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

Jaramillo Delgado, Luis Carlos (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 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 ...
Diseño y construcción de un banco de pruebas para el curso principios de mecatrónica

Loaiza García, Alberto Enrique (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

Actualmente, los ingenieros mecánicos, como resultado de la búsqueda de soluciones a necesidades cada vez más exigentes, incorporan los continuos avances tecnológicos en sus proyectos. Así, los diseños mecánicos actuales ...
Análisis del comportamiento a la fatiga de un poliéster reforzado con fibra de vidrio con aplicación en tuberías

Cuarán Muriel, Duván Andrés (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

Las estructuras hidráulicas en hidroeléctricas experimentan diferentes estados de carga, que incluyen cargas de fatiga de diferentes amplitudes debido a los golpes de ariete. En este proyecto se determinó el comportamiento ...
Aplicación del energy plus en el rediseño bioclimático del edificio 301 de la Universidad del Valle

Idárraga Bastidas, María Fernanda (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

El presente trabajo tiene como finalidad demostrar la eficacia del software Enegy Plus, mediante la simulación de las ganancias térmicas sobre el Edificio 301 de la Universidad del Valle. Se llega a la conclusión de que ...
Implementación de un sistema de soldadura de puntos por el método fricción-agitación en aleaciones de magnesio AZ31B

Segura Viveros, Dennilson Jafet (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

El presente estudio se llevó a cabo con el objetivo de implementar un sistema de soldadura de punto por el método de Fricción-Agitación en aleaciones de Magnesio (Mg) AZ31B, utilizando para esto perfiles extruidos; las ...
Diseño y construcción de una planta piloto para ensayos en celdas de producción de hidrógeno

Calvache López, Julián Mauricio; Maya Escobar, Harol Antony (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2012)

El objetivo del presente proyecto es construir un laboratorio de docencia que sirva para investigar el comportamiento de celdas de hidrógeno. Contar con un laboratorio de evaluación de celdas de hidrógeno es importante ...
Diseño y construcción de una unidad de investigación en pirólisis continua de biomasa [recurso electrónico]

Fajardo Villaquiran, Antonio Jose (2012-11-09)

El proyecto está enmarcado en el trabajo conjunto realizado en el Grupo de Investigación en Mejoramiento Industrial GIMI de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle, y el Programa de Investigación en ...
Desarrollo de un procedimiento para generar mallas de elementos finitos del cerebro [recurso electrónico]

Orozco Grajales, Gustavo Alejandro (2012-11-09)

La generación de geometrías de los órganos biológicos es importante en el estudio de patologías y procedimientos quirúrgicos implementados en distintas herramientas computacionales. Mediante la técnica de la resonancia ...
Determinación experimental de la respuesta microestructural del acero Sae 1045 ante el fenómeno de corrosión fatiga

Muñoz Cubillos, Jonnathan (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2013)

Con el propósito de estudiar el efecto corrosivo del jugo de caña de azúcar sobre la resistencia a la fatiga del acero SAE 1045 y analizar la influencia de la dureza, la microestructura y la superficie de fractura en la ...
Análisis del efecto de un fluido interno en el comportamiento vibracional de cilindros rotatorios horizontales [recurso electrónico]

Rodríguez Aponte, Nadia Zoad (2013-07-16)

Se realizó el estudio del comportamiento vibracional de un cilindro horizontal operando a distintas velocidades de rotación y con diferentes niveles de fluido en su interior, con el fin de visualizar el efecto que tiene ...
Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Noguera Peña, Uriel Albeiro (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales ...
Diseño e implementación de un proceso para fabricar palas de helicópteros

Salcedo Valencia, Daniel José (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

Se introduce mostrando el avance que han tenido en los últimos años los Vehículos Aéreos No tripulados (UAV) y el aumento en la relevancia de su fabricación. Así mismo, se ejemplifica la estructura de las palas implementadas ...
Diseño de un sistema para valoración y rehabilitación física de hombro

García Llanos, Miguel Andrés (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

Las afecciones en el sistema osteomuscular son comunes en personas pertenecientes a diferentes contextos socio-culturales e independientes de la edad. Específicamente, el complejo articular del hombro es uno de los más ...
Determinación del factor de fricción de la aleación de magnesio AZ31B usando el ensayo de compresión de anillo

Grajales Escárraga, Mitchell Alfredo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

El presente trabajo se enfoca en la caracterización del fenómeno de la fricción en la aleación de Magnesio AZ31B a través de la determinación del factor de fricción, para diferentes condiciones de lubricación y de temperaturas ...
Comparación de lubricantes en el comportamiento tribológico del par bronce-acero a diferentes presiones y velocidades usando un tribometro de deslizamiento bloque-anillo

Chamorro Piarpuzán, Juan Carlos (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En este estudio se compararon tres tipos de lubricantes sintéticos (L1, L2) actualmente usados en la lubricación del par guijo-chumacera de los molinos de caña de azúcar, y un lubricante de alto rendimiento grado alimenticio ...
Incidencia de la razón de aspecto en la intensidad de un vórtice en un generador con flujo incidente tangencial

