Ingeniería Mecánica

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Producción de un material compuesto de fibra de carbono con matriz ABS

Casanova García, Gonzalo Fernando | 2019

En los últimos años se ha evidenciado un aumento en la cantidad de piezas fabricadas con materiales compuestos, debido a la demanda de materiales que tengan buenas propiedades mecánicas, y conserven un peso ligero. Una solución a estos requerimientos son los materiales fibro-reforzados, generalmente con una matriz polimérica reforzada con fibras sintéticas, como son el caso de la fibra de vidrio, fibra de carbono, entre otras. Sin embargo, los diferentes procesos de manufactura de estos compuestos no han sido muy desarrollados en América Latina. Los materiales de mayor complejidad son fabricados en Europa y EEUU. En este documento se describe la construcción y evaluación de un material compuesto de matriz polimérica acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) con refuerzos de fibra de carbono, cuyas propiedades mecánicas se encontraron mediante la prueba de flexión en 3 puntos. Se describe la manufactura del material compuesto, la obtención de las probetas, y su posterior evaluación. La caracterización del polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) se realizó acorde a las especificaciones de las normas ASTM. Se estudió dos proporciones diferentes, y se determinó la proporción más conveniente.

Estructuración de un departamento de mantenimiento bajo la Norma ISO 55000:2014, dirigido a una mediana empresa de importación y distribución de equipos utilizados en la práctica odontológica en Colombia

Collazos Pino, Argemiro | 2018

Los equipos y dispositivos médicos no son considerados equipos industriales, pero su elevado costo, su acelerado desarrollo tecnológico, la importancia de su disponibilidad inmediata y de su correcto funcionamiento, los convierte en elementos que precisan gestión de mantenimiento. Algunas empresas dedicadas a la importación y distribución de estos dispositivos en Colombia, han realizado esfuerzos encaminados a estructurar departamentos de mantenimiento que se responsabilicen del cuidado y correcto funcionamiento de estos equipos, pero han sido muchas variables fuera de control, las que no han permitido que estos esfuerzos hayan sido exitosos. La compañía OV DENTAL S.A.S, fundada por mi hace 10 años en la ciudad de Cali y dedicada a la importación, comercialización y mantenimiento de equipos utilizados en la práctica odontológica, necesita estructurar un departamento que se alinee con los objetivos estratégicos de la empresa y se responsabilice de todo lo que ocupe mantenibilidad, todo esto enmarcado dentro de la Norma ISO 55000:2014 de Gestión de Activos. El presente trabajo inicia con la definición del problema, establece los objetivos objeto de estudio, hace una breve reseña del estado actual de los departamentos de mantenimiento de compañías de similares características, se establece un marco teórico de referencia, se definen los aspectos metodológicos, se presenta la estructuración y dimensionamiento del departamento de mantenimiento bajo la Norma ISO 55000:2014, además se analizan las relaciones existentes entre el departamento de mantenimiento y las demás áreas de la compañía, se realizan manuales de mantenimiento y finalmente se elaboran algunas conclusiones. Con esta herramienta de retroalimentación se espera lograr la entrada en operación del área de mantenimiento de la compañía, buscando el aumento de la confianza de los clientes, que seguramente se traducirá en el crecimiento del volumen de ventas.

Desarrollo de una estrategia de control para un sistema de acondicionamiento de aire con bombeo primario variable de agua fría con capacidad de 500 toneladas de refrigeración para una entidad educativa de educación superior

García Melo, José Isidro | 2018

Este proyecto integra las actividades de una infraestructura mecánica, eléctrica e hidráulica, requeridas para la sustitución de la actual planta de enfriamiento del edificio principal de una entidad educativa de formación superior, con el objetivo de mejorar el rendimiento del sistema de enfriamiento reduciendo los costos asociados al consumo de energía del sistema actual.

