Maestría en Ingeniería Mecánica
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Browsing Maestría en Ingeniería Mecánica by browse.metadata.advisor "Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto"
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Item Adaptación y evaluación del desempeño de un generador electrónico utilizando biogás como combustible(Universidad Industrial de Santander, 2021) Patiño Molina, Franklin Julián; Chacón Velasco, Jorge Luis; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Castellanos Olarte, Javier MauricioEl presente trabajo aborda la adaptación de un motor de encendido por chispa utilizando un mezclador tipo Venturi dimensionado según la metodología de Von Miztlaff. Se desarrollaron pruebas experimentales que permitieron generar una línea base para los parámetros de desempeño del motor, consumo y potencia desarrollada. La optimización se realizó utilizando el software de dinámica de fluidos computacional ANSYS FLUENT y la técnica estadística boxBenken. El objetivo fue encontrar una combinación de parámetros geométricos del mezclador (área de garganta venturi, área de entrada de biogás y número de orificios de entrada) que permitiera mejorar la respuesta en cuanto a la relación airecombustible, la caída de presión generada y la calidad. de la mezcla de la corriente de aire y el biogás. El uso de la tecnología de impresión 3D permitió la construcción de modelos CAD de los mezcladores básicos y optimizados para sus pruebas operativas, las cuales fueron desarrolladas utilizando gasolina y biogás como combustible para el motorgenerador. Además, se utilizó un carburador comercial LPGGN para establecer la línea base de comparación del motorgenerador alimentado por un combustible gaseoso. Dichas pruebas se desarrollaron en un banco de pruebas diseñado y construido durante el presente trabajo de investigación utilizando elementos de registro y adquisición de datos de fuente abiertaItem Análisis de ciclo de vida y análisis exergético de ciclo de vida basados en la metodología de las normas ISO 14040-44 para la bio-planta piloto de aceites esenciales y extracto vegetal proyectada en el marco del programa Bio-Reto XXI 15:50(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-09) Mantilla Álvarez, Nicolás Andrés; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Holguín, Aída LuzPartiendo de que la extracción de aceites esenciales ha tomado repercusión considerable en industrias trascendentales para la economía, resulta indispensable la investigación en este tema, apuntando a tener ciclos de producción sostenibles ambiental y energéticamente. Específicamente, como respuesta a esta necesidad, en el programa BioReto XXI 15:50 se proyectó e instaló una planta piloto de producción de aceites esenciales, denominada Biofábrica. En concreto, este trabajo se dedicó a la aplicación de un ACV, utilizando los métodos sugeridos por ILCD para las categorías de calentamiento global, agotamiento abiótico fósil y demanda de exergía acumulada, complementados por balances exergéticos, mediante lo cual fue posible comparar el desempeño ambiental y energético de la línea de producción de Biofábrica frente a una línea de referencia basada en tecnologías convencionales. Los resultados mostraron que en Biofábrica se consigue una reducción del impacto en las categorías de calentamiento global y agotamiento abiótico de 34% y 54% respectivamente; mientras tanto, para la demanda exergética acumulada se halló un aumento del 11%, debido a mayor consumo eléctrico por la adición de más equipos. Empero, la realización del análisis exergético de los procesos de planta mostró que, a pesar de lo anterior, la pérdida de exergía en Biofábrica es un 31% menor a la del escenario de referencia, cosa que se traduce también en una reducción en costos de producción desde un punto de vista termoeconómico. Lo anterior, se logra mediante los principios de aprovechamiento integral de recursos, que se manifiestan al utilizar material vegetal como combustible y aprovechar el potencial térmico de los gases de combustión que, de otro modo, serían desechados.Item Análisis térmico del sistema de evaporación-condensación para el tratamiento de aguas residuales avícolas(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-17) Rey Benavides, Daniela Juliana; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Gelves Arocha, Omar Armando; Fuentes Díaz, David Alfredo; Prat, Sonia LucíaLa energía eléctrica y el agua potable son de vital importancia para el desarrollo de la sociedad, el exponencial crecimiento poblacional disminuye la disponibilidad de recursos no renovables como los combustibles fósiles y el agua potable. Al tiempo, el sector industrial demanda cada vez más una mayor cantidad de bienes y servicios como grandes cantidades de energía y agua: para el año 2050 se pronostica que el aumento del uso del agua de un 10% respecto a la actual. Hoy más de 2.000 millones de personas viven en países que sufren una fuerte escasez de agua, aproximadamente 4.000 millones de personas padecen una grave escasez de este recurso durante al menos un mes al año, esto seguirá aumentando a medida que crezca la demanda y se intensifiquen los efectos del cambio climático. En este trabajo se analizan los procesos térmicos de los sistemas de evaporación al vacío para tratamiento de aguas residuales avícolas. Se desarrolla un modelo matemático que permite dimensionar cuatro configuraciones de sistemas de evaporación al vacío de aguas residuales, compuestos por intercambiadores de calor como precalentadores, evaporadores y condensadores. Se tiene en cuenta la transferencia de calor de los intercambiadores debido a la forma como se establecen los flujos de agua residual, vapor de calentamiento, agua de enfriamiento y refrigerante R134a. El modelo matemático fue implementado en el software para simulación de sistemas térmicos TRNSYS, en donde cada intercambiador corresponde a un módulo creado y luego se conectaron entre sí conformando cada una de las configuraciones del sistema que se presentan en este trabajo. Como resultado se obtuvieron las dimensiones finales de los intercambiadores de calor y sistemas de bombeo de cada una de las configuraciones, según los requerimientos para tratar agua proveniente de una planta de beneficio avícola y se establece el requerimiento energético de cada uno de éstas y su respectiva comparación.Item Simulación en CFD tridimensional de una cámara de gases de quemador de biomasa en OpenFOAM(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-31) Gómez Sepúlveda, Óscar Alfonso; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Chaves Guerrero, Árlex; Chacón Velasco, Jorge LuisLa crisis climática global ha afectado los diferentes aspectos de la vida humana, y en el afán de revertir los efectos generados se busca optimizar y mejorar los equipos y plantas que producen altas emisiones de CO2 siendo posible alcanzarlo mediante las simulaciones numéricas. Dentro de estos equipos se encuentran las cámaras de combustión de biomasa. El objetivo de esta investigación es visualizar el comportamiento térmico de una cámara de gases que se usa en el proceso de obtención de extractos vegetales. La simulación se lleva a cabo con OpenFOAM teniendo en cuenta la conservación de la energía, la turbulencia y la radiación, para efectos de la simulación se omite la combustión y se reemplaza por generación de calor. Dentro de los resultados se analizan las líneas de corriente generadas por los flujos primario y secundario con el objetivo de visualizar si éstos generan el efecto esperado y se aprovecha la energía al máximo. La inclusión de la radiación, busca comparar su influencia y además simplificar los tiempos computacionales para realizar análisis de la malla. Se realiza un análisis con geometrías simplificadas y con datos experimentales para corroborar la selección de los modelos a utilizar y se obtiene que para la turbulencia el adecuado es el k-w estándar. Como medio de verificación, se realiza un balance de energía general y se compara con los resultados del análisis numérico, donde el error es del 1.67 % lo que se considera aceptable. A partir del planteamiento de opciones de mejoras se encontró que con la implementación de aletas se puede incrementar la transferencia de calor hasta en un 7.3 %.