Escuela de Ingeniería Mecánica

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ANÁLISIS DE LA DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA A BAJA TEMPERATURA DEL RESIDUO DE LA PRODUCCIÓN DE ACEITES ESENCIALES Y SU POTENCIAL ENERGÉTICO
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-15) Avila Alemán, Camilo Ernesto; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Chacón Velasco, Jorge Luis; Quiroga Mendez, Jabid Eduardo
Gracias a los avances tecnológicos recientes y la globalización, nuestra calidad de vida ha incrementado sustancialmente; sin embargo, se ha hecho necesario un mayor uso de energía eléctrica, así como de innovar constantemente para mantener a flote las economías de países tropicales como Colombia, que han visto esto como una oportunidad de hacer uso de plantas locales para la elaboración de productos con potencial internacional. Para este estudio los restos de la destilación por arrastre de vapor escogidos fueron la Citronela (cymbopogon nardus), el Patchouli (Posgostemon Cablin) y la Palma rosa (Cymbopogon Martini), las cuales son extraídas húmedas del proceso para luego ser usadas como futuro abono, siendo en varias ocasiones desechadas. Esta actividad requiere de vapor de agua presurizado, el cual es conseguido por medio de una caldera que usa gas natural. Este estudio sería el inicio de futuros estudios y posteriores desarrollos de cámaras de combustión u otros sistemas que permitan el aprovechamiento de estos materiales, disminuyendo el consumo de energía, así como la contaminación por el mal manejo de residuos. Este trabajo de investigación tiene como objetivo comparar el potencial energético de los restos de la destilación de plantas para la obtención de aceites esenciales, antes y luego de sometérseles a un tratamiento isotérmico conocido como torrefacción cuyo rango de temperatura estuvo comprendido entre los 200°C y 300°C, para encontrar las mejores condiciones para su uso. En orden de permitir futuras investigaciones o desarrollos sobre el tema, se requirió de la caracterización de los residuos, se realizaron tratamientos de torrefacción en conjunto con otros análisis para determinar qué ventajas poseen estos procesos sobre restos vírgenes. Finalmente se realizaron comparaciones entre los resultados para llegar a conclusiones sobre la utilidad de los tratamientos sugeridos y recomendaciones para la mejoría de los procesos.
ANÁLISIS EXERGOECONÓMICO Y AMBIENTAL DE LA APLICACIÓN DE UN CICLO RANKINE ORGÁNICO ACCIONADO POR GASIFICACIÓN DE BIOMASA PARA PROVEER LA ENERGÍA DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA DE LA UIS.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-14) Ladino Camargo, Juan Camilo; Velasquez Castellanos, Darlyn Yulieth; Rueda Ordónez, Yesid Javier; Solano Pérez, Andrés Fabián; Chacón Velasco, Jorge Luis; Fuentes Díaz, David Alfredo
En este proyecto de investigación se analizará exergo económicamente una alternativa diferente para obtención de energía consumible para la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander, por medio de un ciclo Rankine orgánico (ORC por sus siglas en inglés) alimentado por gasificación de biomasa. Esto, con el propósito de disminuir costes de gasto eléctrico y emisiones de gases perjudiciales para el medio ambiente en comparación a la fuente de energía principal de la escuela. Las tendencias en la actualidad del mercado industrial abarcan procesos de alta eficiencia y calidad con bajos costos para su producción, por lo que los análisis exergo económicos son más necesarios y utilizados. Sumado a lo anterior, las herramientas computacionales (programas como EES y Matlab, entre otros), son una base fundamental en la resolución de problemas de ingeniería. Estas, brindan soluciones muy aproximadas que, con el criterio ingenieril, permiten mejores resultados en la elaboración de proyectos, facilitando los procesos de optimización. El uso de biomasa, como recurso primario para el proceso de gasificación, permite un nuevo método para disponer de la materia orgánica que se produce en todo el campus de la universidad. Esto reduce el impacto ambiental al tratar residuos sólidos (MSW por sus siglas en ingles). El proceso de transformación de RSU a combustible permite la producción de energía eléctrica. Sin embargo, esta energía proveniente no tiene la capacidad de alimentar sistemas de gran potencia o generar el vapor necesario para el funcionamiento de este. Por lo que se presenta este medio de cogeneración como una alternativa económica, esto debido que los sistemas ORC pueden ser utilizados a la salida de la Cámara de combustión, utilizando los gases de escape como fuente de energía.