Diseño de un sistema de fijación externa monolateral, de fibra de carbono, para tratar fracturas abiertas

Casanova García, Gonzalo Fernando | 2018

En este proyecto se realizó el diseño construcción y evaluación de un sistema de fijación externa monolateral para fracturas abiertas de tibia y fémur usando materiales compuestos de fibra de carbono. Se tomaron algunos requerimientos ortopédicos e ingenieriles, de tal forma que se desarrolló un dispositivo con las condiciones mecánicas óptimas para la estabilización de fracturas óseas y poder realizar alargamiento de huesos en pacientes que requieran dicho tratamiento. Se garantizó que los esfuerzos presentes no excedan los límites de fluencia del material y los desplazamientos aseguren estabilidad y rigidez del fijador de tal forma que se puedan esperar resultados exitosos en futuros ensayos clínicos. El uso de la fibra de carbono es cada vez más utilizado en diversas aplicaciones, debido a su peso ligero y alta resistencia mecánica lo que la hace adecuada para ser utilizada como material de refuerzo para producir un material compuesto y obtener mejores propiedades que los materiales convencionales. En este proyecto se utilizó material compuesto de fibra de carbono y matriz de resina epóxica (CF/EP) en la fabricación de un sistema de fijación externa para transporte óseo. Algunas de las ventajas de usar CF/EP en estos dispositivos es que reduce considerablemente el peso de todo el sistema en comparación a los comerciales y es translúcido ante los rayos X.

Caracterización de ruido y vibraciones de un Chiller

Ealo Cuello, Joao Luis | 2018

Se ha realizado un estudio del ruido acústico al interior del laboratorio de ensayos dinámicos y materiales fibro-reforzados de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle, que incluye el estudio de una de las fuentes principales de esta emisión acústica conocida como chiller, cuyo modelo es SIC-5A-P. Este es el encargado de refrigerar el aceite hidráulico de la máquina de ensayos dinámicos adyacente. El uso de la refrigeración es imprescindible debido a las altas presiones que se alcanzan en los pistones hidráulicos durante los ensayos con probetas. Las mediciones de presión acústica para la predicción del campo acústico fueron realizadas con micrófono y sonómetro tipo 2 para aplicaciones generales siguiendo los lineamientos de la norma NTC 5793. La comparación de los niveles aceptados por norma dentro del laboratorio se llevó a cabo con la resolución 627 de 2006, del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, artículo 9, donde se establecen los estándares máximos permisibles de niveles de emisión de ruido en dB(A). Los resultados indican que se supera este nivel durante el día aproximadamente por 10 dB(A) cuando la máquina de ensayos en el laboratorio está en funcionamiento. Con la intención de evaluar el ruido encaminado a su reducción, se tomaron datos de vibración estructural, justo sobre la carcasa del chiller durante su funcionamiento, para calcular su potencia a 125 Hz, además se analizó la repuesta en frecuencia de dos de sus caras, inclusive se realizaron mediciones acústicas al interior del laboratorio. Los análisis de las señales adquiridas de velocidad de vibración muestran concentraciones de energía a 48.8 Hz, 61 Hz y 122.1 Hz aproximadamente, que corresponden a las frecuencias de vibración de los componentes internos del chiller: compresor, bomba y 5° armónico del ventilador respectivamente.

Diseño de un accesorio recolector de rocas, para tractores de caña

Gómez, Adolfo León | 2017

El cultivo de caña de azúcar en el valle geográfico del río Cauca es establecido en suelos que tienen diversas características físicas y químicas, una de ellas es la presencia de rocas. Esta característica es hoy en día una problemática ante el aumento de la mecanización en la cosecha de caña, debido a los daños que genera en las maquinas cosechadoras y en otros equipos utilizados en la producción de caña y azúcar. Distintas razones causan la germinación de rocas en la superficie, como la labranza y el riego del suelo que se realiza en cada ciclo del cultivo, por lo que es necesario retirarlas. Para afrontar esta problemática se realizó el diseño de un accesorio recolector de rocas adaptable a tractores de caña. El desarrollo incluye un análisis del terreno para su caracterización y el diseño en detalle del dispositivo. Adicionalmente, se fabricó un prototipo a escala del dispositivo diseñado y se verificó su funcionamiento usando la Fresadora Universal como máquina de ensayos. Finalmente se presenta el manual de operación del dispositivo con el despiece del ensamble y un paso a paso detallado.

