desarrollado fue recolectar información sobre la metodología que se sigue para realizar un análisis de falla, para que de esta manera se pueda llevar a cabo los análisis de falla a 2 ejes pertenecientes a una caja reductora de un molino de bolas. La secuencia que utiliza este documento sigue los alineamientos planteados por el Laboratorio de Materiales de la PUCP. Una vez realizado los reportes de los casos mencionados, se procede al estudio y análisis de otros 7 reportes que se encuentran en la base de datos del laboratorio, para que de esta manera se pueda presentar resúmenes de cada uno de estos casos siguiendo una secuencia planteada. Finalmente, se procede a analizar los resultados donde se encuentra que el problema más recurrente tiene que ver con deficiencias en el material empleado en la fabricación del componente. Con los resultados obtenidos se plantean recomendaciones y conclusiones.

La perforación de roca es un proceso que se encuentra presente en la minería, la construcción y la extracción de hidrocarburos. Normalmente, para la perforación de roca, se utilizan taladros percusivos. Los taladros percusivos tienen dos componentes importantes: el elemento que genera el impacto, llamado martillo o pistón de impacto y el elemento que se encuentra en contacto con la roca, llamado indentador o bit que aloja el elemento perforante llamado inserto. Se presenta el diseño de un equipo de laboratorio que permite al investigador estudiar el daño en una muestra de roca utilizando distintos tipos de insertos (ya sea cónicos o balísticos de distintos diámetros), distintas configuraciones geométricas de los insertos en un taladro percusivo, así como distintos ángulos de barrido. El equipo de laboratorio consiste en un cilindro neumático cuyo pistón (martillo) se acelera hasta una velocidad de 5 m/s. Dicho pistón impacta contra el indentador, transfiriendo su energía a través del indentador hasta una muestra de roca. En el extremo del indentador se encuentran los insertos de carburo de tungsteno, quienes se encargan de perforar la roca. El peso combinado del equipo es aproximadamente 50 kg. El equipo fue diseñado de tal manera que sea posible controlar el ángulo de barrido por medio de un sistema de giro que utiliza un motor DC con escobillas con un torque nominal de 1,6 Nm y que consume una potencia de 0,48 W. El equipo, además, cuenta con distintos tipos de sensores para registrar datos relevantes a la investigación. La velocidad del pistón de impacto se mide por medio de dos sensores inductivos separados por una distancia conocida de 24 mm. El indentador cuenta con sensores extensiométricos que miden la deformación del elemento. La roca cuenta con un acelerómetro para registrar la energía recibida. El ensayo se encuentra semi-automatizado, el control está a cargo de un PLC en comunicación con una PC, donde se registra la velocidad de impacto, las deformaciones del indentador y la roca. El PLC gobierna el funcionamiento secuencial del ensayo, activando y desactivando las electroválvulas correspondientes. El costo aproximado (sin considerar los costos de anclaje) es de S./ 25000. Los dos conceptos de mayor costo son la fabricación de los elementos y los sensores utilizados.

En este trabajo de tesis se presentó el diseño de una planta piloto en la cual se utilizó CO2 supercrítico como solvente para poder extraer oleorresina de páprika. La planta piloto cuenta con un volumen de recipiente de extracción de 5 L, lo cual permite conseguir 0,25 kg/h de oleorresina de páprika utilizando como materia prima 2,6 kg/h de páprika en polvo y 13 kg/h de CO2, todo esto en procesos batch de 15 min cada uno. Se realizó la ingeniería requerida para que el CO2pueda alcanzar las condiciones óptimas de extracción de la oleorresina de páprika, las cuales son Textract = 55°C, Pextract = 400 bar, para luego separar la oleorresina de páprika del CO2, además, se realizó la cotización de cuánto costaría implementar la planta piloto con un control manual obteniéndose un costo de S/. 256,261.08 + IGV. Se seleccionó el CO2 supercrítico debido a las aplicaciones que este tiene como solvente en el campo de la extracción de sustancias debido a su particular comportamiento proveniente de sus propiedades físicas, las cuales son intermedias entre los líquidos y gases, como por ejemplo alta densidad y baja viscosidad, debido también aque tiene la peculiaridad de que su temperatura crítica es muy cercana a la temperatura ambiente (Tcrit = 30°C) y su presión crítica no es tan elevada(Pcrit = 73,8 bar), en comparación con las presiones críticas de otros fluidos, esto sumado a la facilidad que existe para extraer el CO2 y que además es una sustancia no tóxica ni corrosiva. Se propuso la extracción de oleorresina de páprikausando CO2 supercrítico como una alternativa para la exportación de páprika (CapsicumAnuum), la cual es un tipo de ají que es muy solicitado en el exterior, siendo el Perú el mayor importador mundial de páprika, pero con el inconveniente que se la comercializa prácticamente como se la cosecha, sin ningún valor agregado.

