Ingeniería Mecánica

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  • PublicaciónAcceso abierto
    Caracterización experimental y propuesta de mejoras de diseño para un electrolizador alcalino a escala de laboratorio
    (Universidad EIA, 2023) Gattás Garcés, Abraham Camilo; Sánchez Posada, Mario Alejandro; Torijano Gutiérrez, Sandra Adela
    RESUMEN: en el presente trabajo de grado se realizó la caracterización y se propusieron mejoras de diseño para un electrolizador alcalino a escala de laboratorio desarrollado previamente estudiantes en la universidad EIA durante un proyecto de grado. En la primera fase del trabajo, se identificaron los parámetros de diseño y variables de desempeño para un electrolizador alcalino, con el fin de realizar la definición de parámetros y seleccionar la correcta instrumentación para la medición de las variables de desempeño del electrolizador. Posteriormente, se realiza el ensamble del montaje experimental para el electrolizador y seguidamente la estimación de las variables de desempeño para cada experimento planteado en el diseño experimental, de los cuales se ha podido encontrar que el electrolizador tiene un mejor desempeño cuando tiene electrodos de mayor área superficial, la concentración del electrolito es alta y no se le suministra la corriente de mayor magnitud. Luego de haber evaluado el desempeño del electrolizador, se procedió a proponer mejoras en el diseño de este utilizando la metodología de Ulrich, con la finalidad de tener un buen diseño de concepto para elaborar el CAD del nuevo electrolizador y cotizarlo para su futura fabricación.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación del proceso de obtención de biochar a partir de pellets de biomasa en un reactor vertical de pirólisis lenta
    (Universidad EIA, 2023) Moncada Arango, Federico; Sánchez Posada, Mario Alejandro
    RESUMEN: el aprovechamiento de los residuos orgánicos provenientes de la agroindustria es un reto tanto a nivel local como internacional, su transformación a través de procesos termoquímicos es una vía en exploración que muestra resultados prometedores, sin embargo, no se ha planteado de manera concreta la peletización de fique con el objetivo de estudiar las características del biochar y su dependencia en los parámetros de elaboración. En este trabajo de investigación se realiza un ensayo de producción de pellets de Fique, su pirólisis en 2 temperaturas (550ºC y 700ºC) y 3 tiempos de remanencia (45 min, 90 min y 180 min) utilizando un reactor vertical de lecho fijo a una tasa de calentamiento de 10ºC/min. Se realiza un estudio para determinar la relación de estos parámetros con su encogimiento, pH, estructura morfológica y área superficial o porosidad. Se encuentran rendimientos en seco del 25% y 30% para los 550ºC y 700ºC respectivamente, además de evidenciar un encogimiento radial entre 22,57% de su diámetro inicial y 27.01%. Con respecto al pH no se encuentra una relación significativa que permita establecer una dependencia. El área superficial para los pellets de char producidos a partir de fique pirolizado a las temperaturas mencionadas está entre los 8,9678 m2/g y 13,3010 m2/g para 550ºc y 700ºC respectivamente.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Metodología de identificación de proyectos de generación de energía eléctrica a partir de FNCER en el SIN
    (Universidad EIA, 2023) Cañas Jiménez, Samuel; Hoyos Velásquez, Santiago
    RESUMEN: este trabajo aporta un procedimiento que permite identificar y evaluar zonas estratégicas para el estudio y posterior inversión en proyectos con FNCER, minimizando el riesgo asociado a la incertidumbre que se tiene en las etapas iniciales del proyecto. El aumentar la posibilidad de estudio y posible inversión en proyectos de generación con FNCER responde a la necesidad actual de diversificar la matriz de generación y de aumentar la participación de las energías renovables no convencionales en esta. A diferencia de otras metodologías de identificación de proyectos de generación de energía, la propuesta no se basa en la disponibilidad del recurso como criterio principal para identificar la zona de interés donde se pretende