Diseño de un troquel progresivo para corte y perforado de chapetas de unión empleadas en las carrocerías de semirremolques

García Melo, José Isidro | 2018

Considerando las dinámicas de un mercado globalizado, las organizaciones industriales generadores de bienes requieren para ser competitivos una sostenida mejora de sus procesos. En este sentido, varios procesos de manufactura, tales como: soldadura o procesos por arranque de viruta, entre otros, empleados en la fabricación de gran cantidad de piezas de chapa metálica, han sido actualizados o reemplazados por procesos integrados de formado y troquelado en la procura de incrementar el rendimiento de la producción. Así, el presente proyecto de grado se centra en el diseño de un troquel para la fabricación de las chapetas de unión #4 empleadas en las carrocerías de semirremolques. Con este objetivo, se plantea un procedimiento de diseño que integra varias teorías y herramientas en dos fases principales, diseño básico y diseño de detalle, conducente a la especificación de los diferentes componentes del troquel, organizados en 5 capítulos. De esta forma, este trabajo procura aportar en la maduración de esta tecnología en nuestra región con impactos positivos en la productividad de las chapetas metálicas.

Diseño de un transportador por banda aero soportado con capacidad de 300 toneladas por hora (TPH)

García Melo, José Isidro | 2018

En la industria de material granular, el manejo o la manipulación de estos materiales se constituyen en una parte fundamental dentro del proceso productivo. Los requerimientos de grandes volúmenes de producción han hecho que los transportadores de bandas se constituyan en elementos frecuentemente utilizados para mover material al granel, en escenarios que consideran largas distancias y altos volúmenes, debido fundamentalmente en los costos operacionales, versatilidad, seguridad y prácticamente el manejo de un rango ilimitado de capacidad, entre otros factores. Avances tecnológicos han emergido en este campo donde el material granular se desliza sobre un colchón de aire. En este sentido, este trabajo de grado pretende integrar herramientas y teorías con el objetivo de analizar y comparar, con tecnologías comunes, una solución para el trasporte de un material granular con una capacidad de 300 toneladas por hora (TPH).

Metodología para analizar en una vía la interacción fluido estructura en régimen subsónico para un ala estructural de un avión pequeño

Hoyos Escobar, Hugo Cenen | 2016

El análisis de la interacción fluido estructura (IFE) es un fenómeno multifísico que ocurre en un sistema donde el flujo de un fluido causa la deformación de una estructura sólida, que en consecuencia, cambia las condiciones de borde del sistema del fluido. Esta clase de interacción ocurre en muchos fenómenos naturales y sistemas de ingeniería creados por el hombre; una de estas, que tiene una importancia relevante, está relacionada con la Ingeniería Aeroespacial. El análisis IFE se implementa al momento de diseñar componentes de aviones, como las alas, y se intenta predecir los fenómenos estáticos y transitorios que pueden ocurrir sobre esta. Por esto, es importante conocer cómo se debe realizar el modelado estructural del ala de un avión, el fluido que la rodea y la interacción entre ambos; así como también saber interpretar y analizar adecuadamente el resultado de estos. En Colombia el análisis IFE no ha sido muy explorado a nivel de investigación ni a nivel industrial. Por esta razón, resulta necesario ahondar en temáticas tales como la aerodinámica, más aun en la Universidad del Valle, puesto que a nivel de postgrado la Maestría en Ingeniería Aeroespacial que brinda la Escuela de Ingeniería Mecánica, es el único programa de posgrado de este tipo en el país. Lo anterior con el fin de comenzar a acumular conocimiento y habilidad en la solución de este tipo de problemas, en un principio aplicables a la estructura primaria de aviones.

Diseño y cálculo de una micro central hidroeléctrica, utilizando las aguas de la Ptar de la planta No.1 de propal S.A.

Cenen Hoyos, Hugo | 2011

Este trabajo de tesis se realizó con el objetivo de aprovechar los efluentes de la PTAR planta No. 1 de PROPAL S.A., para proveer de energía eléctrica a la zona administrativa de la empresa. Se determinó cuál es el valor máximo de energía eléctrica que se puede producir utilizando este caudal y la infraestructura ya existente en el sitio. El caudal presente se obtuvo con el uso de un correntómetro y se realizó un análisis estadístico con datos históricos suministrados por la empresa, se obtuvo que este caudal es de 0.46 m3/s. La caída presente se obtuvo con los planos de las estructuras presentes en la planta, después de realizar los cálculos de las perdidas presentes se obtuvo que la caída de diseño es de 5 m. Los datos anteriores permitieron realizar la selección de una Turbina Michel-Banki para la transformación de energía. El aspecto del rodete es similar al de las jaulas de ardillas y su desarrollo geométrico bidimensional con álabes axiales de radio de curvatura constante, hace posible la construcción sin necesidad de contar con tecnología altamente especializada. Se realiza la transmisión de potencia mediante correas, a un generador síncrono. La potencia que se puede producir en esta Micro Central Hidroeléctrica (MCH) es de 16.2 kW, la cual es suficiente para suministrar la iluminación de la zona administrativa de la planta, y proveer un ahorro de $22'920.000 anuales a la empresa.