Este trabalho objetiva prover subsídios para análise de estabilidade de sistemas eixo-mancal de deslizamento carregados dinamicamente, sob lubrificação hidrodinâmica por filme fluido. A equação da pressão na qual se baseia todo o desenvolvimento apresentado neste trabalho foi concebida por Sommerfeld. Sendo esta fundamentada na teoria de mancais infinitamente longos, assume-se que o mancal de deslizamento considerado insere-se neste contexto. As expressões para as componentes de força radial e tangencial do sistema eixo-mancal em questão podem ser obtidas para as conhecidas soluções de Half Sommerfeld e Full Sommerfeld, integrando a equação da pressão de Sommerfeld. A resolução dessa integração foi obtida através da utilização de fórmulas recursivas tabeladas por Booker, para integrais que apresentam uma mesma forma característica, denominadas Integrais de Booker, e nas quais resulta o desmembramento da integral principal. Linearizando as forças por expansão de Taylor de primeira ordem, geram-se os coeficientes das matrizes características do sistema. A implementação numérica foi feita sobre as forças e matrizes obtidas para Half Sommerfeld utilizando o Método de Newmark, e abrangendo dois casos, ordem zero e primeira ordem. Ambos são analisados e confrontados no que concerne os resultados de convergência e divergência numéricas, e efeito half-speed whirl. Conclusões e considerações finais são tecidas com respeito às características, vantagens e desvantagens, e relevância para aplicação prática. Sobre estes propósitos, observa-se que a formulação em primeira ordem mostra-se mais vantajosa por permitir utilização de intervalos de tempo maiores para descrever a trajetória assumida pelo centro do eixo. Outra contribuição deste trabalho, e não menos importante, é a obtenção de uma formulação geral para as expressões das componentes de força, bem como das matrizes de rigidez e amortecimento. Além de se poder obter as mesmas expressões resultado geradas pelas soluções de Half e Full Sommerfeld, os limites de integração são livres para assumir quaisquer valores de posicionamento angular, e não restringem o intervalo de integração a ? ou a 2?.