desarrollar el proyecto, sino que a partir de un análisis de información del sector eléctrico utiliza un mapa de restricciones eléctricas del sistema interconectado nacional para identificar cuáles de ellas podrían ser aliviadas con la generación propuesta, Solar fotovoltaica o PCH. Con el mapa de restricciones eléctricas, elaborado a partir de un diagnóstico de red de XM, se realiza una superposición de mapas entre el mapa descrito y los mapas de potencial de recurso solar y PCH elaborados por el ministerio de minas y energía, con el fin de seleccionar el recurso de mayor potencial presente en la zona de interés (zona con restricción eléctrica). A partir de este punto la metodología se basa en proponer fuentes de acceso a la información del sector eléctrico, además de la utilización de herramientas (SIG) como el software ArcGIS ArcMap, Tremarctos-Colombia, NSRDB y métodos para el dimensionamiento de una central solar fotovoltaica y una central hidroeléctrica que facilitan el estudio de viabilidad de estos proyectos para apoyar decisiones de inversión. Por último, se realizó un caso de estudio en una zona cercana a una subestación con restricciones eléctricas, que permitió verificar la facilidad de utilización de la metodología y la baja inversión que se necesita para su desarrollo. En el caso de estudio específicamente se verifico la viabilidad financiera, ambiental y técnica de una central solar fotovoltaica dimensionada con el software PVSyst 7.4. Obteniendo como resultados un alto potencial del recurso solar en el área de interés (5.26 kWh/m2 día) y una alta posibilidad de conexión debida a la disponibilidad de capacidad en la subestación y a la corta distancia de la línea de conexión del proyecto a la subestación. En cuanto al análisis financiero, el proyecto resulta ser financieramente atractivo, presentando una tasa interna de retorno de 19.2% y un valor presente neto de $COP 25,846,000,000; Además, se verificaron las restricciones ambientales y socioculturales en el área de influencia y no se identificó ninguna que impida la adecuada ejecución del proyecto.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Modelación matemática de condiciones de operación en el vuelo de un turbofán de dos rotores (motor de avión comercial) mediante el análisis dinámico de volúmenes de control
    (Universidad EIA, 2023) Bruno Padilla, Rafael Elias; Hazbon Alvarez, Omar
    RESUMEN: a pesar del gran avance de seguridad y control de las aeronaves en la última década, persiste una tendencia preocupante de incidentes aéreos (Aviation History, 2021). muchos de los cuales se atribuyeron a problemas en los motores de las aeronaves, como la falta de combustible o el desprendimiento de piezas (Krejsa et al., 2018). Entre 2017 y 2021, esta cifra aumentó a 391 accidentes, 30 de los cuales resultaron fatales (ICAO, 2022). Dado el limitado desarrollo de modelos de este tipo en Colombia, se planteó la necesidad de integrar tanto la dinámica estructural del fuselaje como la del sistema de propulsión. Por tanto, este proyecto se centra en la caracterización de un modelo matemático que incorpore ambas características específicamente para motores turbofán de dos rotores (utilizados en aplicaciones comerciales). En este contexto, la pregunta de investigación clave es la siguiente: ¿Cómo caracterizar un modelo matemático de un motor turbofán que permita observar el comportamiento dinámico en el vuelo a través de volúmenes de control? Para responder la incógnita, este trabajo propone definir los parámetros geométricos que inciden en la estructura del motor y determinar las condiciones iniciales adecuadas para el mismo; luego analizar y caracterizar las relaciones matemáticas y físicas del turbofán, en este caso se realizará con el motor CFM56- 5C2 de General Electric, basando la modelación misma en el modelo de un motor turbojet elaborado por la NASA (Kopasakis et al., 2008), la cual emplea un modelo dinámico que relaciona las ecuaciones de energía, momentum y continuidad (Seldner et al., 1972). El comportamiento dinámico es validado en Matlab® utilizando datos de la literatura, en particular, las condiciones de vuelo proporcionadas en