Desarrollo de una plataforma web como guía en la conversión de carros con motor de gasolina a motores eléctricos

Collazos Pinto, Argemiro | 2018

Este documento es una guía actualizada con información suficiente para transformar un carro de combustión interna en eléctrico; también se encuentra en internet como plataforma web: http://convertiraelectrico.com. Tiene un método muy práctico (gráfico) para escoger el motor eléctrico que es la pieza clave de la transformación, y también explica los demás componentes del carro eléctrico y su funcionalidad.

Diseño de una tobera supersónica de geometría adaptable para un túnel de viento trisónico

Valdes Ortiz, Jairo Antonio | 2018

El desarrollo de nuevos dispositivos sometidos a la interacción con el aire a gran velocidad es parte fundamental del progreso en el ámbito aeroespacial. En este sentido, se hace necesario el desarrollo de herramientas que permitan adelantar experimentación para identificar la manera como la aerodinámica afecta dichos dispositivos. Este proyecto tiene como objetivo principal el desarrollo de una tobera convergente divergente de geometría adaptable para un túnel de viento trisónico. Los túneles de viento son instalaciones en las que se puede realizar experimentación aerodinámica. La toberas convergentes-divergentes son utilizadas para acelerar el fluido de pruebas por encima de la velocidad del sonido, y las toberas C-D de geometría adaptable, aumentan el rango se operación de los túneles de viento. Se estableció una metodología de diseño conceptual y de detalle, la cual implementa modelos analíticos y numéricos para establecer las ideas propuestas. La implementación de los resultados de este proyecto tiene influencia positiva en el desarrollo del ámbito aeroespacial nacional, dado que Colombia no cuenta con túneles de viento que puedan utilizarse para la experimentación con dispositivos con rango de operación supersónico para fomentar el crecimiento de los programas de investigación en ingeniería aeroespacial.

Diseño de un sistema Bag Conveyor para cargue y descargue de bultos de 50kgs

García Melo, José Isidro | 2018

Considerando aspectos económicos, de recurso humano y de logística, el traslado de carga de productos en el sector agroindustrial generalmente es fraccionada en una presentación homologada de bultos o sacos de 50 Kg, con el objetivo de facilitar el transporte hacia contenedores o camiones. Diferentes problemáticas demandan un mayor estudio relacionado con el transporte de este tipo de presentación. Por ejemplo, cuando la operación de cargue y descargue de los bultos se realiza de forma manual son inducidos trastornos físicos en los operarios debido al progresivo deterioro del sistema musculo-esquelético derivados de un levantamiento repetitivo de carga. Adicionalmente, desde el punto de vista económico, la industria demanda medios que faciliten las operaciones de carga y descarga de los productos agroindustriales que permitan reducir los tiempos de operación y de espera de los camiones y contenedores. En la actualidad existen diferentes equipos que ayudan a realizar dicha operación, sin embargo, las características ofrecidas normalmente dificultan la movilidad del equipo o el mantenimiento, entre otros aspectos. Como consecuencia, este proyecto de grado tiene como objetivo central el diseño básico y de detalle de un sistema Bag Conveyor de bultos de 50 kgs. Para el diseño de la banda transportadora propuesta se estableció un procedimiento estructurado. Inicialmente, se trabajó en la ingeniería conceptual, que toma los datos de entrada de las especificaciones que requiere el cliente. Después, se plantean tres alternativas o propuestas para la solución con base en los antecedentes (del tipo de equipos que existen en el mercado referente a estos transportadores de banda). Luego, mediante una matriz de decisión se escogió la mejor alternativa, esta se representó en un diagrama general para la visualización de la solución, por último se escogió la norma C.E.M.A. para el tratamiento del proyecto, siendo esta norma la que contempla el desarrollo de estos equipos. Como segundo paso, se realizó una ingeniería básica con la alternativa seleccionada en la ingeniería conceptual, opción que considera un transportador por banda reversible soportado por cama mixta (rodillos y láminas) con un sistema de elevación accionado por unidad hidráulica y que usa un sensor fotoeléctrico retroreflectivo para el conteo de sacos, en este paso se comprendió el calculó de la potencia que necesita el equipo, los diámetros de poleas, ejes, escogencia de la banda de caucho, tensores y demás componentes del transportador. Adicionalmente, se realizó un análisis estructural, desarrollando un estudio por elementos finitos, para validar la perfilaría propuesta para el equipo. Seguidamente, se dimensionó el equipo, mostrando sus medidas en un layout general y un diagrama unifilar eléctrico y de control. Luego, se efectuó un listado de materiales del equipo. Finalmente, se presentó una valoración económica de la propuesta.

Diseño y construcción de un sistema de aprovechamiento de energía solar para el mejoramiento de la autonomía de un Drone

Buitrago Molina, José Tomás | 2018

Esta tesis tuvo como finalidad mejorar la durabilidad de la batería de un dron, por medio de la implementación de un sistema de aprovechamiento de energía solar conformado por paneles solares. Para demostrar la autonomía que da el uso de paneles solares en un drone se procedió a construir un sistema de medición utilizando arduino uno para captar las señales que envía el módulo xbee de los sensores de voltaje y corriente durante la descarga de la batería del drone, y con los datos de corriente y voltaje registrados en el computador, se generan gráficos cuantitativos en función del tiempo, donde se demuestra la eficiencia de usar paneles solares para el mejoramiento de la autonomía.

Diseño de una aplicación computacional para el cálculo de factor de visión y temperatura media radiante en espacios arquitectónicos

Herrera Caceres, Carlos Alberto | 2017

Para que una edificación sea vivible, debe ofrecer confort. Una de las maneras de calcular el confort es mediante el índice propuesto por FANGER. Para determinarlo es necesario calcular varios parámetros, entre ellos la temperatura media radiante, la humedad relativa, la temperatura ambiente, la velocidad del aire, el metabolismo y la vestimenta. La temperatura media radiante es fundamental para determinar si un espacio es confortable o no. Puede obtenerse a través de instrumentos de medición o de cálculos de transferencia de calor. La temperatura media radiante está directamente relacionada con las temperaturas de todas las superficies y sus emisividades, esta última propiedad determina la cantidad de energía que las superficies irradian al individuo. El cálculo de la temperatura media radiante se simplifica sensiblemente si se asume que todas las emisividades corresponde al cuerpo negro, pero se vuelve muy complejo cuando no se valida esta suposición; cosa que acontece, por ejemplo, con superficies de aluminio. El presente trabajo tiene como objetivo realizar una aplicación para calcular esta temperatura basado en el intercambio de energía entre todas las superficies y encontrar el flujo de calor neto del individuo hacia a las superficies considerando el valor de emisividades y temperaturas para cualquier dimensión del cerramiento. Gracias al desarrollo fue posible encontrar la relación entre las emisividades de las superficies y la temperatura media radiante. Para valores de emisividades cercanas a cero las superficies tiene una pequeña participación en el cambio de energía. Para superficies donde la temperatura es mayor a la temperatura del cuerpo humano lo recomendable es usar materiales de baja emisividad para evitar que el individuo gane energía, lo que provocaría un aumento de temperatura media radiante. En climas cálidos este efecto incomoda al confort, pero en climas frio sería lo más recomendable.

Diseño y dimensionamiento de un climatizador solar por absorción con concentrador parabólico compuesto y foco de Heat Pipe

