Escuela de Ingeniería Mecánica

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Desarrolló de un prototipo de vehículo móvil para el monitoreo de la humedad en cultivos de pimiento.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Lizcano Pinzón, Nicolás; Cortes Ulloa, Juan Pablo; Ríos Díaz, Yennifer Yuliana; Meneses Florez, Jorge Enrique; Borras Pinilla, Carlos
El proyecto surge como una innovación frente a la demanda de tecnología en la agricultura de precisión en Colombia Por lo que el presente proyecto se centró en el desarrollo, construcción y evaluación de un prototipo de vehículo móvil autónomo diseñado para monitorear la humedad en cultivos de pimiento. Con el objetivo principal de desarrollar un prototipo que minimice los gastos asociados al uso común de seguimiento de la humedad en cultivos, promoviendo una agricultura más sostenible en entornos regulados. Se llevaron a cabo pruebas para evaluar la precisión de las mediciones de humedad, la eficacia de la trayectoria de desplazamiento y la capacidad del vehículo para navegar de manera autónoma en el espacio confinado del invernadero. Los resultados mostraron que, teniendo en cuenta el protocolo de pruebas realizado, el equipo funcionó de manera adecuada y eficiente en el monitoreo de la humedad en el cultivo simulado de pimiento. Además, se analizaron los datos recopilados para determinar la consistencia de las mediciones y la cobertura efectiva del área de cultivo.
Desarrollo de una Interfaz Virtual Interactiva en el Aula Virtual de Aprendizaje UIS (Moodle) de la Asignatura Sistemas Dinámicos.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-13) Pinilla Mendoza, Carlos Alberto; Patiño Becerra, Carlos Eduardo; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo; Borras Pinilla, Carlos; Pinto Hernandez, William
Descripción: En la actualidad los modelos de educación virtuales nacionales a pesar de los avances de las tecnologías emergentes están muy lejos de ser competentes con las instituciones internacionales. La UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER en su camino por ser reconocida en el entorno nacional e internacional como una comunidad intelectual, ética y diversa, abierta a nuevas formas de pensamiento y que gestiona el conocimiento para el avance y la transformación de la sociedad y la cultura hacia el mejoramiento de la calidad de vida, ha implementado herramientas digitales para mejorar la calidad y el alcance de sus cursos, sin embargo, muchos de estos aún no hacen uso de los recursos disponibles y se limitan a seguir metodologías que hoy por hoy son obsoletas en otras partes del mundo. La asignatura de Sistemas Dinámicos hace parte de las materias electivas del pensum de Ingeniería Mecánica, y, a pesar de que es una materia optativa es de gran importancia ya que relaciona un gran número de temas que se frecuentan a lo largo de toda la carrera con los sistemas de control. Este proyecto tiene como objetivo principal desarrollar y ejecutar la interfaz interactiva en el aula virtual de aprendizaje UIS (Moodle) de la asignatura Sistemas Dinámicos del programa académico de Ingeniería Mecánica con el fin de contribuir con la proyección que la UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER tiene para el año 2030. Adicionalmente, se pretende crear nuevos objetos de aprendizaje que permitan fortalecer las debilidades de los estudiantes en algunos temas que suelen representar un obstáculo de la asignatura. Además de afianzar los conceptos teóricos, estructurando y suministrado de manera pertinente la información, también se busca integrar un sistema de constante interacción estudiante-docente abriendo nuevos canales de comunicación.
Diseño de un banco de arme y desarme de cilindros hidráulicos para la empresa All Machines SAS
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-31) Calderón Celis, Lina Fernanda; Méndez Calderón, Julián David; Diaz Palencia, Fabian Horacio; Borras Pinilla, Carlos; Meneses Florez, Jorge Enrique
El objetivo del proyecto de grado es entregar a la empresa ALL MACHINES SAS el diseño de un banco de arme y desarme de cilindros hidráulicos, el cual es diseñado para facilitar el mantenimiento de cilindros con los cuales trabaja la empresa, aumentando la seguridad y eficiencia en el proceso técnico presentado. El proyecto está estructurado con base a los siguientes tres sistemas: Mecánico: Está conformado por otros subsistemas, los cuales son los encargados de generar el torque, soportar las cargas que se presentan durante el proceso de mantenimiento y garantizar la alineación del proceso. Hidráulico: Esta alimentado por medio de una bomba manual la cual convierte la energía mecánica en la energía hidráulica necesaria para que el sistema de torque pueda generar el par deseado. Eléctrico y de control: Está formado por un sistema de arranque estrella-triangulo con inversor de giro este permite que el motorreductor reduzca la corriente de arranque evitando problemas en su rendimiento. Se proporciona a la empresa el manual de operación del banco de arme y desarme además de un plan de mantenimiento, con el fin de generar una fuente de información clara para el cuidado, manejo y mantenimiento del banco tanto para operarios como para personal profesional encargado de su correcto funcionamiento.