Orientador: Inácio Maria Dal Fabbro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-22T14:06:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_KelenCristiane_M.pdf: 10447047 bytes, checksum: bd1de8c6f17c3f3f8e755c78ecee3801 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A determinação de tensões e deformações é amplamente empregada na engenharia. Métodos clássicos de extensometria elétrica, extensometria mecânica e simulações por elementos finitos são úteis e permitem qualificar e quantificar a distribuição de carga em elementos de extrutura. Estudos fotoelásticos vêm ganhando cada vez mais espaço, pois facilitam a determinação e permitem a visualização da distribuição de tensões no espécimen em estudo de maneira rápida e confiável. As técnicas de moiré de sombra e projeção são os métodos mais comumente utilizados devido principalmente à simplicidade e rapidez de medição, tornando-os objeto de frequentes estudos em vários tipos de aplicações. A vantagem de se utilizar as técnicas de moiré está associada à simplicidade dos equipamentos necessários, simplicidade de aquisição e processamento de imagens, além de ser adequadas ao estudo de corpos de geometria simples ou complexa. A proposta deste trabalho se identifica em qualificar e quantificar as distribuições de deformação e tensão em uma mola membrana, como elemento de máquina de geometria complexa pela aplicação de técnica de moiré. Para este trabalho foi escolhido à mola membrana como elemento de máquina de geometria complexa, sendo um elemento de papel muito importante na montagem do conjunto de embreagem, pois o desalinhamento das linguetas pode resultar em trepidação ou vibração no pedal, gerando dificuldade de acionamento do mecanismo, podendo gerar também deformações dos componentes, e com isso desgaste prematuro do sistema em pauta. O deslocamento da mola membrana no acionamento da embreagem promove uma alteração na distribuição de tensão e deformação em seu perfil assim como nos componentes associados à mola, e o desalinhamento das linguetas faz com que essa distribuição não seja uniforme. A técnica de moiré de sombra pode auxiliar a simulação para determinar a deformação, a tensão bem como a distribuição de pressão sobre a superfície da mola membrana. A simulação computacional por elementos finitos e a técnica de extensometria com strain gauges, será utilizado como base de comparação entre os resultados obtidos por moiré de forma a proporcionar uma validação da técnica em estudo em elementos mecânicos de geometria não simples / Abstract: A diaphragm spring was chosen as a machine element of complex geometry, which integrates the clutch assembly. The tabs misalignment may result in vibrations transmitted to the clutch system, as well as difficulties in driving the pedal and can also generate components deformation and thus premature wearing of the whole clutch system. The displacement of the diaphragm spring during clutch driving promotes alterations on the stress and strain distribution on its profile as well as on the components associated to the spring, and tabs misalignment turns this distribution not uniform. The determination of stress and strain is widely used in engineering. Classical methods as electrical strain gage, mechanical gage and finite element simulations are useful to the qualification and quantification of load distribution in the specimens. Photoelastic techniques are gaining space, because it facilitates the stress and strain distribution determination, allowing clear visualization of the undergoing phenomena based on a quick and reliable experimentation. The shadow moiré and projection moiré techniques are the most commonly used methods primarily due to its measurement simplicity and quickness which supports frequent studies and proposed applications. The advantage of using moiré techniques is associated to the requirement of simple experimental setup for image acquisition and processing as well as its application to bodies of simple or complex geometry. The purpose of this study was to apply a moiré technique to obtain the stress and strain qualification and quantification on a spring membrane taken as a machine component of complex geometry. The shadow moiré technique can assist the simulation to determine the strain and stress distribution on diaphragm spring surface. The computer simulation by finite element technique and strain gauges, were used as the basis of comparison between the results obtained by the moiré method to validate the application of the proposed optical method to study of mechanical elements of complex geometry / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestra em Engenharia Agrícola

Esta tesis tuvo como objetivo lograr la automatización del modelamiento geométrico y de la generación de planos de engranajes cilíndricos de ejes paralelos y dentado exterior con aplicación en cajas reductoras de media y alta potencia. Para ello fue necesario realizar una tipificación de los engranajes objeto de estudio siguiendo recomendaciones geométricas recogidas de la bibliografía de diversos autores, especializados en el tema de diseño de elementos de máquinas. Luego se definieron los parámetros que definen la geometría del engranaje y las relaciones con los parámetros que se obtienen de los cálculos de comprobación. A continuación, con la información obtenida hasta este punto se crearon cuatro modelos paramétricos tridimensionales que son capaces de representar las diferentes tipificaciones definidas anteriormente. Seguidamente se recopiló la información necesaria para completar los datos que requiere un plano de fabricación de un engrane, creándose también cuatro plantillas de planos. Finalmente, se desarrolló e implementó un algoritmo que permite automatizar la obtención de los modelos 3D y la generación de los planos de fabricación. Se decidió realizar esta tarea en la plataforma de Visual Basic for Applications (VBA) del software comercial de diseño asistido por computadora Autodesk Inventor. El programa desarrollado comprende tareas como el dimensionamiento de los engranajes a partir de los datos de entrada introducidos por el usuario de una transmisión verificada, la selección de la escala más adecuada para el plano, la modificación de las vistas del engrane, la realización del acotado dimensional, la indicación de tolerancias y el llenado de los bloques de datos de la pieza, entre otros. La herramienta obtenida como resultado de este trabajo fue utilizada en tres ejemplos de aplicación de manera satisfactoria.