Tudela Rangel, Óscar Román | 2017

El impacto ambiental total producido por procesos de refrigeración en la actualidad, es debido a la emisión de gases de efecto invernadero, que se originan en la producción de energía eléctrica necesaria para su funcionamiento. Crear sistemas de climatización solar amigables con el medio ambiente, que consuman el 10% de la energía que gastaría para el mismo requerimiento de climatización, un sistema de refrigeración mecánica convencional es una necesidad actualmente. Por lo tanto en el presente trabajo de grado, sé diseñó un sistema de climatización solar por absorción que utiliza un sistema de colectores solares de tubos de vacío (Heat Pipe), como fuente de calor de la máquina de absorción. El evaporador se encuentra inverso en la unidad de tratamiento de aire, la cual mediante ductos llevara aire a baja temperatura a la cámara ambiental que se encuentra ubicada en el edificio 341 de la escuela de ingeniería mecánica de la Universidad del Valle. La máquina de absorción usa una mezcla binaria agua - amoníaco, que es amigable con el medio ambiente, ya que no agota la capa de ozono. También el amoníaco al tener cualidades termodinámicas superiores a las de otros refrigerantes utiliza menos electricidad. La unidad manejadora de aire está acoplada a la máquina de absorción, mediante el evaporador, éste se encarga de extraer todo el calor necesario para que se genere aire a baja temperatura, que posteriormente mediante un sistema de ductos será llevado al cuarto a climatizar. La torre de enfriamiento suministra agua a baja temperatura mediante un circuito en paralelo que va hacia el absorbedor y el condensador, esto con el fin de evacuar la energía remanente producto de que la mezcla binaria genera una reacción exotérmica. El uso de captadores solares de tubo evacuados como fuente de energía para suplir el requerimiento energético de un sistema de absorción impacta positivamente en el medio ambiente ya que contribuye a disminuir el consumo de energía eléctrica para procesos de refrigeración y climatización.

Generador de vórtices gravitacionales para un canal: concepción, diseño, construcción y prueba

Risco Moreno, Efraín Baldemar del | 2017

En el siguiente trabajo se realizó el diseño, construcción y prueba de un generador de vórtices gravitacionales. Una de las motivaciones del trabajo se fundamenta en la actual preocupación al nivel mundial por la conservación del medio ambiente, es preciso mencionar que gran parte del deterioro del medio ambiente, corresponde a sector de generación eléctrica. En este orden de ideas nace la necesidad de buscar alternativas diferentes para la generación eléctrica, alternativas que reduzcan significativamente el impacto ambiental. Es así como se materializa la idea de diseñar un hidrogenerador de vórtices gravitacionales, con sus respectivos rodetes para canales de agua, dando dimensiones según lo encontrado en la literatura, y en estudios anteriores. El principio de funcionamiento es lograr convertir la energía cinética que lleva un flujo, en energía rotacional en las cámaras de vórtices .De esta forma se procede a diseñar un dispositivo hidrogenerador compuesto por dos cámaras cilíndricas, que permita el desarrollo de un vórtice gravitacional con una potencia hidráulica considerable. La configuración geométrica para el diseño, se plantea con base a trabajos previos donde se han definido el comportamiento de las relaciones geométricas. Una vez definida la geometría de las cámaras generadoras de vórtice, se realiza un modelado CFD en el software Abaqus/ CFD 6.14, donde se incluyen las condiciones geométricas diseñadas, con el fin de conocer el comportamiento del vórtice, e identificar la concentración de velocidades, para la definición de la configuración geométrica de los rodetes a construir los cuales además funcionarán bajo el concepto de "arrastre". La construcción del hidrogenerador se logra con ayuda de prototipado 3D, técnicas de corte laser y termomoldeado de láminas de acrílico. Una vez construido el dispositivo se hace la adecuación de la instalación experimental donde se realizarán las respectivas pruebas de éste. Para ello se usa uno de los canales del laboratorio de mecánica de fluidos e hidráulica de la Universidad del Valle. Se realizaron las pruebas midiendo diferentes variables: potencia generada, caudal, profundidad del flujo, velocidad del agua en diferentes secciones del dispositivo y profundidad del flujo giratorio en las cámaras de vórtices. Con los datos experimentales obtenidos se analiza el comportamiento y las tendencias de las diferentes variables. Se mide en diferentes caudales, la potencia entregada por el generador instalado, y se caracteriza el tipo de flujo entregado para cada caudal, teniendo en cuenta el número de Reynolds (NR) y Froude (NF). Los Resultados de la potencia generada fueron relativamente bajos (0.03W) sin embargo se obtuvo una eficiencia más alta con respecto a trabajos anteriores (16%).