López Rivera, Héctor Daniel (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

Este trabajo presenta los experimentos orientados al estudio del comportamiento de un vórtice producido en un dispositivo hidrogenerador de vórtice vertical. Se construyeron seis configuraciones de hidrogeneradores de ...
Diseño y construcción de un tribómetro tipo chorro de agua

Sánchez Martínez, Eliana (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

En el presente proyecto se diseñó, construyó y evaluó un tribómetro de erosión tipo chorro de agua, capacitado para alcanzar velocidades por encima de los 100 m/s, variar la concentración de las partículas de 0% a 30% y ...
Medición de las propiedades elásticas no lineales y la permeabilidad del Gel de agarosa

Córdoba Barco, Gerson (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2014)

El gel de agarosa es un material poroelástico relativamente blando que ha sido utilizado como sustituto para realizar estudios experimentales de infusión de drogas en el cerebro, en los cuales se han tratado de reproducir ...
Diseño y construcción de un microgasificador para residuos de cosecha de la caña de azúcar

Ortiz Ceron, Edwin Fernando (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2015)

En este trabajo de grado se diseñó y construyó un equipo experimental para realizar pruebas de gasificación de biomasa, específicamente residuos de cosecha de la caña de azúcar, el prototipo construido de gasificador es ...
Diseño de un sistema automático para muestreos de caña

Perdomo Trujillo, Miller Eduardo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA MECANICA, 2015)

El crecimiento demográfico y la globalización económica han incentivado al sector industrial a ajustar sus procesos productivos con el objetivo de incrementar la productividad. En este contexto, el sector azucarero, polo ...

Envíos recientes

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.

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Diseño y construcción de un banco de pruebas para el curso principios de mecatrónica

García Melo, José Isidro | 2012

Actualmente, los ingenieros mecánicos, como resultado de la búsqueda de soluciones a necesidades cada vez más exigentes, incorporan los continuos avances tecnológicos en sus proyectos. Así, los diseños mecánicos actuales están integrados, principalmente, por componentes mecánicos, electrónicos e informáticos, que se ha definido como productos mecatrónicos. En este sentido, en las últimas tres décadas la mecatrónica se ha hecho una parte inseparable de la mecánica. Como consecuencia, los programas de Ingeniería Mecánica se han actualizado incorporando esta disciplina a su enseñanza, con el objetivo de tener un conocimiento y entendimiento de los conceptos básicos de la mecatrónica; y una de las alternativas de aprendizaje relevante para adquirirlos son los laboratorios educativos. Así, en las universidades se pueden encontrar diferentes módulos para la enseñanza de esta área, como módulos y estaciones. Sin embrago, en el ámbito local (Universidad del Valle), la escuela de Ingeniería Mecánica carece a la fecha con un laboratorio consolidado para la enseñanza de esta área. Por esta razón, este proyecto de grado pone a disponibilidad un banco de pruebas que permite la realización de prácticas experimentales de los conceptos teóricos impartidos en el curso del currículo llamado Principios de Mecatrónica.

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Análisis del comportamiento a la fatiga de un poliéster reforzado con fibra de vidrio con aplicación en tuberías

Rodríguez Pulecio, Sara Aida | 2012

Las estructuras hidráulicas en hidroeléctricas experimentan diferentes estados de carga, que incluyen cargas de fatiga de diferentes amplitudes debido a los golpes de ariete. En este proyecto se determinó el comportamiento a la fatiga de una tubería de poliéster reforzada con fibra de vidrio (GFRP) sobre la dirección axial y la dirección circunferencial respecto a la orientación de la fibra, las cuales fueron comparados con un acero ASTM A36. Los especímenes de prueba se extrajeron de dos tubos fabricados de compuestos de resina de poliéster, arena y fibra de vidrio, una tubería Tipo I de referencia GRPDN 1100 PN 10 SN 02500 y una tubería Tipo II de referencia GRPDN 0300 PN 20 SN 02500. Los resultados mostraron que la tubería GFRP en su dirección axial es diez veces menos resistente que su dirección circunferencial, mientras que la tubería GFRP en su dirección circunferencial es tan resistente como un acero estructural ASTM A36 con un esfuerzo último de 392,23±21,44 MPa. Se realizaron dos curvas esfuerzovida (S-N), una sobre la dirección axial y otra sobre dirección circunferencial de la tubería GFRP, con porcentajes de error inferiores al 5% y una confiabilidad del 95%. De las curvas S-N se estimó la resistencia a la fatiga para 106 ciclos, el valor correspondiente del esfuerzo alternante a este número de ciclos es de 6,82 MPa en la dirección axial y 19 MPa sobre la dirección circunferencial. Para una tubería de acero ASTM A36 en condiciones similares, la resistencia a la fatiga es seis veces mayor que la tubería GFRP en la dirección axial y tres veces mayor que la tubería GFRP en la dirección circunferencial.