Análisis termodinámico de un compresor reciprocante de gas natural a través de herramientas computacionales
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-29) Ching Gutiérrez, Dayanna Camila; Contreras González, Sebastián; Martínez, Manuel del Jesús; Chacón Velasco, Jorge Luis; Fuentes Díaz, David Alfredo
El presente proyecto de investigación propone una metodología clara y simplificada para el análisis de las propiedades termodinámicas presentes en el fenómeno de la compresión en compresores reciprocantes de gas natural mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD). Los estudios y resultados aquí publicados fueron respaldados por investigaciones anteriores y posteriormente reestructurados para efectuar las simulaciones bajo las condiciones específicas del proyecto. Este estudio implicó la implementación de Matlab-Simulink para el cálculo analítico y gráfico de las variables cinemáticas inherentes al movimiento del pistón dentro del cilindro del compresor. Con el fin de calcular las variables termodinámicas propias de la compresión del gas se utilizó Ansys Fluent para acondicionar y sintetizar el problema en un análisis bidimensional de régimen transitorio, aplicando los modelos de gas real, turbulencia y energía. Una vez obtenidos los resultados base del problema, se llevó a cabo un estudio paramétrico en el cual tanto variables físicas como geométricas se modificaron con la intención de identificar y determinar puntos o zonas óptimas de operación en aras de asegurar el rendimiento eficiente de un compresor reciprocante. Finalmente, se garantizó que el análisis bidimensional mediante CFD puede aportar contribuciones contundentes en el contexto de la comprensión del fenómeno termodinámico que se produce sobre el gas en un compresor reciprocante. Se espera que este proyecto aporte significativamente al surgimiento y desarrollo de nuevos estudios que posibiliten la profundización en los temas propios de este campo de investigación.
DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA PEDAGÓGICA COMO APOYO ACADÉMICO PARA LA ASIGNATURA DE TRANSFERENCIA DE CALOR UTILIZANDO EL SOFTWARE MATLAB
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-08) Matiz Ramírez, Carlos Javier; Joya Torres, Marlon Daniel; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Chacón Velasco, Jorge Luis; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto
En el presente documento se muestra el proceso de diseño y desarrollo de una herramienta para la asignatura de transferencia de calor, la cual busca ser un apoyo para los docentes en la enseñanza y facilite a los estudiantes el aprendizaje de algunos conceptos fundamentales para la formación de los estudiantes de ingeniería mecánica. Lo anterior se realizará mediante un conjunto de simulaciones que abordaran los temas mas importantes del curso con la ayuda de la herramienta computacional Matlab. Inicialmente seleccionaremos los temas a simular mediante un QFD el cual nos permitirá tener una visión general del curso y así poder establecer criterios de selección para determinar cuales son los temas que merecen un análisis especial con la ayuda de software para ingeniería. Posteriormente mostraremos el procedimiento de diseño de las simulaciones y su lógica de programación por medio de diagramas de flujo los cuales permitirán comprender mejor las variables para estudiar en cada una de las simulaciones y que resultados se buscan analizar mediante un entorno gráfico. Finalmente realizaremos la compactación de las simulaciones mediante una aplicación de escritorio para que los docentes puedan utilizarlas desde sus computadoras y así puedan apoyarse en ellas para las cátedras del curso.