Diseño de un banco de pruebas para un motor cohete tipo híbrido

Valdes Ortiz, Jairo Antonio | 2017

El avance de la industria aeroespacial a nivel global conlleva al descubrimiento de nuevas tecnologías que son de gran influencia para el desarrollo social, industrial y económico de los países que incursionan en este sector. Recientemente los motores cohete tipo híbrido (MCH) se han popularizado como una alternativa más segura y económica dentro de los sistemas de propulsión aeroespacial. Por lo que el estudio de sus parámetros de rendimiento en un banco experimental, es una buena iniciativa para que la región vallecaucana se pueda adentrar más en este sector industrial. Por medio de este documento se presenta el diseño de un banco de pruebas para motores cohete tipo híbrido con miras a que pueda ser instalado en el Campus Meléndez de la Universidad del Valle. Para este diseño inicialmente se definió una configuración conceptual con base en otras bancadas experimentales presentes en distintas universidades y centros de investigación alrededor del mundo. Luego, se modeló matemáticamente el proceso termodinámico referente al ensayo experimental del MCH, lo que permitió determinar de forma teórica las cargas operativas del sistema. Seguidamente se elaboró una propuesta de diseño más detallada en la que se escogieron los elementos necesarios para la medición y el control de la bancada experimental, y se culminó con la presentación de los planos de detalle de los componentes más representativos del banco de pruebas.

Estudio comparativo de los procesos de manufactura empleados para la fabricación de Rodetes Francis

Coronado Marín, John Jairo | 2017

En el marco del proyecto de investigación Diseño integral de estrategias para el control de desgaste erosivo en turbinas se ejecutó un estudio comparativo de la manufactura empleada para rodetes de turbinas Francis con el objetivo de analizar la implementación nuevas tecnologías para su construcción. En el presente documento se muestran los resultados estadísticos de hacer una comparación cuantitativa de la vida de un rodete manufacturado a través de tres tipos de procedimientos (fundición, soldadura, unión pernada). Los experimentos se realizaron sometiendo un conjunto de probetas, que simularon la unión entre los álabes y la corona para un rodete, a una deformación alternante determinada, garantizando que no existieran diferencias dimensionales entre ellas, para así, comparar estrictamente la resistencia ofrecida por cada proceso de manufactura. Para obtener las probetas de ensayo se dispuso del control completo del proceso de fabricación de las mismas partiendo de los cupones de fundición. Paralelamente se realizó la fabricación y adecuación de los dispositivos que fueron necesarios para su realización: el utillaje y la Prefisuradora. Se realizó la calibración del montaje verificando que la carga aplicada correspondiese a las deformaciones medidas y se ejecutaron los ensayos de las probetas sometidas a una carga alternante. Durante la comparación del efecto de la carga aplicada en cada probeta se evidenció una mayor rigidez en la unión pernada, en concordancia con los modelos numéricos realizados. Finalmente, se determinó que el conjunto de ensayos a fatiga ejecutados no fue concluyente para la comparación planteada al inicio del proyecto, dado que el equipo disponible para ejecutar las pruebas a fatiga generaba perturbaciones en el experimento como el desprendimiento de las galgas por la refrigeración líquida, excesiva transferencia de calor, vibración, entre otros, por esto, el estudio de las probetas hasta la falla no fue ejecutado. Sin embargo, se presentó una resistencia a fatiga equiparable entre los tipos de probetas estudiadas que justifica que un mayor estudio de la unión pernada para esta aplicación debe ser realizado.

Diseño de una cámara transónica para un túnel de viento trisónico

Valdes Ortiz, Jairo Antonio | 2016

En contexto con un proyecto macro que corresponde al diseño de un túnel de viento trisónico, se diseñó una cámara de pruebas transónica adaptable, aerodinámica y estructuralmente, a los componentes respectivos del túnel. La cámara, concebida para operar en un rango de números de Mach de 0.8 a 1.2, se diseñó bajo la configuración de una sección de pruebas con un porcentaje fijo de paredes abiertas contenida en un habitáculo. Las condiciones establecidas por el régimen del flujo y la estructura aerodinámica de la cámara supusieron el diseño de un sistema de evacuación de aire adjunto. La cámara de pruebas fue provista de accesos ópticos, que permitieron la selección de una técnica de visualización de flujo para régimen transónico. Considerando las condiciones aerodinámicas y estructurales de la cámara, se seleccionó la instrumentación estándar requerida y los posibles modelos estándar de prueba. A partir de los desarrollos anteriores se realizaron los planos de detalle del diseño.