Diseño y construcción de un mecanismo de muñeca para una prótesis transradial de miembro superior
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Brokate Moreno, Karen Sofia; Gómez Rodríguez, Laura Fernanda; Villegas Bermúdez, Diego Fernando; Bautista Hernández, Luis Antonio; Borras Pinilla, Carlos; Rios Diaz, Yennifer Yuliana
En Colombia, el número de personas que requieren de un elemento prostético crecen cada día y el desarrollo de cada prótesis con un buen funcionamiento sigue estando fuera del alcance económico. Con el presente proyecto se planteó el desarrollo de una nueva alternativa que de libertad de movimiento y sea asequible para los colombianos, por lo tanto, se diseña y construye un prototipo funcional de un mecanismo de muñeca para implementarlo en una prótesis transradial de miembro superior capaz de realizar el movimiento de flexión y extensión de la muñeca controlado por medio de señales mioeléctricas tomadas del muñón del brazo amputado. El desarrollo del diseño planteado se ha realizado mediante la investigación y experimentación, donde se encontró que el torque necesario para realizar el movimiento de flexo-extensión está alrededor de 1 Nm, y a partir de estos parámetros se ha realizado la selección de componentes y el diseño del mecanismo. Como técnica para el control del movimiento, se empleó un sensor encargado de tomar las señales eléctricas de los músculos extensor y flexor del antebrazo encargados del movimiento de la muñeca. Para la fabricación de componentes se usaron tecnologías de impresión 3D y operaciones de mecanizado. El prototipo final obtenido respeta las medidas anatómicas y realiza los movimientos de flexión y extensión con una amplitud 40° y 30° respectivamente, cumpliendo con los requerimientos de funcionalidad para ejecutar con éxito las distintas actividades de la vida diaria que presenten este movimiento.
Diseño y construcción de un prototipo funcional de una prótesis para reemplazo total de rodilla considerando la función de los ligamentos cruzados
(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-15) Remolina Melgarejo, Javier Gonzalo; Carrascal Carrascal, Juan David; Villegas Bermúdez, Diego Fernando; Borras Pinilla, Carlos; Sánchez Acevedo, Heller Guillermo
En el presente proyecto se busca realizar un prototipo para reemplazo total de rodilla considerando las funciones de los ligamentos cruzados anterior y posterior, mediante modelado en SolidWorks e impresión 3D con material plástico ABS. El proyecto inicia por la búsqueda de referentes bibliográficos respecto a prótesis de rodilla, analizando mecánicamente cada modelo, para así realizar un estudio coherente de la biomecánica de la rodilla, logrando identificar los movimientos y ángulos permisivos de los ligamentos, posterior a esto se halla las medidas antropogénicas de la rodilla y sus respectivas partes (Fémur, Tibia, menisco). Después se puede aplicar la metodología NASA ESMD Capstone Design para realizar su optimo diseño, obteniendo un reemplazo total de rodilla, con sus respectivos ligamentos cruzados anterior y posterior, implementando una fuerza de 950 N en el análisis de Von Mises a escala real con la intención de mirar su deformación. Por último, se halla el factor de seguridad, el cual es el adecuado para este prototipo de reemplazo, por consiguiente, este prototipo en la parte de material y biomecánica es óptimo.
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE SENSADO DE CARGA A PARTIR DEL BANCO DE PRUEBA DE BOMBAS DEL LABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-09) Gonzalez Caballero, Jaime Andres; Tarazona Villabona, Diego Alejandro; Parada Corrales, Abel Antonio; Jaimes Rolón, Ricardo Alfonso; Borras Pinilla, Carlos; Meneses Florez Jorge Enrique,
El objetivo de este proyecto de grado es el diseño y construcción de un circuito hidráulico para la implementación del sistema de sensado de carga al banco de prueba de bombas presente en el laboratorio de potencia fluida de la universidad industrial de Santander, además del diseño estructural para la implementación de componentes que van a desarrollar una mejora en el uso del banco. El motivo principal fue la necesidad de un sistema que regule la potencia de forma automática para la demostración y uso práctico de los estudiantes de la materia potencia fluida en ingeniería mecánica. La idea surge después del uso casi obsoleto del antiguo banco de prueba de bombas, el cual suspendió su actividad primaria que era hacer el montaje de diferentes tipos de bombas hidráulicas (engranajes, paletas y pistones), esto por el desperdicio de aceite que se presentaba en cada cambio y representaba un alto costo en cuanto a repuesto de aceite. Luego de esto el banco demostraba el funcionamiento de una única bomba de pistones compensada y servía para hacer cálculos sencillos en cuanto a potencia hidráulica. De igual modo se requería una disminución del ruido producido durante el funcionamiento del banco y un sistema de enfriamiento para controlar la temperatura del aceite depositado en el tanque. Para la construcción e instalación de componentes se requirió la ayuda de los técnicos de la escuela de ingeniería mecánica, quienes estuvieron presentes supervisando los procedimientos realizados. Se usaron herramientas como FluidSim para realizar el esquema hidráulico y SolidWorks para crear los planos de algunas piezas fabricadas y el dimensionamiento de la estructura. Para la construcción del sistema se usaron válvulas de las marcas Parker, Vickers, Rexroth y la bomba Eaton Vickers
Diseño y construcción de una máquina termoestampadora de plantillas para la industria del calzado.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-10-28) López Tristancho, Jose Gabriel; Pérez Ardila, Juan Carlos; González Jaimes, Isnardo; Borras Pinilla, Carlos; Pinto Hernandez, William
Este proyecto se enfoca en el diseño y construcción de una máquina automática destinada a revolucionar el proceso de estampado de plantillas en la industria del calzado. La necesidad de mejorar la eficiencia y la calidad en la producción de calzado ha llevado a la creación de esta solución innovadora. El objetivo principal de la máquina es automatizar el proceso de estampado de plantillas, reduciendo la dependencia de la mano de obra manual. Incorpora una interfaz de usuario intuitiva que permite a los operarios seleccionar variables, lo que aumenta la flexibilidad de producción y la capacidad de adaptación a las tendencias del mercado. Los resultados han sido prometedores. La máquina ha demostrado un aumento significativo en la velocidad de producción y una reducción drástica en los errores de colocación. Además, su capacidad de adaptarse a una amplia variedad de diseños ha mejorado la versatilidad en la producción de calzado.
Estudio de la degradación de aceites lubricantes en un mecanismo de transmisión por engranajes con base en las variables de la lubricación por salpicadura.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-02) Rueda Rodríguez, Jhon Alex; Bohorquez Becerra, Rodolfo Oscar; Borras Pinilla, Carlos; Jaimes Rolon, Ricardo Alfonso
El presente proyecto estudió la degradación del aceite Mobilube HD 85W-140 el cual fue sometido a trabajo en un mecanismo de transmisión por engranajes, los cuales se lubricaban mediante salpicadura, se evaluaron las propiedades fisicoquímicas del lubricante según la altura del aceite puesto que esta variaba entre muestras, contrastando las diferencias en el deterioro del aceite. Teniendo el propósito claro, se realizaron diversas modificaciones al banco y se adaptó para evitar las fugas y la contaminación, de esta forma se ejecutaron los ensayos garantizando que se cumplieran las normativas aplicadas al trabajo y en consecuencia que las muestras objeto de análisis fueran representativas y así obtener resultados válidos. Las diferentes pruebas ejecutadas en el laboratorio permitieron establecer como las propiedades del aceite se modificaron al pasar 50 horas, además se llevó a cabo un monitoreo continuo de la temperatura de operación. Al concluir el estudio se definió que la cantidad de aceite influye en la vida útil del aceite y el desgaste de los engranajes, siendo la altura intermedia la que mejor desempeñó el trabajo en los ensayos y en el mismo sentido se estableció cuales variables generaron contaminación en el aceite y sus posibles causas. Estas conclusiones tienen como objetivo prevenir fallos inesperados y paradas de la maquinaria, así como prolongar la vida útil del mecanismo de transmisión por engranajes.
Estudio del comportamiento de un aceite utilizado en un motor Diésel de un equipo de transporte de carga a través de la caracterización de sus propiedades físico-químicas
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-01) Caicedo Pabón, Jesús Mateo; Domínguez Restrepo, Hernando José; Saldivia Saldivia, Francisco José; Chacón Velasco, Jorge Luis; Pertuz Comas, Alberto David; Borras Pinilla, Carlos
Sabiendo que, en la industria de transporte los vehículos son los activos más importantes con los que se cuentan y que sus motores son los que les da vida, siendo estos sus corazones y sistema principal, este trabajo de grado tiene como finalidad estudiar el comportamiento del aceite lubricante de un motor ISUZU AJB1-TC perteneciente a un Chevrolet TURBO NHR modelo 2011 de la empresa Quimicur S.A.S a través de la caracterización de sus propiedades físico-químicas, desarrollando un análisis de aceite lubricante. La implementación de este proyecto parte desde el entendimiento e identificación de las variables y pruebas que conformaran el análisis de aceite lubricante, luego de esto se llevará a cabo el muestreo del aceite basándose en las cantidades necesarias del mismo, frecuencia del cambio y contenido en el cárter, el siguiente paso a seguir es llevar las muestras al laboratorio y realizar las pruebas y procedimientos pertinentes basados en las normas ASTM. Por último, se interpretan los resultados mediante un estudio de tendencia con el fin de determinar la condición del aceite y, por lo tanto, también del equipo; siendo esto información muy útil para prevenir y detectar fallas, aumentando así la confiabilidad y disponibilidad de la maquinaria.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA WEB DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO PARA LA ASOCIACIÓN ARPRUIS
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-24) Jarro Rodas, Mauricio; Vallejo Sanabria, Didider Fernando; Meneses Florez, Jorge Enrique; Pertuz Comas, Alberto David; Borras Pinilla, Carlos
Se realizo una aplicación web de gestión del mantenimiento preventivo que ayuda a mejorar la eficiencia y reducir los costos de mantenimiento en una empresa. Con ella, se pueden programar y registrar tareas de mantenimiento en un cronograma y generar informes, realizar un seguimiento de las actividades de mantenimiento y contar con información detallada sobre cómo realizar las tareas de mantenimiento. La aplicación cuenta con una base de datos en MySQL, alojada en la nube, lo que permite realizar monitoreo de las actividades de mantenimiento de manera remota.
Laboratorio de estudio de un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias por medio de un computador análogo
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-01) Juan Pablo Gualdrón Ramírez; Miguel Angel Martínez Santos; Quiroga Mendez, Jabid Eduardo; Borras Pinilla, Carlos; Rios Diaz, Yennifer Yuliana
En el proceso de desarrollo del proyecto, se inició con la selección de un computador analógico y un osciloscopio. Utilizando una matriz de Pugh, evaluamos las especificaciones disponibles en función de nuestros requisitos, y las dos mejores opciones resultaron ser el computador analógico de la empresa "ANABRID" y el osciloscopio "OWON VDS1022I". Posteriormente, procedimos a identificar ejercicios que sacaran el máximo provecho del computador analógico y que estuvieran relacionados con los cursos de sistemas dinámicos e ingeniería mecánica. Realizamos un breve análisis sobre la relevancia de estas herramientas en el contexto de los cursos mencionados. Luego, llevamos a cabo una encuesta entre profesores y estudiantes de pregrado y posgrado para obtener retroalimentación, identificar áreas de mejora y evaluar la aceptación de esta tecnología en la comunidad académica, especialmente entre aquellos familiarizados con el tema en la escuela de ingeniería mecánica. Como parte del proyecto, creamos guías de laboratorio, manuales de uso rápido y videos informativos. Los comentarios recibidos durante este proceso fueron cruciales para realizar ajustes y mejoras significativas en la documentación y los recursos disponibles.
MEJORAMIENTO DE UNA ORTESIS DE APOYO DEL MIEMBRO INFERIOR PARA REHABILITAR PACIENTES CON LESIONES DEBAJO DE LA RODILLA
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-08) Mejía Villamizar, José Luís; Villegas Bermúdez, Diego Fernando; Borras Pinilla, Carlos; Sanchez Acevedo, Heller Guillermo
Se han construido varios modelos de ortesis de rehabilitación de miembro inferior para lesiones por debajo de la rodilla, el que se mejoró fue hecho por el estudiante Fabián Andrés Quijano López como proyecto de grado de la Universidad Industrial de Santander en el año 2016. Este prototipo presentaba problemas en su estética y funcionalidad por lo que se optó por mejorarlo primero realizando un análisis de marcha en el software libre Kinovea para caracterizar la marcha del dispositivo; luego, se realizó un análisis modal de fallos y efectos (AMFE) al igual que un análisis estructural por el método de elementos finitos utilizando el software ANSYS para identificar las partes críticas del dispositivo, además de los cálculos de la resistencia de la ortesis. Posteriormente, se plantearon las mejoras que se le podían implementar y se analizaron las ventajas y desventajas de dispositivos similares que habían sido planteados con anterioridad a través de un análisis de mercado; luego se propusieron las alternativas de diseño en las cuales se hizo un PUGH evaluation tanto para la estructura de la ortesis como para la contera de esta. A la alternativa seleccionada, se le hicieron los cálculos de resistencia y un análisis de elementos finitos para asegurar que esta no fallara al momento de utilizarla, después se modelaron las piezas y los planos en el software SolidWorks y se construyó el dispositivo utilizando impresión 3D. El primer prototipo construido no superó al original en las pruebas de marcha, por lo que se procedió a construir otros dos, de los cuales el último logró los objetivos propuestos.
Modelado y simulación del pinzamiento femoroacetabular mediante el uso de imágenes médicas y análisis por elementos finitos.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-30) Barrera Alvarez, Jeisson Daniel; Gonzales Estrada, Octavio Andrés; Hernández Salazar, Cristian Andrés; Villegas Bermudez, Diego Fernando; Borras Pinilla, Carlos
Con los avances tecnológicos de la última década se han desarrollado diversos programas de simulación que ayudan a modelar y calcular de manera aproximada gran variedad de fenómenos físicos. En el campo de la medicina es común encontrar casos en donde los especialistas de la salud no están claros en los diagnósticos, por ejemplo, problemas musculo esqueléticos que afectan en gran parte la movilidad y la articulación de las extremidades, generando en dolor y reducción en el movimiento, que con el paso de los años va afectando otras partes del cuerpo. Dentro de este estudio se analizó el caso de un paciente que presenta pinzamiento femoroacetabular tipo leva, partiendo de una tomografía axial computarizada (TAC) se pasó a segmentar las imágenes médicas mediante 3D Slicer, obteniendo un modelo representativo del estado del hueso. Con el uso de Salome meca fue posible asignar el material del hueso teniendo en cuenta la densidad y módulo de Young para finalmente realizar el análisis por elementos finitos simulando los movimientos de abducción y flexión.
Procedimiento operativo para minimizar las fallas de las válvulas de compuerta de la línea de succión de un compresor centrífugo de acuerdo con la metodología FMEA
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-08) Jiménez Pinto, Sandex Johan; Castellanos Castillo, Jovanny; Borras Pinilla, Carlos
En este trabajo se propone el procedimiento a seguir para minimizar las fallas de las válvulas de compuerta de la línea de succión de un compresor centrífugo mediante la metodología FMEA; en primer lugar, se obtuvo la información relacionada con las fallas que presentan las válvulas objeto de análisis, y luego se caracterizó la severidad de las fallas de las válvulas, se determinó el nivel de incidencia de las fallas de las válvulas y se estableció la tasa de diagnóstico de las fallas, siguiendo los procedimientos establecidos en la metodología FMEA. Las válvulas presentan fallas en los rodamientos, las carcasas, los engranajes, así como en la tuerca sinfín y el vástago, lo que hace que se haga imposible su maniobra, afectando a toda la instalación de los compresores del CPF Cusiana. El número de prioridad del riesgo (RPN) es de 810. En el trabajo se proponen y analizan diferentes alternativas para solucionar los inconvenientes operativos generados por las condiciones de operación y las características de las válvulas, con base en el análisis de tres escenarios de operación adicionales al actual.
Prototipo de panel acústico que reduzca ruido ambiental y que permita ventilación natural en recintos cerrados.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-03) Ortiz Reyes, Jonatan Orlando; Fonseca Gomez, Nolbert Santiago; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo; Sanchez Acevedo, Heller Guillermo; Borras Pinilla, Carlos
la presente investigación tiene como propósito exponer el desarrollo de un prototipo de panel acústico que responda a la problemática de la contaminación auditiva y la ventilación natural en un recinto cerrado. El objetivo es reducir el ruido externo y permitir el flujo adecuado de aire en una zona delimitada. En una primera fase, se realizó una simulación acústica utilizando el software SoundFlow para evaluar diferentes combinaciones de materiales estructurales y de recubrimiento. Se seleccionaron los materiales adecuados en términos de atenuación acústica y facilidad de adquisición. Además, se investigaron las técnicas disponibles para el diseño y la fabricación del prototipo, y se implementó una técnica óptima para su construcción. En un segundo escenario, se proyectó el panel en un modelo 3D utilizando el programa SolidWorks. Se realizó una simulación de flujo de aire tanto de forma aislada como en un perímetro determinado. En la tercera fase, se construyó el panel en las dimensiones establecidas en el modelo y se llevó a cabo un análisis de laboratorio para observar su comportamiento y capacidad de atenuación del sonido. Posteriormente, se instaló el panel en un entorno real para evaluar su eficacia en la atenuación acústica. Los resultados se expresaron en términos porcentuales y se determinó la reducción de decibelios alcanzada. Esta investigación demuestra que es posible ofrecer soluciones eficientes para la atenuación acústica en espacios cerrados utilizando materiales asequibles y de fácil acceso, sin comprometer el flujo de aire.

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