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Aplicación del energy plus en el rediseño bioclimático del edificio 301 de la Universidad del Valle

Herrera Cáceres, Carlos Alberto | 2012

El presente trabajo tiene como finalidad demostrar la eficacia del software Enegy Plus, mediante la simulación de las ganancias térmicas sobre el Edificio 301 de la Universidad del Valle. Se llega a la conclusión de que el software no es del todo asertivo para la simulación térmica debido a que él depende de datos que otorga una estación meteorológica. El factor más relevante a la hora de simular es la temperatura de bulbo seco exterior, ya que, si se llega a correr el software sin tener en cuenta esta variable, los resultados no son los esperados, como es el caso del Índice de Fanger, ya que una temperatura baja, para el caso de la ciudad de Cali, arrojaría como respuesta, una aparente confortabilidad. Otra variable de gran importancia es la radiación solar, debido a que esta es medida más no calculada, es decir, depende del estado del clima, por ello esta radiación no representa la realidad esperada a lo que se refiere al clima de Cali si esta fuese calculada. Para este proyecto se tuvo la intención de simular el edificio en equinoccio y/o solsticio, pero al ver que la radiación y la temperatura de bulbo seco eran muy bajas, en respuesta al clima de esa fecha, ya sea que estuvo nublado o lluvioso, se toma la decisión de fijar nuestra fecha de simulación de acuerdo con la temperatura de bulbo seco y radiación solar directa

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Implementación de un sistema de soldadura de puntos por el método fricción-agitación en aleaciones de magnesio AZ31B

Franco Arenas, Fernando | 2012

El presente estudio se llevó a cabo con el objetivo de implementar un sistema de soldadura de punto por el método de Fricción-Agitación en aleaciones de Magnesio (Mg) AZ31B, utilizando para esto perfiles extruidos; las soldaduras se realizaron en una fresadora universal se compararon con uniones Remachadas y soldaduras hechas en un dispositivo para esta técnica. El énfasis del estudio es utilizar máquinas herramientas convencionales y hallar los parámetros adecuados para lograr soldaduras sanas; la caracterización mecánica se obtuvo del comportamiento a la fatiga, que permitió relacionar los cambios micro-estructurales ocasionados por el aporte de calor y de la deformación plástica con las propiedades mecánicas como Resistencia a la rotura y micro-dureza. Los datos obtenidos evidenciaron que las juntas hechas por fricción sobrepasan entre un (140% y 250%) el comportamiento a tensión de las uniones remachadas, presentando tipo de falla de fractura interfacial; y que las SFAP presentan mejor comportamiento ante cargas cíclicas de amplitud constante comparándolas con el método convencional de uniones por remaches. Se encontró una ligera superioridad de las soldaduras realizadas en la máquina estándar frente a las realizadas en la fresadora universal atribuida al control de parámetros en el proceso. Esta investigación se realizó en tres etapas las cuales fueron: elaboración de probetas por medio del tipo de soldadura a estudiar, realización de ensayos para la caracterización estática y dinámica, de acuerdo al diseño experimental se incluyeron: Micro-dureza, análisis de micro y macrografías, tensión y fatiga; finalmente la evaluación y análisis de los resultados; es importante anotar que durante el desarrollo de la investigación fue necesario mantener una continua revisión bibliográfica, que permitió orientar y facilitar el aprendizaje de este proceso.

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Diseño y construcción de una planta piloto para ensayos en celdas de producción de hidrógeno

Cabrera Cifuentes, Gerardo | 2012

El objetivo del presente proyecto es construir un laboratorio de docencia que sirva para investigar el comportamiento de celdas de hidrógeno. Contar con un laboratorio de evaluación de celdas de hidrógeno es importante por: primero para el diseño, desarrollo y construcción de celdas de hidrógeno, segundo para evaluar el comportamiento de las celdas de hidrógeno que ya están operando determinar el nivel de su funcionamiento y tercero para tener procedimientos fiables de ensayo. Podría agregarse un resultado colateral pero muy importante, que es desarrollar protocolos de ensayo para alimentar las normas de aceptación que contemplen aspectos de funcionamiento, seguridad, duración, amigabilidad con el medio ambiente de cara a establecer normas para su uso y comercialización.

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Diseño y construcción de una unidad de investigación en pirólisis continua de biomasa [recurso electrónico]