Diseño de un medidor de espejo enfriado para la verificación de calidad en el gas natural con base en el límite sobre el punto de rocío establecido por el RUT
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-13) Morantes Rodríguez, Édgar Mauricio; García Sánchez, Gabriel Fernando; García Sánchez, Carlos Eduardo; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo; Chacón Velasco, Jorge Luis
La Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) mediante el Reglamento Único de Transporte de gas natural (RUT) estipuló especificaciones de calidad del gas natural entregado al transportador por el agente en la entrada del sistema de transporte y por el transportador en el punto de salida, con el propósito de facilitar el intercambio de gases sin cambiar la seguridad operativa, eficiencia y desempeño. Por parte de las entidades encargadas de transportar el gas deben asegurar que el punto de rocío de hidrocarburos para cualquier presión no supere el valor de 45°F (7.2°C). Para ello se utiliza un instrumento llamado medidor de espejo enfriado, el cual se identifica como un equipo sujeto a errores de inspección visual por parte del operario, ya que el encargado genera una disminución manual de temperatura en el espejo hasta identificar de manera objetiva el inicio de condensación en el gas natural. Por tanto, se diseñó un prototipo de medidor de espejo enfriado con detección automática basado en el principio Dark Spot, el cual cuenta con un par de sensores barrera encargados de identificar la condensación en el gas natural, además de un controlador PID ajustado para mantener la temperatura del espejo constante a 7.2°C con el fin de cumplir el requisito establecido en el RUT. Para verificar su funcionamiento se realizó una simulación en OpenFoam con los parámetros reales seleccionados, donde permite concluir que existe una mejora en el manejo e interpretación de datos frente a los equipos manuales existentes actualmente.
DISEÑO DE UN MODELO PARAMETRIZADO PARA EL APROVECHAMIENTO DE REDES DE AIRE COMPRIMIDO Y TRANSPORTE NEUMÁTICO.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Manosalva Sánchez, Nick Brandow; Gómez Mora, Carlos José; del Jesús Martínez, Manuel; Fuentes Díaz, David Alfredo; Chacón Velasco, Jorge Luis
Este trabajo tiene como objetivo presentar el proceso investigativo y de desarrollo de un modelo computacional para el diseño de una red cerrada de aire comprimido con la finalidad de brindar una herramienta capaz de simular de forma óptima y veraz el paso a paso de todo el proceso de diseño del sistema neumático. Lo que permitirá a cualquier persona con pocos conocimientos realizar sus propios diseños y de igual forma a estudiantes facilitar su proceso de aprendizaje en la rama de sistemas neumáticos. En primera medida se presentan los parámetros necesarios para el funcionamiento de cualquier red cerrada de aire comprimido, estos están marcados por la cantidad de herramientas y sus especificaciones técnicas de trabajo. Luego se realiza un proceso de recolección y tratamiento de datos que busca llevar a los valores más fiables de selección de los equipos y accesorios de trabajo, en este caso, compresor, secador frigorífico, tanque de almacenamiento, tuberías, filtros, entre muchos otros. Por último, una vez realizado todo el proceso anterior se lleva a cabo la construcción del modelo computacional de código abierto, esto permite a cualquier usuario acceder a él para estudiar su estructura y realizar mejoras al mismo.
Diseño de un remolque para bicicleta impulsado con energía eléctrica para cargas utilitarias
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Rueda Castellanos, Juan Felipe; Guevara Pabón, Julián Fernando; Pinto Hernandez, William; Jaimes Rolon, Ricardo Alfonso; Chacón Velasco, Jorge Luis
Las cargas que no son lo suficientemente grandes como para cargar en un vehículo necesitan un tipo de transporte especial, debido a que estos paquetes que se desean transportan generalmente son cargados manualmente por personas o animales por lo que se necesitan la ayuda de una herramienta electromecánica para poder solventar la energía necesaria para mover los objetos en cuestión y así cuidar la salud de los que cotidianamente necesitan transportar cargas no tan grandes como para ir en un vehículo. La implementación de este proyecto parte desde el entendimiento de esta problemática e identifica las variables necesarias para el criterio de diseño de un remolque eléctrico, desde el sistema estructural, de potencia, hasta los sistemas como la suspensión, frenado y sistema de control, para hacer un remolque eléctrico con las mejores condiciones posibles para acoplamiento con una bicicleta. Por último, se encuentra consignado un manual de operaciones y un plan general de mantenimiento para que las personas que requieran de este tipo de remolques eléctricos puedan entender a fondo cada uno de los elementos que contiene el sistema, así como el mantenimiento, inspección y cuidados que amerita cada uno de ellos.
Diseño de una turbina mareomotriz para pico generación en la costa pacífica colombiana empleando simulación numérica CFD
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-16) Ferreira Sánchez, Joseph Steven; Santamaría Cuadrado, Juan Martín; Lozano Castillo, Fabián Andrés; Florez Mera, Juan Pablo; Nieto Garzón, Nury Audrey; Martinez, Manuel del Jesus; Chacón Velasco, Jorge Luis; Jaramillo Ibarra, Julian Ernesto
Se realizó el diseño de una turbina mareomotriz para la generación de energía eléctrica (pico generación) en la zona pacífica colombiana, utilizando simulación numérica CFD. Se seleccionó bahía Tumaco como punto a estudiar debido a su alto potencial mareomotriz y se diseñó la turbina mareomotriz con herramientas CAD, utilizando la metodología BEM para el diseño de los álabes seleccionando sus materiales como acero Duplex 2205 para la estructura y un compuesto de fibra de vidrio y resina epoxi para el álabe . Se sometió la turbina a un análisis hidrodinámico y estructural de la turbina bajo diferentes condiciones de operación con ayuda del software ANSYS. Finalmente, se realizó un análisis de la viabilidad económica del proyecto, estos análisis permitirán obtener información detallada sobre el rendimiento, la viabilidad económica y la integridad estructural de la turbina mareomotriz propuesta, lo que facilitará la toma de decisiones informadas para su implementación exitosa en la costa pacífica colombiana.
Diseño estructural de un sistema de transporte de cargas utilitarias con alimentación eléctrica de tipo remolque, para manejo manual con acople a bicicleta.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-13) Carpio Arias, Cristian Camilo; Tovar Aguirre, Sebastián; Pinto Hernandez, William; Jaimes Rolón, Ricardo Alfonso; Chacón Velasco, Jorge Luis
Se desea establecer un primer acercamiento para la obtención de un remolque para cargas utilitarias, con asistencia eléctrica para una bicicleta común, con la particularidad de poder ser manipulada de forma manual (caminando). El diseño del remolque parte inicialmente con el cálculo teórico de análisis estructurales estáticos para los componentes principales o de mayor sospecha de falla, los cuales son sometidos a un nuevo análisis estático por medio de Ansys Workbench usando el método de elementos finitos, para comprobar finalmente su correcta caracterización (material y forma) para un funcionamiento seguro. Adicionalmente se realiza una optimización topológica por medio de Ansys Workbench, para determinar la forma óptima para la estructura del bastidor, para reducir material y costos en el proceso de manufactura en comparación con estructuras comunes para este tipo de aplicaciones. Como cierre de proyecto se realizan listados de costos estimados por los subsistemas que componen el remolque, para ser comparado con algunos productos en el mercado nacional e internacional con funciones muy similares respecto a su costo de adquisición y manipulación. Finalmente se establecen los resultados presentando el diseño final modelado en formatos CAD, por medio del software SolidWorks, junto con las medidas de cada pieza implementada, esperando no diferir mucho al momento de su construcción.
Diseño para la medición de productividad laboral utilizando la metodología OCE (Overall Craft Effectiveness) en ejecutores de mantenimiento de refinería de Cartagena
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-21) Figueroa Alzate, Saileth Jhoana; Herrera Ballestas, Leandro Jair; Amaris Medina, Wilson David; Chacón Velasco, Jorge Luis
Las operaciones de mantenimiento sirven principalmente para minimizar el riesgo de la detención de la operación en las organizaciones; La falta de una cultura de mejores prácticas es actualmente una de las principales causas de ineficiencias en las organizaciones comprometidas con el mantenimiento de la confiabilidad de los equipos de planta. Por esta razón, es importante realizar mediciones periódicas que reflejen el diagnóstico real del proceso de mantenimiento, el cual, en general, por razones ajenas a la mano de obra, representa solo aproximadamente el 45-55% de una jornada laboral de ocho horas. Es muy importante comprender las causas de estas desviaciones para obtener beneficios de primera mano, como una planificación y programación efectiva de mantenimiento preventivo y predictivo. Es fundamental contar con indicadores que muestren la realidad, hacer recomendaciones para controlar las variables que determinan las mayores desviaciones transitorias y desarrollar planes de recuperación. Cualquier organización que pretenda mejorar los procesos primero debe medirlos y comprenderlos. Medir el rendimiento general del proceso de mantenimiento debe ser uno de los muchos componentes del proceso de mejora continua y la gestión general de la confiabilidad de los activos para el proceso de mantenimiento. Esta métrica combina tres factores clave para el desempeño exitoso de una operación de mantenimiento: El índice de utilización de recursos le permite identificar las brechas existentes en el uso del tiempo de los empleados. La relación de rendimiento indica el rendimiento del tiempo de ejecución en comparación con el tiempo programado.