El objetivo del presente estudio es desarrollar una herramienta que permita agilizar y generalizar el proceso de diseño mecánico de un componente específico teniendo en consideración que la etapa de diseño es una de las más importantes dentro del proceso productivo de una pieza, pues es en donde se pueden generar los mayores ahorros económicos a través de las cualidades del producto (ergonomía, peso, volumen, calidad, etc.). En ese sentido, encontrar una manera de desarrollar dicho proceso de forma personalizada y con la capacidad de adaptarlo a las condiciones de trabajo de la empresa que busca utilizarlo, mejorará su desempeño. Para poder lograr implementar esta herramienta se tuvo que vincular tres conceptos: el diseño mecánico propiamente dicho, que son las definiciones técnicas, fórmulas paramétricas y criterios mecánicos que se utilizan al momento de diseñar un elemento mecánico; la ingeniería del conocimiento, que es la rama de la ingeniería que nos dará los conceptos básicos de cómo extraer la información plasmada dentro de un proceso y trasladarla a un flujo de trabajo; y finalmente, los algoritmos bio inspirados, específicamente, el algoritmo genético, que es el que optimizará el proceso de diseño tomando como base los datos de entrada que se captarán previamente. / The objective of this study is to develop a tool that allows to streamline and generalize the mechanical design process of a specific component, taking into consideration that the design stage is one of the most important within the production process of a piece, because that is where they can be generated the greatest economic savings through the qualities of the product (ergonomics, weight, volume, quality, etc.). In that sense, finding a way to develop this process in a personalized way and with the ability to adapt it to the working conditions of the company that seeks to use it, will improve its performance. In order to be able to implement this tool, three concepts had to be linked: the mechanical design itself, which are the technical definitions, parametric formulas and mechanical criteria that are used when designing a mechanical element; knowledge engineering, which is the branch of engineering that will give us the basic concepts of how to extract the information embodied within a process and transfer it to a workflow; and finally, the bio-inspired algorithms, specifically, the genetic algorithm, which is the one that will optimize the design process based on the input data that will be previously captured.

Este documento de tesis tiene el propósito de describir una metodología para obtener nubes de puntos que representen a superficies (o parches de geometría compleja) de piezas mecánicas que pueden ser replicadas en la industria. Estos puntos se obtuvieron utilizando el método de interpolación superficial B-Spline que deben cumplir un margen de error conocido y controlado de acuerdo a las tolerancias de fabricación utilizados en estos procesos de fabricación. En primer lugar en este documento se describió los antecedentes y estudios previos respecto a este tema a desarrollar; los problemas presentes en la fabricación de réplicas de piezas mecánicas y la propuesta solución que establece esta metodología de investigación para solucionarlos a través de una hipótesis dada. A continuación se realizó una descripción de los diversos conceptos teóricos necesarios para poder interpolar con este tipo de superficie (curvas paramétricas, curvas Spline, superficie de Bézier, superficie B-Spline, etc.) y las tecnologías utilizadas en el proceso de digitalización especialmente si se digitalizó en una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC). Después se describió las dos etapas para desarrollar esta metodología de investigación a partir de una hipótesis planteada. También se explicó cómo se realizó la validación este método a través de la definición del margen de error matemático aplicado en casos teóricos y en superficies de dos moldes mecánicos. Con este método de trabajo que he propuesto planteo optimizar el proceso de fabricación de réplicas de piezas mecánicas que contengan superficies básicas geométricas y superficies complejas. Enseguida se analizó superficies de modelos básicos geométricos con definición matemática conocida (esfera, cono y cilindro), muy comunes en piezas mecánicas industriales. Se calculó ciertos puntos de control1 representativos de la superficie siguiendo sus directrices (estos puntos tuvieron una relación directa con las direcciones de digitalización de los mismos).Luego se realizó la interpolación superficial B-Spline con el programa en MATLAB2 teniendo en cuenta los grados de libertad de este tipo de superficies. Después se estimó el error matemático utilizando el programa MATLAB a partir