Fajardo Villaquiran, Antonio Jose | 2012-11-09

El proyecto está enmarcado en el trabajo conjunto realizado en el Grupo de Investigación en Mejoramiento Industrial GIMI de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle, y el Programa de Investigación en Procesos de Fábrica de Cenicaña, grupo Valoración de Residuos del Corte de Caña de Azúcar. Este trabajo se realizó con el fin de diseñar y construir una "Unidad de Investigación en Pirólisis Continua de Biomasa" (UIPCB), el cual es un proceso que consiste en la descomposición térmica de la materia orgánica en ausencia de oxígeno u otros agentes gasificantes, generándose cantidades variables de gases, líquidos (alquitranes y aceites) y residuo carbonoso o char, donde el rango de temperaturas empleadas oscila entre 150 y 600 °C. En adición, se estudió la tecnología, con el fin de apropiar conocimiento para proyectos aplicados a fuentes de energía renovables en Colombia específicamente en la región azucarera del Valle del Cauca, la cual tiene alto potencial energético en la biomasa. La biomasa a emplear son los Residuos Agrícolas Cañeros (RAC), hojas y cogollos, los cuales en la región son abundantes, además de ser un problema eventual para los cultivadores por que estos residuos son dejados en el terreno del cultivo ocasionando costos adicionales en su manejo. La opción de ser quemados en el campo (requema) ha sido eliminada por convertirse en un problema ambiental, además por reglamentaciones legales de ley. En el proyecto se realizó una valoración energética de la biomasa, como también del proceso y selección de la tecnología de pirólisis más apropiada, y se diseñó los elementos constitutivos de la unidad. Como la densidad de carga de los residuos del corte de caña es baja, entonces su alce, transporte, entrega y manejo son costosos, por ende en aras de encontrar alternativas tecnológicas viables, técnica, económica y ambientales, se propone que el pirolizador definitivo sea móvil, es decir que la planta sea la que se desplace al cultivo y realice el proceso, y de esta manera los productos de la pirólisis (bioproductos), serán bioaceites, biochar y biogases, para los cuales sus costos y requerimientos operativos de manejo son mucho menores, empleando el concepto de conversión de biomasa distribuida por pirólisis.

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Desarrollo de un procedimiento para generar mallas de elementos finitos del cerebro [recurso electrónico]

Orozco Grajales, Gustavo Alejandro | 2012-11-09

La generación de geometrías de los órganos biológicos es importante en el estudio de patologías y procedimientos quirúrgicos implementados en distintas herramientas computacionales. Mediante la técnica de la resonancia magnética es posible obtener una descripción clara de los órganos mediante cortes en distintos planos. En este estudio se realizó un procedimiento para la generación de la geometría tridimensional del cerebro y poder realizar una simulación mediante un software de elementos finitos. Se segmentaron distintas imágenes médicas obteniéndose un modelo de la masa encefálica. Después se realizaron distintos filtros hasta llevar la geometría al programa Abaqus. Posteriormente se apliaron distintas técnicas para realizar la malla del modelo cerebral con su respectivo sistema ventricular. Con la geometría realista del cerebro se efectuó la simulación de la patología conocida como hidrocefalia obstruyendo el acueducto de Silvio, donde se consideró el tejido cerebral como un material poro-hiperelástico y poro-hiperviscoelástico. Los resultados de los modelos muestran una concentración de esfuerzos en la región periventricular y en las astas ventriculares, lo cual explica algunos síntomas propios de la enfermedad.

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Determinación experimental de la respuesta microestructural del acero Sae 1045 ante el fenómeno de corrosión fatiga

Coronado Marín, John Jairo | 2013

Con el propósito de estudiar el efecto corrosivo del jugo de caña de azúcar sobre la resistencia a la fatiga del acero SAE 1045 y analizar la influencia de la dureza, la microestructura y la superficie de fractura en la resistencia y el límite de fatiga, para las condiciones de temple, temple y revenido a 300 y 600°C, se realizó este trabajo. Se usaron probetas estandarizadas de fatiga tratadas térmicamente para las tres condiciones de tratamiento térmico mencionadas en el párrafo anterior, se usó el ensayo de flexión rotativa para construir las gráficas S-N para las pruebas de fatiga realizadas en aire y jugo de caña de azúcar, se tomaron durezas, se realizaron metalografías y se inspeccionaron las superficies de fractura de las probetas ensayadas en aire y jugo de caña. Todo esto se realizó para encontrar algún tipo de relación entre la dureza, la microestructura y la superficie de fractura con el límite y la resistencia a la fatiga del material estudiado. Se encontró que el material revenido a 300°C presenta el mayor límite de fatiga. El acero templado y sin tratamiento de revenido muestra la condición más desfavorable para cargas cíclicas. Puede existir una relación aproximadamente lineal y directamente proporcional entre la dureza y el límite de fatiga del material para los rangos de temperatura de revenido entre 300 y 600°C. Se encontró que el crecimiento de las partículas de cementita representa una condición desfavorable para el límite de fatiga del material. En las superficies de fractura del acero templado, de las probetas ensayadas tanto en aire como en jugo, no se evidenció algún tipo de inicio y propagación de grietas por fatiga. Para la condición de revenido a 300°C, en los ensayos en aire, se observaron pocos sitios de iniciación de grietas por fatiga comparativamente con la condición de revenido a 600°C. Para ambos casos, se encontró que el jugo de caña de azúcar ocasionó un aumento en los sitios de iniciación de grietas por fatiga al inspeccionar las superficies de fractura de las probetas ensayadas en jugo. El acero templado presentó en su fractura final un mecanismo de fractura intergranular, el material revenido a 300°C presentó un mecanismo de fractura por clivaje con presencia en menor medida de microhoyuelos, y el material revenido a 600°C presentó un mecanismo de fractura por coalescencia de cavidades con presencia de hoyuelos y porosidades. La resistencia a la fatiga del acero SAE 1045 a 106 ciclos, para la condición de revenido a 600°C, se disminuye por efecto del jugo de caña en aproximadamente 10.3%. Para la condición de revenido a 300°C, la resistencia a la fatiga cae en aproximadamente un 30.3% y para el acero templado ésta se disminuye en aproximadamente un 2.7%. Sin embargo, para esta última condición de tratamiento térmico es muy difícil asegurar esto ya que la vida en aire es demasiado corta para la condición de temple. Aislar el efecto del jugo sobre la vida a fatiga del material templado se hace muy complicado, debido a que el jugo no tiene el suficiente tiempo para estar en contacto con las probetas, y así, estimar realmente cual es la verdadera disminución de la resistencia a la fatiga del acero con esta condición de tratamiento térmico