Diseño paramétrico de una estufa tipo Rocket utilizando biomasa lignocelulósica de eucalipto (Eucalyptus globulus Labill) como combustible.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-08) Rojas Rojas, Oscar Javier; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Chacón Velasco, Jorge Luis; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo
El uso de leña en las cocinas de los hogares de las áreas rurales presenta riesgos para el medio ambiente, como contaminación del aire y la deforestación, así como afectación en la salud. El propósito es diseñar una estufa Rocket que emplee biomasa sólida para cocinar en el municipio de Betéitiva (Boyacá), ya que no cuenta con gas por tubería y muchos de sus habitantes utilizan cocinas de leña y carbón. Para mejorar la eficiencia y funcionalidad, se empleó un diseño con la siguiente línea metodológica que incluyó: (i) Descripción del modelo matemático (ir) Simulación computacional (iii) Parametrización (iv) Resultados. Los resultados de la tesis revelan que la estufa Rocket alcanzó una temperatura máxima de 1470 K en la primera cámara de combustión. La velocidad del fluido alcanzó los 47 m/s debido a la ley de continuidad, se observó una fracción másica relativamente de cero en los gases NOx, aunque se enfatizó la importancia de considerar las emisiones durante los cambios de estado y la necesidad de modelar la simulación del hollín y el carbón fijo, para comprender mejor las emisiones de gases contaminantes. Las conclusiones revelan aproximaciones de una estufa Rocket con características específicas y una detallada caracterización de la biomasa. La simulación de la combustión arrojó temperaturas máximas en la cámara de combustión de la estufa, y la parametrización del diseño mejoró la uniformidad del perfil de velocidades. Se destacó el papel crucial de la simulación en la evaluación y mejora del diseño, aunque se reconoció la simplificación de los procesos de combustión. A pesar de continuar con la combustión tradicional en los hogares, la simulación muestra la viabilidad de una estufa Rocket eficiente.
Diseño y análisis cfd de un rotor para una turbina eólica a partir de técnicas de biomimetismo
(Universidad Industrial de Santander, 2023-10-02) Ortiz Peña, Sik-Lad; Jaimes Rolón, Ricardo Alfonso; Hernández Salazar, Cristian Andrés; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Chacón Velasco, Jorge Luis
La energía eólica es una fuente alterna a la energía tradicional. Aun así, esta es solo representa una pequeña parte de la demanda energética del país. Lo anterior deviene de factores, tales como, su elevado costo de producción, su ingente tamaño, la poca experiencia en el manejo de este tipo de energía y el poco acceso a ella. Con esta tesis, se busca diseñar una turbina, con base a técnicas de biomimetismo, inspiradas en las flores del árbol Pétrea Volubilis. Se busca absolver los cuestionamientos previamente planteados. El proceso de diseño de la turbina, se llevó a cabo capturando la geometría de la flor mediante fotos, luego con ayuda de un software para modelamiento 3D, se establecieron las medidas y posteriormente se realizó un análisis CFD, el cual permitió optimizar la turbina. Se encontró que este tipo de turbina, permite crear aerogeneradores de baja envergadura, lo que reduce el costo de fabricación y permite ser usado en zonas donde la velocidad del viento se incrementa debido al efecto Venturi, tal es el caso de locaciones cercanas a edificios y carreteras.