el datasheet de (Élodie Roux, 2007) revelando que el modelo presenta errores menores al 4% con respecto al real, mientras que el modelo que trae “Simulink Toolbox Aerospace” para estudiar sistemas dinámicos mostró un error del 19.85%. Este trabajo abre nuevas perspectivas para investigaciones futuras en el campo de la dinámica de sistemas, para que ante el modelo se puedan implementar sistemas de control predictivo, control de válvulas, inyectores entre otros a partir de un modelo matemático más exacto. Finalmente se realiza una app de Matlab con una interfaz amigable para su uso en la academia; la cual puede encontrarse en Mathworks® en el siguiente enlace: DYNAMIC TURBOFÁN MODEL.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Propuesta de un plan de fabricación local para la monoviga h de cabinas de la línea K del metrocable
    (Universidad EIA, 2023) Torres Ríos, Santiago; Hoyos Pulgarín, Elizabeth
    RESUMEN: el Metro de Medellín es importante dentro del sistema de transporte integrado del Valle de Aburra, estructurado por sus líneas de trenes, cable aéreo y buses, se encarga de movilizar al día 1,5 millones de personas. La línea K del metro cable cuenta con 15 años de funcionamiento sin reemplazo de alguno de sus componentes estructurales como la monoviga H, que se plantea por parte del Metro homologarlo para una construcción de manera local, evitando la importación y las implicaciones que esto trae, fomentando también la industria nacional. En el presente trabajo se desarrolló un plan de fabricación para el conjunto de conexión monoviga H (MVH), componente estructural perteneciente a las cabinas del metro cable del Metro de Medellín, de la Línea K, con el objetivo de realizarlo de manera local. Para el concepto de manufactura, previamente se realizó la caracterización del material presente en la MVH y un análisis estático del sistema, para posteriormente realizar cálculos de esfuerzos soportados por simulaciones empleando elementos finitos. Finalmente se realizó la búsqueda de proveedores nacionales para validar con los procesos de fabricación aplicables según metodología de diseño orientada a la manufactura y plasmarla en una estrategia de manufactura, bajo los lineamientos de las normas aplicables. Se implemento un plan de fabricación considerando métodos convencionales de fabricación acompañado de herramientas computacionales para el desarrollo en el país. Después de los resultados obtenidos se puede concluir que Colombia cuenta con el potencial para la producción de componentes estructurales para transporte por cable, teniendo en consideración la búsqueda de material a nivel internacional.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Estrategia de manufactura con énfasis en viabilidad local para elemento de suspensión tipo viga J en cabinas del Metrocable Línea K
    (Universidad EIA, 2023) Gutiérrez Palacio, Sebastián; Hoyos Pulgarín, Elizabeth
    RESUMEN: El presente trabajo de grado desarrolló una estrategia de manufactura para la Viga J, componente estructural del Metrocable Línea K, con énfasis en procesos de soldadura acordes para la unión de los componentes en acero al carbono de éste. Se evaluó con la metodología de Dieter para el diseño de manufactura una estrategia de manufactura acorde a la geometría del componente teniendo en cuenta el material base, acero DIN/EN 1.1105 con composición química similar al acero ASTM A709 grado 100. Posteriormente, se realizó un análisis estático que permitiera determinar el estado de cargas del componente que verificó que, bajo los diferentes casos de estudio presentados en la normativa internacional para construcción de componentes estructurales en cables aéreos, no se superaba el esfuerzo de cedencia del acero A709 grado 100, 690 𝑀𝑃𝑎. Verificado esto, y con la sugerencia de procesos de manufactura acordes a los elementos de la Viga J, se propusieron dos especificaciones de procedimiento de soldadura, WPS, bajo el código de Soldadura – aceros structurales D1.1, para la unión de los elementos del componente bajo el proceso de soldadura GMAW. Por último, se presenta la secuencia de fabricación, ensamble y unión del componente estructural Viga J.