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Análisis del efecto de un fluido interno en el comportamiento vibracional de cilindros rotatorios horizontales [recurso electrónico]

Rodríguez Aponte, Nadia Zoad | 2013-07-16

Se realizó el estudio del comportamiento vibracional de un cilindro horizontal operando a distintas velocidades de rotación y con diferentes niveles de fluido en su interior, con el fin de visualizar el efecto que tiene un líquido interno en los patrones de frecuencia y amplitud que se pueden verificar en los espectros de vibración al momento de realizar un diagnóstico. Para lo anterior fue necesario construir un rodillo en el que se pudieran reproducir las características inicialmente mencionadas y cuyo comportamiento estructural se validó a través de un modelo por el método de los elementos finitos y mediciones de función de respuesta en frecuencia.

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Evaluación de las temperaturas generadas en el proceso de torneado en seco

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En este trabajo de investigación se evaluaron las temperaturas generadas en el proceso de torneado, tanto en la pieza como en la herramienta de corte, además se midió el desgaste de la herramienta y los cambios microestructurales y de rugosidad de la pieza. Los parámetros de mecanizado usados en los experimentos fueron, velocidad de corte 90m/min (800 rpm) y 120m/min (1050 rpm), profundidad de corte de 1mm y 2mm y el avance se mantuvo constante en 2mm/rev. Se diseñó y construyó una junta rotativa para medir las temperaturas, se usó un sistema de adquisición de datos y se usaron termopares que se alojaron en la pieza y en la herramienta. Los resultados fueron analizados estadísticamente con un diseño factorial de dos factores y un análisis de varianza ANOVA. Las mayores temperaturas se obtuvieron a la velocidad de corte de 120m/min y profundidad de corte de 2mm (temperatura en el inserto de 135,9°C y en la pieza de 90,2°C). Bajo los mismos parámetros se encontró desgaste de flanco con un ancho de 0,3mm en la zona VBb max, parámetro el cual esta regido por la norma ISO 3685, siendo este el valor máximo de desgaste de herramienta obtenido en las pruebas. Con los parámetros de 120m/min y 2mm también se encontró deformación plástica en la microestructura, y la vida de la herramienta fue menor. Mientras que para una velocidad de 90m/min y profundidad de 2mm el nivel de rugosidad fue el mayor, con un valor de 2,32um

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Diseño e implementación de un proceso para fabricar palas de helicópteros

Leyton Virgen, Arlex | 2014

Se introduce mostrando el avance que han tenido en los últimos años los Vehículos Aéreos No tripulados (UAV) y el aumento en la relevancia de su fabricación. Así mismo, se ejemplifica la estructura de las palas implementadas en helicópteros y el perfil simétrico convexo NACA 0012 seleccionado como sección transversal para la manufactura del elemento. Se habla de las ventajas de la fibra de carbono sobre otras como vidrio y aramida, se muestra un esquema de su proceso de fabricación, y se selecciona la resina epoxi como la matriz adecuada para la fabricación de elementos de alto desempeño como estructuras aeronáuticas. Se termina la introducción explicando los diferentes métodos de bobinado de filamentos, de los cuales se escogió el helicoidal. Se plantean objetivo general y específicos que orientan el trabajo. Para su cumplimiento, se determinó una metodología de tipo explicativa y se seleccionó el método científico como adecuados para encontrar y explicar las relaciones entre variables del proceso y su respuesta en la manufactura. Se elaboró el diagrama de flujo de la fabricación de las palas como plan de trabajo. Se encontró la relación entre ancho del molde (tomado como cuerda de la pala) y longitud de trabajo necesaria para el desplazamiento del carro porta fibra a una longitud de pala determinada (o longitud de molde) dadas por una expresión que permitió seleccionar el ángulo menor (60°) para una longitud de pala de 30 cm. A partir de la relación entre longitudes de pala a pesos máximos al despegue de UAV se pudo aproximar que a esta longitud, el UAV tendría un peso de 6,6 kg. Se determinó la relación adecuada entre la velocidad de desplazamiento del carro y la velocidad angular del molde que permitirían obtener los 60° de bobinado, y se dedujo la expresión que permite hallar el valor a introducir en el software de la máquina para desplazar el carro a una posición deseada y conocida en milímetros.

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Diseño de un sistema para valoración y rehabilitación física de hombro

García Melo, José Isidro | 2014

Las afecciones en el sistema osteomuscular son comunes en personas pertenecientes a diferentes contextos socio-culturales e independientes de la edad. Específicamente, el complejo articular del hombro es uno de los más afectados. Así, la terapia física es una de las principales herramientas usadas por los profesionales en salud al momento de recuperar movilidad perdida en una articulación específica. No obstante, debido al gran número de factores que pueden conducir a una lesión, se han desarrollado diversas tecnologías para tratar con situaciones específicas. Sin embargo, los resultados obtenidos no siempre son los esperados en cada caso. Adicionalmente, la tecnología presente en el contexto colombiano carece de una adecuada especificación en cuanto a los componentes funcionales, estético-formales y confort para los usuarios finales de este tipo de productos (pacientes y profesionales en salud). Esto, ha motivado la necesidad de mejorar los protocolos actualmente aplicados. Considerando la variedad de recursos involucrados, las interacciones entre ellos y los posibles efectos adversos sobre un paciente, la especificación de dicho dispositivo mecatrónico es compleja. Por esta razón, este proyecto planteó un proceso de diseño interdisciplinar, integrando entre otros aspectos: modelado cinemático (cinemática directa aplicando el algoritmo Denavit-Hartenberg, cinemática inversa utilizando un abordaje de identificación a partir del uso de una herramienta llamada ANFIS y validación empleando el módulo Sim-Mechanics de MatLab®); análisis de falla y vulnerabilidad estructural (análisis por el método de elementos finitos); comportamiento dinámico de la estructura (simulación en ambientes CAD); comportamiento dinámico del sistema (modelado con redes de Petri, UML e IDEF0). Así, fue posible asegurar una definición correcta de una serie de actuadores que no solo brindan asistencia en la etapa temprana de la recuperación, sino que también son capaces de generar cierto grado de resistencia cuando el paciente necesite iniciar un re-acondicionamiento muscular. Adicionalmente, se presenta una estrategia de control adecuada que garantiza el comportamiento esperado del prototipo. Complementariamente, se desarrolló una interfaz hombre-máquina que permite la retroalimentación al profesional de los datos obtenidos para que este tome las decisiones pertinentes en el momento justo. Además, durante la especificación del diseño se emplearon temáticas propias del diseño industrial como la percepción (teoría de los colores), diseño participativo, diseño basado en la antropometría humana, ergonomía (confort visual y físico) y calidad de vida. Esto, con el objetivo de desarrollar un producto que presenta cualidades importantes a la hora de realizar una valoración médica del estado de la recuperación, a la par que brinda al paciente una sensación de confianza, promoviendo el uso del dispositivo.

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Determinación del factor de fricción de la aleación de magnesio AZ31B usando el ensayo de compresión de anillo

Coronado Marín, John Jairo | 2014

El presente trabajo se enfoca en la caracterización del fenómeno de la fricción en la aleación de Magnesio AZ31B a través de la determinación del factor de fricción, para diferentes condiciones de lubricación y de temperaturas de conformado, usando el Ensayo de Compresión de Anillo. Inicialmente se caracterizó la microestructura y se realizaron mediciones de dureza en sentido transversal y longitudinal para el material de estudio. Para la realización de los ensayos se construyó un utillaje acoplable a la máquina de ensayos y se realizaron los ensayos de compresión de anillo bajo condiciones de lubricación en seco, grafito y talco y para temperaturas de 250 y 350 °C. Para cada condición se determinó el factor de fricción a partir de una curva de calibración teórica de la fricción. Se utilizó un programa de elementos finitos especializado en procesos de conformado para construir las curvas de calibración del ensayo para la aleación de Magnesio AZ31B considerando las variables principales del experimento tales como la temperatura, la velocidad de deformación, el modelo numérico de fricción y el porcentaje de deformación de altura. Los resultados mostraron el factor de fricción aumenta proporcionalmente con la temperatura. En cuanto a la evaluación de las condiciones de lubricación, el grafito fue el que presentó el mejor desempeño durante la ejecución de los ensayos y se propone como el lubricante más adecuado para la conformación en tibio de este tipo de materiales, no obstante el talco presentó un desempeño muy similar al grafito a temperaturas de 250°C.

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Comparación de lubricantes en el comportamiento tribológico del par bronce-acero a diferentes presiones y velocidades usando un tribometro de deslizamiento bloque-anillo

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En este estudio se compararon tres tipos de lubricantes sintéticos (L1, L2) actualmente usados en la lubricación del par guijo-chumacera de los molinos de caña de azúcar, y un lubricante de alto rendimiento grado alimenticio (L3), diseñado para la misma aplicación. Se analizó el comportamiento tribológico del par bronce SAE 67¿acero AISI 1045, materiales comúnmente usados en el montaje guijo-chumacera y se realizaron pruebas experimentales en el tribómetro de deslizamiento con configuración bloque-anillo de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle de acuerdo con la norma ASTM G 77. Se usaron presiones de 8 y 4 MPa y velocidades de 0,13 y 0,25m/s. Se midió el coeficiente de fricción y pérdida de masa para cada condición. Los resultados muestran que el tribómetro está en condiciones óptimas para ser operado, debido a que en las pruebas realizadas de calibración se obtuvo valores dentro del rango establecido por la norma ASTM D2714. Con respecto al desgaste de los materiales evaluados el anillo de acero AISI 1045 presentó menor desgaste con el lubricante L3 para los dos niveles de carga y velocidad, en el caso del bloque de bronce SAE 67 presentó menor desgaste con el lubricante L1. Los menores coeficientes de fricción se presentaron para las siguientes condiciones velocidad 0,25 m/s, carga 4 MPa, se presentó un menor coeficiente de fricción con el lubricante L3, por su parte para una condición velocidad 0,13 m/s, carga 8 MPa, se presentó un menor coeficiente de fricción con el lubricante L1. Las superficies desgastadas de los anillos y bloques se analizaron con ayuda del estereoscopio y microscopía electrónica de barrido para comparar la degradación superficial en las condiciones ensayadas. Se encontró evidencia de surcos típicos de abrasión y marcas de desgaste adhesivo y por deformación.

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Incidencia de la razón de aspecto en la intensidad de un vórtice en un generador con flujo incidente tangencial

Risco Moreno, Efraín Baldemar del | 2014

Este trabajo presenta los experimentos orientados al estudio del comportamiento de un vórtice producido en un dispositivo hidrogenerador de vórtice vertical. Se construyeron seis configuraciones de hidrogeneradores de vórtice. Cada configuración correspondió a una variación geométrica diferente que se caracterizó por una razón de aspecto, definida como el cociente entre el ancho de la apertura de alimentación a la cámara de vórtice y el diámetro del orificio de descarga. Se realizaron pruebas de velocidad angular en el vórtice y de velocidad en la entrada a la cámara cilíndrica bajo cada relación de aspecto, variando las condiciones hidrodinámicas. Las mediciones de velocidad angular se realizaron por medio de un correntómetro para vórtice. La toma de las velocidades a la entrada de la cámara se estimó con el tubo de Pitot. El comportamiento del correntómetro como herramienta de medición se verificó por medio de un agitador electromagnético. Se desarrolló un análisis dimensional para lograr la interpretación de los vórtices generados bajo cada relación de aspecto. El vórtice tiene su máxima velocidad angular en la zona más cercana al núcleo de descarga y la máxima velocidad de entrada a la cámara se presenta a la mayor profundidad del canal.

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Diseño y construcción de un tribómetro tipo chorro de agua

Coronado Marín, John Jairo | 2014

En el presente proyecto se diseñó, construyó y evaluó un tribómetro de erosión tipo chorro de agua, capacitado para alcanzar velocidades por encima de los 100 m/s, variar la concentración de las partículas de 0% a 30% y el ángulo de impacto de 0° a 90° cada 5°. Para este trabajo se consultaron los antecedentes sobre tribómetros utilizados en investigaciones previas, con el fin de definir la ingeniería de detalle y la construcción del equipo. Se realizaron pruebas de desgaste erosivo en una aleación de aluminio con tratamiento térmico de envejecido, donde se comparó entre la línea de tendencia obtenida de la gráfica tasa de desgaste en función del ángulo de impacto, y la línea de tendencia de la gráfica del artículo Design of a Slurry Erosion Test Rig. Asimismo, se compararon los datos obtenidos con una configuración de tribómetro de cilindro rotatorio, con el objetivo de analizar las diferencias que presentaban los resultados en cada una de las configuraciones. Para los ángulos de impacto de 45° y 90° se identificaron los mecanismos de desgaste y se encontró que en el ángulo 45° se presentó micro corte, deformación plástica e inclusión de partículas; mientras que en 90° se presentó deformación plástica y micro fatiga. Los ensayos en el tribómetro construido se realizaron con slurry compuesto por agua y arena tipo cuarzo entre 600-1000 micras con una concentración del 17%, y se obtuvo una velocidad promedio de 122,39 m/s que se calculó a partir de la geometría de la boquilla y los flujos másicos de slurry y aire. Al comparar los ensayos realizados en el equipo con los ensayos del artículo Design of a Slurry Erosion Test Rig, se presentó un comportamiento similar. Además, la dispersión de los datos obtenidos en los ensayos se redujo en comparación con el tribómetro de cilindro rotatorio. Los resultados mostraron que el ángulo donde se produjo la máxima tasa de desgaste para las dos configuraciones evaluadas fue a 45°, pero se encontró que el tribómetro de cilindro rotatorio no es la configuración más adecuada para realizar pruebas de desgaste erosivo en función del ángulo, porque que la línea de tendencia de la gráfica no se comportó de acuerdo a lo encontrado en la literatura y se presentó mucha dispersión en los datos.

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Medición de las propiedades elásticas no lineales y la permeabilidad del Gel de agarosa

García Álvarez, José Jaime | 2014

El gel de agarosa es un material poroelástico relativamente blando que ha sido utilizado como sustituto para realizar estudios experimentales de infusión de drogas en el cerebro, en los cuales se han tratado de reproducir las condiciones que se presentan en los procedimientos de infusión para combatir enfermedades neurodegenerativas. Algunos estudios han reportado el módulo a cortante y la permeabilidad del gel de agarosa sin incluir el comportamiento no lineal del material cuando se producen grandes deformaciones y su efecto sobre la permeabilidad. La caracterización del gel es relevante para validar estudios teóricos y modelos de infusión desarrollados en elementos finitos. En este trabajo se presenta un protocolo experimental y un procedimiento teórico para determinar las propiedades elásticas no lineales y la permeabilidad del gel de agarosa. Se realizaron pruebas de relajación de esfuerzos en compresión confinada y no confinada, mediante la aplicación de rampas con control de desplazamiento para producir deformaciones axiales nominales de 5%, 10%, 15%, 20% y 25% para dos concentraciones de gel (0.4%wt y 0.6%wt). El ajuste de los datos experimentales se realizó mediante modelos poroelásticos de elementos finitos en ABAQUS (Simulia, Providence, RI), en los cuales se incorporaron las no linealidades geométricas y el cambio de la permeabilidad con la deformación. Para representar el comportamiento de la fase sólida se utilizaron modelos hiperelásticos y se consideró la viscoelasticidad intrínseca del material mediante una serie de Prony.

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Diseño y construcción de un microgasificador para residuos de cosecha de la caña de azúcar

Gómez P., Adolfo León | 2015

En este trabajo de grado se diseñó y construyó un equipo experimental para realizar pruebas de gasificación de biomasa, específicamente residuos de cosecha de la caña de azúcar, el prototipo construido de gasificador es del tipo de lecho fijo continuo, en configuración "updraft", para el cual se tomó como referencia principal, la tecnología de gasificación Nexterra [1]. El diseño del equipo inició con la caracterización de los residuos de cosecha de caña, teniendo en cuenta las propiedades físicas y modelos cinéticos de reacción reportados por algunos autores. Posteriormente, se definieron parámetros de operación necesarios para el diseño del reactor, diseño del sistema de alimentación de biomasa y de aire, sistema de extracción de cenizas, sistema de extracción de gases y el control operativo. El proceso de diseño finaliza con la entrega de planos y lista de materiales necesarios para la construcción la cual se llevó a cabo en las instalaciones del Centro de Investigación de la Caña de Azúcar (CENICAÑA). Este documento deja el reporte de los pasos para poner en funcionamiento el gasificador y unas pruebas iniciales de gasificación de los residuos, de las cuales se logró determinar la presencia de gases típicos de gasificación como CO, H2, CH4 en bajas proporciones, por lo que se deben seguir haciendo pruebas para estimar su potencial energético y viabilidad económica. Finalmente se evaluó la posibilidad de implementar un gasificador en una caldera típica del sector azucarero como proceso de cofiring.

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Diseño de un sistema automático para muestreos de caña

Perdomo Trujillo, Miller Eduardo | 2015

El crecimiento demográfico y la globalización económica han incentivado al sector industrial a ajustar sus procesos productivos con el objetivo de incrementar la productividad. En este contexto, el sector azucarero, polo de desarrollo en el Cauca y Valle del Cauca, se encuentra desde hace muchos años en la búsqueda e implementación constante de sistemas que les permita estabilizar y aumentar su productividad, preservar la integridad de sus colaboradores y ser líderes en el mercado, entre otros. Como consecuencia de lo anterior, tecnologías emergentes han surgido dando mejoras y soluciones a los mecanismos presentes en la producción, usando como pilar la integración de diferentes campos del conocimiento, tales como: la mecánica y la automatización. Considerando el proceso productivo en un ingenio azucarero, la primera etapa, denominada cosecha de la caña, es crítica y de la efectividad de su realización depende la calidad de la materia prima que ingresa al ingenio. Por esto, los ingenios azucareros implementan métodos de muestreo antes de que dicho material ingrese a la planta de procesamiento con el objetivo de evaluar dicha calidad. Basado en lo expuesto anteriormente, el desarrollo del presente trabajo, se encaminó en proponer un sistema que permita la recolección automática de las muestras de caña transportada al ingenio. En el desarrollo de este sistema se planteó un proceso estructurado que incluyo la investigación de las propiedades de la caña, posibilitando la estimación de la fuerza de corte necesaria para trozar el tallo de esta. Posteriormente, se realizó un sumario de los requisitos de diseño, que permitió proponer una arquitectura identificando los componentes críticos, los cuales se diseñaron de acuerdo con la potencia estimada y restricciones geométricas. Luego, se realizó una propuesta de control que posibilita la implementación y el funcionamiento automático del sistema. Para la organización de la estructura de funciones se usaron técnicas de modelamiento como el diagrama IDF0 método para modelar decisiones, acciones y actividades de una organización o sistema, y el diagrama UML lenguaje gráfico de modelado de sistemas de software, las cuales permiten la implementación de la dinámica del modelo en cualquier dispositivo de control. Adicionalmente, se sugieren a manera de propuesta el tipo de sensor y motores hidráulicos. Finalmente, se realizó una estimación de costos de la propuesta de diseño concebida.

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