Diseño y construcción de un banco de pruebas para bombas centrífugas
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-16) Daza Alba, Juan Gabriel; del Jesús Martínez, Manuel; Fuentes Díaz, David Alfredo; Chacón Velasco, Jorge Luis
En este proyecto se diseñó y construyo un sistema de bombeo tipo laboratorio que le permite al estudiante la interacción y comprensión del funcionamiento de las máquinas hidráulicas más exactamente las bombas centrífugas. La construcción del banco de pruebas tiene como base un sistema de bombeo que se compone de una electrobomba y una red hidráulica cuyos accesorios y tubería son de PVC. Las características a medir son: caudal, presión, velocidad de giro del motor y potencia eléctrica de consumo, para lo cual se implementó un Arduino como cerebro de adquisicin de datos y los respectivos sensores receptores de señales eléctricas. Como complemento se ge- ´ nera una guía o procedimiento que permite al estudiante analizar las leyes de semejanza geométrica y su aplicación al ahorro energético de sistemas de bombeo.
DISEÑO Y CONTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE NEVERA SOLAR USANDO REFRIGERACIÓN EVAPORATIVA
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Guerrero Salazar, Carlos Daniel; Larrota Olivar, William; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Fuentes Díaz, David Alfredo; Chacón Velasco, Jorge Luis
La refrigeración de alimentos ha sido una práctica indispensable para la sostenibilidad del ser humano. Según el plan Conpes (Consejo nacional de política económica y social república de Colombia) para el año 2030 el 78% de la población de La Guajira, tendrá acceso a red eléctrica, dejando casi una cuarta parte de familias sin este beneficio, por otro lado, este acceso a red eléctrica significa el primer paso para la conservación de alimentos con la respectiva normativa. En búsqueda de diseñar un prototipo que cumpla los requerimientos para la refrigeración de alimentos de poblaciones vulnerables en la región caribe del país, los autores proponen un dispositivo capaz de preservar alimentos sin el uso de una red eléctrica y sin costos energéticos significantes. El diseño se elaboró analizando la transferencia de calor, los requerimientos de la comunidad, posteriormente se realizaron pruebas operacionales en busca de corroborar que una mayor área de relleno (Arena) expuesta al medio ambiente representa una mejor refrigeración gracias a la tasa de evaporación del agua presente en el volumen de relleno; siendo analizados estos datos por medio del análisis estadístico de frecuencia acumulada. Los resultados de las pruebas funcionales concluyen el objetivo general del proyecto debido a que exponen las diferencias cualitativas de alimentos expuestos al entorno de la recamara central del prototipo y al medioambiente. Este proyecto tiene un impacto social y económico ya que mejora la preservación de alimentos para poblaciones con ausencia de energía eléctrica.
Elaboración de un plan de mantenimiento basado en la metodología del RCM al tanquero de combustible Workstar 7300 en la multinacional Carbones Cerrejón
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-09) Ricardo Díaz, Christian Alexander; Ortiz Plata, Daniel; Chacón Velasco, Jorge Luis
En la presente monografía se realiza estudio estratégico de mantenimiento con base en la metodología del RCM para la flota de tanqueros de combustible International Workstar 7300, en la organización minera del Cerrejón. Estos equipos muestran en la actualidad unos indicadores de disponibilidad y confiabilidad no sustentable. El primer paso es el de seleccionar el equipo, los estándares de su funcionamiento, se realiza un análisis de criticidad para determinar los sistemas más críticos del equipo y a partir de allí se estudian los componentes, su función, los métodos, modos y efectos de falla y con toda esta información se establecen algunas sugerencias que podrían aplicarse al plan de mantenimiento de la empresa dichas tareas de mantenimiento son necesarias para que el equipo alcance la meta de disponibilidad y confiabilidad deseada. Se llego a la conclusión que la metodología del RCM con sus diferentes herramientas permiten identificar mejoras para el plan de mantenimiento de la flota de tanqueros International Workstar 7300 y puede ser replicada a todas las flotas de equipos de mediana capacidad dentro de complejo carbonífero.
Estudio comparativo del consumo energético para el secado de cacao con la implementacion de emisores radiantes de infrarrojo lejano versus gases calientes
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-31) Bautista Díaz, Michell Danilo; Valencia Barajas, Jim Valerie; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Fuentes Díaz, David Alfredo; Chacón Velasco, Jorge Luis
El presente trabajo contempla el estado actual de la producción de cacao en el mundo y la relación que tiene Colombia con la comercialización de granos de cacao. La relevancia que tiene el proceso de secado para competir con mercados externos y los antecedentes y desarrollos en la mejora de este proceso. Se encuentra la caracterización de las propiedades físicas del grano de cacao al culminar el proceso de fermentación de tres fincas seleccionadas del departamento de Santander, se realizan pruebas experimentales de secado con el seguimiento de la pérdida de masa a través del tiempo con el fin de obtener la curva característica del proceso y predecir el tiempo necesario para llevar los granos a un 7,5% de humedad según la norma NTC 1252. Se seleccionan dos métodos de secado para cacao, con el objetivo de realizar un estudio comparativo del consumo energético; uno con el diseño y construcción de un prototipo con la implementación de una placa emisora radiante de infrarrojo lejano y otra con la adaptación de un quemador de biomasa como generador de gases calientes por combustión. Posteriormente se realizan pruebas de secado de ambos métodos con 5 kg de cacao para comparar el consumo energético y la humedad final en el proceso, se evalúan las muestras representativas de cada método con granos secos molidos. Finalmente se dan los resultados con los costos asociados al consumo energético de ambas alternativas.
Evaluación del Efecto del Uso de Aire Atmosférico, Aire Sintético y la Actualización del Modelado Matemático de las Propiedades del Aire Involucradas Sobre la Calibración de los Principales Medidores de Volumen y Flujo de Gas de la Corporación Centro de Desarrollo Tecnológico del Gas.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-01) Sarmiento Palomino, Luis Miguel; García Sánchez, Gabriel Fernando; García Sánchez, Carlos Eduardo; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo; Chacón Velasco, Jorge Luis
En este trabajo se realiza una evaluación del efecto de la humedad y la variación en la proporción de nitrógeno y oxígeno del aire sintético, en los procesos de calibración de medidores de volumen y flujo de gas de la corporación CDT de Gas. La variación de estos parámetros de composición se debe al comportamiento del sistema de secado y el método de preparación del aire sintético. Se identifican la densidad y viscosidad como únicas propiedades que intervienen en el proceso de calibración, estando la viscosidad presente solo en la calibración con elementos de flujo laminar (LFE). Se realizan pruebas de secado de aire comprimido con equipo desecante regenerativo, y se diagnóstica y repara su falla obteniendo humedades de tan solo 15 ± 6 ppmv. Se compara el valor de la densidad y viscosidad a las mismas condiciones para distintas composiciones del aire. Son identificados los modelos actualmente empleados por el CDT para el cálculo de la densidad y viscosidad del aire seco y húmedo, además de proponer nuevos modelos para las propiedades de estas composiciones y para el aire sintético. Los datos de referencia para las propiedades de las distintas composiciones de aire son obtenidos mediante el software REFPROP en su versión 10,0. Cómo producto de este análisis, se encuentra que la composición con la máxima desviación respecto al aire atmosférico estándar es el aire sintético con máximo contenido de nitrógeno, resultando en un 0.6% mayor en el valor del caudal en LFE. También se realiza la comprobación experimental del efecto de la composición al emplear aire secado por el equipo desecante y aire sintético, en calibraciones entre patrón laminar y medidor térmico másico, así como medidor de pistón reciprocante. En estás calibraciones se emplea el puntaje En como criterio estadístico para establecer si los errores relativos del caudal en los distintos tipos de aire son comparables entre si.
Gestión de un plan de mantenimiento centrado en confiabilidad para una turbina tipo francis de eje vertical
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-16) Ortiz Pérez, Luis Gabriel; Martínez, Manuel de Jesús; Chacón Velasco, Jorge Luis
Este documento contiene la metodología necesaria para la elaboración e implementación de un plan de mantenimiento basado en RCM para una turbina tipo francis de eje vertical ubicada en la central hidroeléctrica Palmas, haciendo especial énfasis en la descripción de las diferentes partes que componen una central, las mediciones y pruebas que están establecidas en el plan de mantenimiento desarrollado en la compañía, con el fin de mejorar la vida útil de los equipos. Con esta investigación se pretende apoyar a las prácticas de mantenimiento que ya están implementadas con el fin de lograr detallar su operación y las posibles causas de fallas para alcanzar un nivel óptimo de disponibilidad y confiabilidad en las unidades de generación de energía eléctrica que permitan cumplir con los estándares requeridos en la industria. Este trabajo permite tener un mayor conocimiento, tanto a los operadores como al personal encargado del mantenimiento, acerca de los modos de falla de los equipos, siguiendo los lineamientos de la norma SAE JA1012 y del mantenimiento centrado en confiabilidad.
Optimización del diseño de un pozo canadiense a través de ambiente MATLAB para la ciudad de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Cardona Arámbula, Juan Diego; Pinto Hernández, William; Jaramillo Ibarra, Julian Ernesto; Quiroga Mendez, Jabid Eduardo; Silva Ortiz, Pablo Silva; Chacón Velasco, Jorge Luis
Un pozo canadiense es un sistema intercambiador de calor tierra-aire el cual se propone como una alternativa a los sistemas de aire acondicionado convencional ya que aprovecha la estabilidad térmica de la tierra para reducir la temperatura del aire suministro hacia un recinto. El objetivo es diseñar las dimensiones del pozo canadiense de tal manera que alcance una temperatura mínima posible y que a su vez no se sobredimensione parámetros tales como diámetro de tubería, profundidad a la que se pone la tubería, longitud de tubería y número de tuberías en paralelo. Esto con el de establecer un sistema funcional y no se aumenten los costos de implementación con sobredimensionamiento innecesario, y que a su vez el aire entregado cumpla un confort térmico establecido según la norma ASHRAE 55. Se recolecta datos climáticos y terrenales de la ciudad de Bucaramanga entre un periodo de un año entre el 01/09/2023 hasta el 31/08/2024 que alimentan el cálculo del flujo térmico y se busca la solución óptima mediante la implementación de algoritmos genéticos. Dicho código de optimización tiene 2 funciones objetivo (temperatura del aire a la salida del pozo canadiense y costo de implementación) y 4 variables de decisión (diámetro de tubería, longitud de tubería, número de tuberías en paralelo y profundidad de excavación). Las dimensiones óptimas encontradas fueron tubería con diámetro de 2 pulgadas, profundidad=2,5 metros, longitud=11.8 metros, 1 tubería con velocidad del aire de 3.86 m/s obteniendo 22,33 °C de temperatura del aire a la salida y el costo total es de $6’629.840.
Optimización topológica del diseño estructural de un chasis tubular mediante elementos finitos para un Kart monoplaza del SENA GRAND PRIX
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Flórez Carreño, Cristiam Camilo; Colmenares Rincón, Julián Camilo; Sierra Vargas, Alejandro; Gonzalez Jaimes, Isnardo; Chacón Velasco, Jorge Luis
El proyecto aborda la mejora del diseño estructural del chasis tubular de un kart mediante la optimización topológica con la ayuda de métodos de elementos finitos en el software SolidWorks con el objetivo de disminuir el peso del chasis, mejorando su resistencia y rigidez, cumpliendo con las normativas de la competencia SENA GRAND PRIX. El estudio inicia con un análisis estático y dinámico del chasis original con el fin de identificar las cargas y fronteras a las cuales está sometido el chasis. Se realizó el estudio estático hallando los esfuerzos y deformaciones máximas del mismo, además de un análisis dinámico para hallar las fuerzas a las cuales está sometido el chasis durante la carrera, con el fin de calcular el esfuerzo torsional que experimenta en las curvas, lo que permitió observar las principales falencias y puntos a mejorar en el chasis. Se realiza el rediseño y optimización topológica, al cual se le realizaron los mismos estudios estáticos y dinámicos, evidenciando una mejoría en las características del chasis. El desplazamiento tuvo una reducción del 91.8 %, además, el esfuerzo máximo se redujo un 45.44%, lo que respalda una correcta distribución de las cargas actuante. Estos cambios permitieron obtener también una reducción del peso del chasis con los accesorios de 100 kg a 73,5 kg mejorando el rendimiento y la maniobrabilidad.

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