  • ÍtemAcceso abierto
    Evaluación técnica y financiera para la repotenciación de sistema fotovoltaico fijo en techo a sistema con seguidores en las instalaciones de Tronex Medellín
    (Universidad EIA, 2023) Villegas Cañas, Pedro; Montoya Castrillón, Samuel; Álvarez Uribe, Natalia
    RESUMEN: la implementación de nuevas tecnologías en sistemas de generación solar representa una oportunidad para maximizar el aumento de generación y no perder rentabilidad en sistemas en épocas donde no haya suficiente luz solar. La integración de nuevas tecnologías como seguidores y módulos solares bifaciales pueden representar aumentos de hasta el 35% de generación solar frente a sistemas solares convencionales, pero se argumenta que Colombia al estar en una zona cercana a la línea del Ecuador, este tipo de tecnologías de seguimiento solar no demuestra un aumento de rendimiento respecto a las instalaciones solares convencionales. Se realizaron 5 simulaciones de diferentes tipos de sistema solar para abastecer la demanda de energía en la planta de TRONEX y para verificar los parámetros de inversión de sistemas con este tipo de tecnologías y su aumento de generación. Se obtuvo aumentos de generación de entre el 11% hasta el 36% de aumento de generación con respecto a sistemas de estructura fija. Se encontró que la rentabilidad del sistema está directamente relacionada con la potencia y la generación, también entre más potencia instalada tenga va a tener mejor TIR Y VPN, en este caso llegando a una TIR máxima de 17% para un sistema de 425 kWp con seguidores y módulos bifaciales. Pese a que el análisis financiero da que esto tiene una rentabilidad, se concluyó que lo mejor por inversión y debido a la situación actual financiera del país es invertir en estas tecnologías en potencias mayores a 1 MWp.
  • ÍtemSólo datos
    Evaluación del estado de esfuerzos y deformaciones del diseño de un aerogenerador de eje vertical Darrieus tipo H
    (Universidad EIA, 2023) Lezcano Aguirre, Mariana; Wilches Peña, Luis Vicente
    RESUMEN: Tres piezas / componentes tomadas del concepto previo de un generador eólico tipo Darrieus fueron analizadas y rediseñadas. Estas metodologías incluyeron el análisis FEM para esfuerzos y deformaciones, el uso de cálculos analíticos con modelos simples y el desarrollo completo de un proceso de diseño de concepto / detalle siguiendo los pasos de la metodología de diseño clásica propuesta por Karl Ulrich. EL análisis FEM mostró que los materiales y las formas seleccionadas satisficieron las solicitaciones mecánicas de una operación atípica del aerogenerador en la universidad EIA campus Palmas. La metodología de Ulrich además permitió la integración de una gran variedad de recomendaciones de diseño acerca de formas, materiales, procesos de manufactura y ensamble, que mejoraron la estabilidad estática y el desempeño de todo el aerogenerador.
  • ÍtemSólo datos
    Variaciones microestructurales en aceros para rieles sometidos a esmerilado
    (Universidad EIA, 2023) Bedoya Bedoya, María Cristina; Wilches Peña, Luis Vicente
    RESUMEN: el esmerilado de rieles es una estrategia de mantenimiento usada para eliminar daños en la superficie del riel generados durante la operación comercial del tren. Algunos de estos daños, como la capa blanca (CB o WEL’s de las siglas en inglés (White Etching Layer)) y la deformación plástica, parecen estar relacionados con respuestas no deseadas del material. Existe evidencia que relaciona la aparición de CB y Deformación plástica, con el proceso de esmerilado. Esta investigación establece una metodología para crear variaciones microestructurales en cupones de riel, usando una pulidora comercial. La profundidad y velocidad de corte fueron controladas en esta serie de experimentos. Las muestras se extrajeron de las regiones afectadas y se sometieron a caracterización vía microscopia óptica (OM) y microscopia electrónica (SEM). La respuesta mecánica se evaluó mediante la toma de micro durezas. El análisis morfológico de las variaciones microestructurales permitió concluir que la deformación plástica tiene un papel importante en el inicio y la evolución de las WEL´s, pero no es el único factor. De acuerdo con la literatura técnica, parece que la temperatura flash producida durante el pulido podría estar implicada. Sin embargo, este estudio no pudo recoger evidencias concretas al respecto. A futuro, entender la relación entre los parámetros de esmerilado, la aparición de variaciones microestructurales, y el rol del calor generado durante el proceso, permitirán establecer parámetros de esmerilado que prolonguen la vida útil del riel.
  • ÍtemAcceso abierto
    Optimización de canales conformales para moldes de inyección utilizando el método de elementos finitos y manufactura aditiva de polímeros.
    (Universidad EIA, 2023) Osorio González, Simón; Carmona, Juan Pablo; Rodríguez Fernández, Johnnatan
    RESUMEN: la manufactura aditiva podría definirse como el proceso de unión de materiales para fabricar una pieza a partir de un modelo 3D, comúnmente diseñado por computador. En el proceso de inyección de plástico, la fase de enfriamiento determina la duración del ciclo en el proceso. Tasas de enfriamiento controladas y partes que no alcanzan la temperatura de eyección, son limitaciones a las que se enfrentan los canales tradicionales en el proceso de inyección. Con este trabajo se busca evaluar unos nuevos canales de enfriamiento más eficientes. Los canales conformales son un nuevo método de diseño para los canales de enfriamiento en un molde de inyección, que tienen el objetivo de tener mayor eficiencia, menor tiempo en el enfriamiento e incremento en la producción. En este trabajo se realizó un diseño de experimentos basándonos en el diseño factorial para probar las diferentes variables que afectan el desempeño de los canales conformales. Además, se hicieron simulaciones para cada una de las configuraciones con el fin de encontrar cual era el diseño con mejor rendimiento para fabricar los canales. Finalmente, se imprimió un modelo de la pieza con la mejor configuración según las simulaciones para realizar pruebas de funcionamiento iniciales. Los canales de sección semicircular tuvieron un mejor desempeño mostrando un menor tiempo de enfriamiento, esta reducción de tiempo puede ser significativo en la industria donde se requiera altos volúmenes de inyección de piezas.
  • ÍtemAcceso abierto
    Avances en la implementación de un modelo basado en fusión de señales (MSBF) para la predicción de sanidad en el proceso de soldadura por fricción-agitación (FSW) para aleaciones de aluminio
    (Universidad EIA, 2023) García Aguirre, Juan José; Hoyos Pulgarín, Elizabeth
    RESUMEN: el proceso de soldadura conocido como Friction Stir Welding (FSW), es un proceso desarrollado por TWI y opera en estado sólido, además no necesita de ningún aporte, este proceso presenta ventajas frente a otros procesos de soldadura convencionales puesto que no llega a hacer fusión en el material, logrando que este sea una excelente alternativa para la soldadura de aluminios. En la industria colombiana existe un alto uso de aluminios resistentes a la corrosión, por lo que realizar avances en un proceso que facilita la unión de este tipo de aleaciones puede ser conveniente para el avance de industrias a nivel nacional tales como la naval, aeroespacial, entre otros. Dado que el proceso a nivel nacional no se encuentra desarrollado, es decir, solo se realiza de manera investigativa por instituciones educativas, es adecuado el estudio de este para el desarrollo y avance tecnológico de la industria, para esto es posible utilizar alternativas en las que los usuarios puedan utilizar el proceso de manera más sencilla, además de que es importante que este obtenga una idea de los resultados del proceso, por lo tanto, el desarrollo de un modelo que pueda dar una idea de los resultados dependiendo de los parámetros que el operador ingrese será viable para el uso y desarrollo del proceso, además de que es conveniente la realización de una Interfaz gráfica donde el operario pueda seleccionar de manera más adecuada los parámetros, así como poder visualizar los resultados a partir de esta.
  • ÍtemAcceso abierto
    Diseño de procedimiento de soldadura para la fabricación en tubería de aluminio 6XXX de componentes estructurales para el techo de botes
    (Universidad EIA, 2023) Ramirez Franco, Maria Daniela; Hoyos Pulgarín, Elizabeth
    RESUMEN: tras identificar fallas en la zona afectada térmicamente en la estructura del techo de embarcaciones menores, asociadas a oportunidades de mejora del proceso de soldadura mediante la implementación de WPSs, se decidió hacer un acercamiento más profundo a la raíz del problema en una empresa naval en donde presentaban dicho problema. Allí se recogieron y analizaron los parámetros usados durante el proceso de soldadura que llevaban a cabo, con el fin de encontrar los puntos débiles, que al modificarlos, solucionasen el problema. Una vez identificados, se seleccionó el código de soldadura correspondiente al aluminio para la definición de las variables que conformaron los 3 WPSs diseñados; por su parte, también se estudió la influencia que cada variable tenía en el resultado de la soldadura, gracias a esto fueron definidos sus valores, siempre con la visión de mejorar la calidad, tanto del proceso de soldadura como de la pieza final. Con los WPSs diseñados se realizaron pruebas de implementación, donde los soldadores expresaron que la implementación de estos redujo significativamente la afectación de la zona afectada térmicamente.
  • ÍtemAcceso abierto
    Manufactura de estructuras 3D en bronce utilizando fabricación por filamento fundido y sinterizado
    (Universidad EIA, 2023) Vallejo Castaño, David; Rodríguez Fernández, Johnnatan; Universidad EIA
    RESUMEN: en el presente estudio se investigaron los efectos de la temperatura y el tiempo de sinterización en las propiedades mecánicas básicas y microestructura de piezas de bronce fabricadas mediante el proceso de fabricación por fusión de filamento fundido y sinterizado (FFFS). Se realizó un diseño de experimentos para establecer las variables esenciales del proceso de sinterización y un análisis del cambio volumétrico para definir los parámetros de fabricación. Se realizaron mediciones y análisis de las propiedades mecánicas. De igual manera, se llevó a cabo una caracterización de la microestructura con el propósito de identificar morfológicamente las fases resultantes del proceso de sinterizado. Los resultados mostraron que a medida que se incrementaba el tiempo de sinterización, tanto el esfuerzo de fluencia como el esfuerzo máximo mejoraron. De esta manera, es el tiempo de sinterización una variable controlable para optimizar las propiedades mecánicas del material. Por lo anterior, se sugieren procesos de sinterización prolongados que pueden resultar en una estructura de bronce con mejor desempeño mecánico. Por otro lado, los ensayos de tracción mostraron una fractura dúctil, debido a las características intrínsecas del material utilizado. En conclusión, este estudio brinda una comprensión más profunda de los efectos del tiempo y temperatura de sinterización en las propiedades mecánicas de bronce fabricado mediante FFFS. Estos resultados tienen importantes implicaciones para la industria de materiales, ya que permiten optimizar el proceso de sinterización y obtener materiales más resistentes y duraderos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de una prensa para conformar núcleos honeycomb a partir de polímeros reciclados
    (Universidad EIA, 2023) Aguiar Buitrago, Edier; Restrepo Montoya, José William
    RESUMEN: Los núcleos honeycomb vienen tomando una posición importante en los desarrollos de ingeniería debido a su característica principal, la resistencia específica. La producción de estas estructuras se da principalmente por el método de extrusión, que es bastante costoso y requiere maquinaria robusta. También existen otros métodos como el prensado, que pueden resultar más económicos y sencillos. Así pues, este trabajo de grado plantea el diseño de un equipo que permita llevar el material de una extrusora a un molde con la geometría final del núcleo para ser prensado, buscando así disminuir costos, además, se analiza la posibilidad de utilizar polímeros reciclados como materia prima. Para ello se sigue la metodología diseño y desarrollo de producto propuesta por Karl T. Ulrich y Steven D. Eppinger
  • PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de metodologías de diseño para el cálculo de sistemas de llenado y alimentación y su efecto sobre la eficiencia en la producción de una pieza fundida en arena.
    (Universidad EIA, 2022) Garcés Triana, Jairo David; Valencia García, Marco Fidel
    RESUMEN: El siguiente trabajo evalúa y compara la eficiencia en términos de calidad y consumo de material de un componente fundido en arena, empleando dos métodos diferentes para el diseño de los sistemas de llenado y alimentación, uno tradicional y otro computacional. Se seleccionó la pieza a fundir y se identificaron las metodologías que fueron utilizadas en este trabajo (Siscalco y Software SolidCast). La pieza se creó en el software Autodesk Inventor y se exportó a un archivo .STL para su uso en el software SolidCast. Posteriormente, se realizaron los cálculos pertinentes a cada uno de los métodos, apoyándose en herramientas ofimáticas y software CAD, en particular Fusion 360. Llevando así a la creación del modelo mediante impresión 3D para su posterior uso en la fabricación de cada uno de los moldes creados y utilizados en el proceso de fundición. Finalmente, se obtuvo la pieza fundida en una aleación de aluminio con una composición de aproximadamente 94.6% de aluminio, 2.2% de cobre y 1.4% de zinc. Luego de tener las dos piezas, cada una elaborada con los diseños de los métodos escogidos, se procedió a hacer comparaciones teóricas y reales del consumo de material, arrojando mejores resultados la metodología que emplea el software SolidCast, además a eso se hizo una inspección visual de las piezas, teniendo resultados similares
  • PublicaciónAcceso abierto
    Parametrización de variables para la creación de un sólido 3D por medio del proceso WAAM/GMAW
    (Universidad EIA, 2022) Múnera Echavarría, Andrés; Gómez Valencia, Nicolás; Rodríguez Fernández, Johnnatan
    RESUMEN: En el presente trabajo de grado se exploró la variación y optimización del proceso WAAM/GMAW para un acero al carbono realizando una “puesta a punto” de los parámetros de soldadura como el voltaje, amperaje y velocidad de avance. Para esto se empleó la máquina de soldadura Millermatic 212 autoset, en conjunto con una fresadora CNC Wabeco. La ejecución del proyecto requirió la construcción de un diseño de experimentos 2^3 para encontrar las combinaciones de los parámetros más significativas y así predecir el comportamiento de las variables de respuesta adecuado para la construcción de solidos 3D. Posteriormente se realizaron pruebas de tracción, micro dureza y microscopía óptica. Se encontró que las probetas de tracción soportaron esfuerzos y fuerzas máximas inferiores a las especificadas por el fabricante del electrodo de soldadura, sin embargo, el resultado fue esperado debido a el proceso de construcción de la estructura 3D. Además, se determinó que está constituida principalmente de ferrita α y en menor medida de perlita gruesa P, encontrando un rango de dureza de 138 HV a 253 HV. Finalmente, se realizó una simulación numérica y un montaje experimental para determinar el comportamiento de la distribución de temperatura atreves del material base durante la adición de una capa de material y posteriormente concluir realizando una comparación entre ambos sistemas. Los resultados comparativos no fueron congruentes debido a retardos o falta de sensibilidad en la lectura de los datos del sistema de adquisición.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Adaptación tecnológica del doblado de maderas para fabricar aspas de aerogeneradores
    (Universidad EIA, 2022) Desnous, Thibault Olivier Gérard; Restrepo Montoya, José William
    RESUMEN: Los aerogeneradores de eje vertical son una alternativa para proveer energía en zonas no interconectadas a la red eléctrica colombiana. Por este motivo en el marco del proyecto “Generación distribuida de energía eléctrica en Colombia a partir de energía solar y eólica” del programa energética 2030, investigadores de la Universidad EIA diseñaron y construyeron un prototipo de aerogenerador Darrieus H costo-eficiente. Las aspas de este aerogenerador se fabricaron en un armazón de cartón recubierto con láminas finas de madera. Este proceso de fabricación resulto dispendioso, lo cual resta costo-eficiencia al proceso de fabricación de las aspas del aerogenerador. Siguiendo la metodología de diseño mecánico de Ulrich, se generó un diseño tecnológico que adapta el proceso de doblado de láminas de madera, usado en fabricación de instrumentos musicales y mobiliario, para fabricar las aspas del aerogenerador armazón. Este trabajo de grado se centró en diseñar una máquina para conformar las aspas mediante el doblado de láminas de madera. El diseño establecido reduce el tiempo de fabricación y garantiza mayor uniformidad dimensional de las aspas; lo cual aumenta la costoeficiencia del aerogenerador.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Registro tecnológico del proceso de modernización de la viga pivote para el Metro de Medellín
    (Universidad EIA, 2022) Gomez Gonzalez, Simon; Velasquez Aristizabal, Juan Andres; Hoyos Pulgarin, Elizabeth
    RESUMEN: El Metro de Medellín se encuentra a la fecha en un proceso de modernización de los vagones de primera generación, esto debido a que se encuentran cercanos a cumplir su vida útil, este proceso incluye varios subsistemas del Metro, entre los que se encuentra su principal elemento estructural, la viga pivote. En este trabajo se generó un registro tecnológico de este proceso, considerando la información suministrada por la empresa y la obtenida en visitas técnicas, este documento contiene información de interés de la viga pivote, características, funcionamiento, en que se diferencia la viga antigua de la nueva y como se debe dar el proceso para remplazarla. En el pasado el Metro ha realizado registros tecnológicos, pero en esta ocasión se buscó migrar a un formato dinámico y de fácil acceso, que, además, puede ampliarse más adelante al realizar el registro de los demás sistemas en proceso de modernización, por lo que en este trabajo se generaron las bases para definir como se deben realizar los registros de información tecnológica de dichos sistemas. La implementación de una página web como medio de almacenamiento de la información permite acceso fácil y rápido a la información, una navegación dinámica y la capacidad de incluir distintos formatos que no son posibles de unir con otros medios de almacenamiento. Además, se incluyeron elementos multimedia como fotos y videos, estos con el fin de permitir al usuario final tener una inmersión más profunda en el proceso sin tener la necesidad de presenciarlo directamente. El resultado presenta una interfaz sencilla e intuitiva para cualquier lector. En este sitio web se encuentra una descripción básica de cada sistema modernizado y botones que direccionan al usuario a la descripción profunda de cada sistema, al haberse recolectado únicamente la información del cambio de la viga pivote, este será el único subsistema que estará diligenciado en la página web, en el futuro se espera que la información recolectada por el Metro de Medellín se diligencie en el espacio establecido para cada pieza. En el apartado de la Viga pivote encontrara la ubicación de esta en el tren, modelos en 3D de la pieza antigua y de la nueva, además de la información requerida para el desmontaje de la viga antigua y el montaje de la viga nueva, esta incluye procesos de medición, corte, limpieza y soldadura y culmina con videos demostrativos de las diferentes etapas.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de un dispositivo de protección respiratoria portátil personal
    (Universidad EIA, 2022) Betancur Álvarez, Daniel; Wilches Peña, Luis Vicente
    RESUMEN: La alta transmisibilidad del virus SARS-CoV-2 y las complicaciones asociadas a la COVID – 19 han sido responsables de una pandemia con hondas repercusiones económicas y con más de tres millones de muertes. La tasa de mortalidad de la Covid – 19 se ha incrementado significativamente debido al mal funcionamiento de los protocolos de bioseguridad y sistemas de protección antivirus. A partir de las falencias detectadas en el uso de dichos protocolos, se propone un método de protección útil para inhibir el contagio por SARS-CoV-2 y por otros agentes biológicos similares. Para ello se realizó el diseño conceptual de un dispositivo de protección respiratoria personal portátil (DPRP), para proteger a personas expuestas a altas cargas virales transmisibles por vía aérea. Así mismo, se consideró el uso del dispositivo resultante como medio de protección en otros escenarios donde la contaminación del aire por partículas sólidas sea preponderante. El proceso de diseño se realizó siguiendo pautas de diseño mecánico sistémico basadas en definición de especificaciones, funciones y estructuras de trabajo. El diseño conceptual final estuvo enriquecido con características aportadas por elementos de diseño de detalle y por el análisis de elementos críticos, que fueron evaluados mediante elementos finitos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de resinas odontológicas fluidas fotopolimerizables por medio de elementos finitos
    (Universidad EIA, 2022) París Monsalve, Manuela; Montoya Goez, Yesid
    RESUMEN: Los desarrollos que se han llevado a cabo en prótesis dentales han involucrado la exploración de nuevos materiales que permitan generar tiempos más rápidos de tratamiento, procedimientos más sencillos y menos costosos al igual que mejoras en el desempeño mecánico del injerto. En este trabajo de grado se presentan los resultados de la simulación comparativa, entre el desempeño de dos resinas usadas actualmente por odontólogos, GC AENIAL y 3M Filtek, con el comportamiento natural de un diente. Para ello, se hicieron pruebas mecánicas de tracción, flexión y dureza, con el fin de establecer las propiedades mecánicas de las mismas. Adicionalmente se realizaron simulaciones por elementos finitos que permitieran comparar los esfuerzos entre un diente reparado con la resina y un diente sin reparar. Los resultados mostraron, en cuanto a la prueba de tracción, la resina 3M Filtek mostro un mejor desempeño en cuanto a su resistencia y carga máxima, sin embargo, en los ensayos de flexión la resina GC AENIAL resiste mayores cargas y cuenta con un mayor módulo de Young. En cuanto a las simulaciones realizadas, no se evidencia que ninguna de las resinas usadas genera más o menos estrés en comparación al comportamiento normal del diente, sin embargo, en el diente con la modificación de resina se evidencian más desplazamientos al someterlo a las cargas de mordida