del concepto de traslación y rotación de ejes coordenados o de ejes locales. Este error se calculó con las distancias verticales en este sistema local desde los puntos interpolados con respecto a los puntos que pertenecen a la superficie de referencia. Posteriormente se seleccionó la nube de puntos que no exceda un margen de error admisible por lo que fue exportado a un programa CAD3 – CAM4 logrando obtener un molde que contenga esta superficie. Finalmente se realizó la simulación de fabricación de este molde en una máquina de control numérico CNC5. Al finalizar esta primera etapa de este método de investigación se comprobó que es tipo de superficies B-Spline es adecuado para replicar superficies de piezas mecánicas no sólo en superficies básicas sino que estás convertidas en parches pueden representar a superficies más complejas como se va a ver más adelante. Luego se analizó las superficies de dos componentes mecánicos para obtener las réplicas de estas superficies a través de una nube de puntos. Se digitalizó los puntos representativos o de control en estas piezas mecánicas de acuerdo a direcciones compatible con el método de interpolación; obteniendo la información de un palpador de contacto que se encuentra en una Máquina de Medición por Coordenadas. También se interpoló la nube puntos utilizando superficies B-Spline. Como en los casos anteriores se determinó el error matemático, obteniendo la nube de puntos definitivos, que con la ayuda de una interfaz gráfica CAD-CAM se determinaron los moldes respectivos que fueron finalmente simulados en su manufactura con una máquina CNC. Al finalizar esta segunda etapa se validó esta metodología de trabajo que se puede aplicar en el proceso de manufactura de réplicas de superficies de piezas mecánicas. Finalmente a través de las conclusiones y recomendaciones de este documento se planteó la necesidad de aportar este método de trabajo de investigación para estos procesos de fabricación muy útiles en la industria. Además les va servir de aporte a los alumnos de pregrado y maestría de la especialidad de Ingeniería Mecánica para que los que deseen sigan investigando la aplicación de estas superficies en la industria. / Tesis

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T23:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brazolin_RodrigoTadeu_M.pdf: 5635976 bytes, checksum: cc3a617fb92931974eff7e39f97904de (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O mercado de veículos comerciais se caracteriza pela grande diversidade de aplicações. Isto gera uma complexa gama de requisitos para projetos de sistemas de embreagem. Um modelo preciso de simulação é uma ferramenta imprescindível, pois permite a avaliação de forma segura da durabilidade do conjunto de embreagem, otimizando o tempo de desenvolvimento e reduzindo os custos com testes de campo. Os modelos atuais de simulação para avaliação da durabilidade da embreagem foram desenvolvidos para aplicações em veículos de passeio e podem não apresentar a mesma eficácia quando utilizados na simulação de veículos comerciais. Esse trabalho tem o objetivo de desenvolver uma metodologia computacional, para estimativa da vida em serviço, que se aplique a esse mercado de veículos, utilizando simulação Monte Carlo. O modelo de simulação consiste em relacionar de maneira lógica as características de resistência do material de atrito com as características de solicitação geradas na aplicação do veículo. A simulação Monte-Carlo será utilizada para gerar as solicitações de campo. Os resultados encontrados na simulação serão validados por meio de comparação com dados reais de durabilidade encontrados em serviço / Abstract: The commercial vehicles market is characterized for the great applications diversity. This creates complex requirements for projects of clutch systems. An accurate simulation model is an essential tool, because it allows the evaluation of the clutch set durability, optimizing the development time and reducing the costs with field tests. The current simulation models for evaluation of the clutch durability had been developed for applications in passengers vehicles and can not present the same efficacy when used in the simulation of commercial vehicles. This work has the objective to develop a computational methodology, applied in this vehicle market, using the Monte Carlo simulation code. The simulation model consists of relating in logical way the friction material resistance characteristics with the use characteristics generated in the vehicle application. The Monte Carlo simulation will be used to generate the field use. The found results in the simulation will be validated through of comparison with real durability data found in field / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica