Ingeniería Mecánica
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Browsing Ingeniería Mecánica by browse.metadata.evaluator "Chacon Velasco, Jorge Luis"
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Item Adaptación de banco de pruebas de combustión ciclónica para uso como quemador de lecho fijo y estudio experimental de la combustión de biomasa residual de Lippia Origanoides(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-14) López Vergara, Yesica Andrea; Reyes Sánchez, Juan Diego; García Sánchez, Gabriel Fernando; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Quiroga Mendez, Jabid Eduardo; Chacon Velasco, Jorge LuisEl presente proyecto de investigación plantea una metodología para el estudio experimental de la combustión biomasa residual, de producción local, Lippia Origanoides, se realiza la medición de la densidad y la granulometría de esta biomasa y se desarrolla el diseño de un quemador de lecho fijo a partir de la adaptación de un quemador ciclónico preexistente. Con el uso del software de Arduino y termopares adquiridos comercialmente se logró la representación gráfica de varios perfiles de temperaturas de los cuales se analiza su relación con los datos de granulometría y densidad de lecho. Se realizó un análisis de los gases de combustión por medio de la experimentación usando el analizador de gases marca testo 350 en el lecho fijo adaptado, donde se encontró la cantidad de CO2, O2 y NO resultante. Se observaron resultados coherentes al compararse con los de diversos autores, se espera que estos puedan servir para futuros estudios de la combustión de otras biomasas residuales sólidas.Item Caracterización de las matrices de coeficientes para una superficie transversal regular isotrópica implementando el método de elementos finitos de frontera escalada en ambiente Matlab(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-21) Osorio Pinzon, Camilo Andres; Manrique Tarazona, Jeferson David; Gonzalez Estrada, Octavio Andres; Quiroga Mendez, Jabid Eduardo; Galan Pinilla, Carlos Andres; Pinto Hernandez, William; Chacon Velasco, Jorge LuisLos procesos de simulación permiten obtener soluciones aproximadas de diferentes fenómenos físicos, que enfrentan complejidad como: geometrías, condiciones de contorno o tipos de material. Implementando distintas técnicas a través de modelos matemáticos, se busca alcanzar un nivel de precisión cercano al comportamiento real que refleja el modelo físico en cuestión con el objetivo de mantener un costo computacional bajo. En este trabajo, se empleó el método de elementos finitos de limite escalado (SBFEM, por sus siglas en inglés), el cual se deriva del método de elementos finitos convencional (FEM), con el propósito de describir el procedimiento que se requiere para obtener las matrices de coeficientes con las que es posible generar la matriz de rigidez, la cual es utilizada en una gran variedad de aplicaciones mecánicas. Para empezar el desarrollo de nuevas técnicas, se creó un código que sirve como apoyo para estudiar las ondas guiadas, implementando este método generando las curvas de dispersión y discretizando la sección transversal de una guía de onda con un modelamiento tridimensional (3D) usando MATLAB como herramienta de programación.Item Desarrollo de un calentador de aire para secado industrial mediante el uso de la energía generada por quema de biomasa.(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-20) Díaz Mantilla, Santiago; Sánchez Kandia, Daniel Alejandro; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Franco Jácome, Diego Luis; Chacon Velasco, Jorge Luis; Jaramillo Ibarra, Julian ErnestoLos calentadores de aire para secado industrial son maquinarias esenciales en el mundo de la alimentación y se utilizan con frecuencia para llevar a cabo el proceso de secado en diferentes productos. En los últimos años, se han desarrollado tecnologías innovadoras que permiten utilizar los residuos de la agroindustria como fuente de energía renovable para los calentadores de aire. En este proyecto se ha desarrollado un modelo termodinámico para el diseño y simulación de un calentador de aire que utiliza un quemador ciclónico y un intercambiador de calor de tubos concéntricos. Para lograrlo, se llevó a cabo la caracterización de diferentes parámetros como la biomasa a utilizar y los materiales necesarios para el diseño. El objetivo principal del modelo termodinámico fue evaluar los parámetros característicos de la combustión, lo que permitió determinar de manera precisa el comportamiento térmico del calentador de aire y asegurar su eficiencia energética y sostenibilidad. Durante el desarrollo del proyecto, se pudo comprobar la alta capacidad energética del bagazo de caña y la resistencia del acero inoxidable 310 frente a diferentes componentes. Estas observaciones permitieron llevar a cabo un diseño óptimo para el calentador de aire, logrando una eficiencia del 78% en la transferencia de calor, según las conclusiones obtenidas.Item Diseño y Construcción de un Dispositivo Volteador de Residuos Orgánicos Para el Compostaje en Hilera(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-28) Jonathan Gonzalez Camargo; Jaimes Rolón, Ricardo Alfonso; Chacon Velasco, Jorge Luis; Pinto Hernandez, WilliamDe acuerdo a las necesidades del Agroparque de la Universidad Industrial de Santander - U.I.S, como la minimización, manejo, aprovechamiento y confinamiento de los residuos orgánicos, se desarrolla este trabajo de grado que tiene como finalidad realizar el diseño y construcción del prototipo del Dispositivo Volteador De Residuos Orgánicos Para El Compostaje En Hilera de bajo costo y funcional, con la capacidad de satisfacer las necesidades del Agroparque, se diseña aplicando reingeniería a partir de elementos de máquinas y estructuras inservibles que se encuentran en el hangar del agroparque. A nivel socioambiental asiste a personas en el proceso de volteo controlando temperatura, olor, humedad y tiempo del proceso mientras el Dispositivo avanza volteando con una sola pasada a través de la pila y paralelo al tractor, también permite un mayor control de los animales que se acercan a la zona de compostaje. La configuración rotor-paletas en espiral, permite que los residuos volteados mantengan la forma trapezoidal del área transversal de la pila, reduciendo tiempos y costos de elaboración del compost generando orden y limpieza de los residuos orgánicos. Se convierten residuos patógenos en no patógenos, tratando de forma segura, económica y racional para el aprovechamiento en los cultivos; se entrega a los suelos nutrientes para mejorar la aireación, fertilidad, estructura y textura.Item DISEÑO Y MODELADO DE UN QUEMADOR HIBRIDO DE COMBUSTIBLE GASEOSO Y SOLIDO(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-25) Riachez Avila, Julian Stiven; Gomez Tarazona, Danny Alberto; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Franco Jácome, Diego Luis; julianriachez@hotmail.com; Chacon Velasco, Jorge Luis; Florez Mesa, Juan PabloRESUMEN TÍTULO: DISEÑO Y MODELADO DE UN QUEMADOR HIBRIDO DE COMBUSTIBLE GASEOSO Y SOLIDO*. AUTOR: Riachez Avila, Julian Stiven; Gomez Tarazona, Danny Alberto ** PALABRAS CLAVE: Quemador hibrido, quema de tipo ciclónica, caldera pirotubular. DESCRIPCIÓN: Como esfuerzo de mitigar el impacto ambiental de los procesos industriales y de encontrar nuevas fuentes de energía nace la necesidad de buscar otro tipo de combustibles diferentes a los de tipo fósil no renovables. Este proyecto tiene como finalidad presentar un diseño de quemador hibrido de combustible sólido y gas para implementar en una caldera pirotubular. A partir del uso de un combustible sólido tipo biomasa se busca reducir el uso de combustibles no renovables que cada día resultan más costosos de emplear en procesos industriales, como combustible gaseoso se usó gas natural. Se presenta un diseño en detalle de una caldera pirotubular para implementar el quemador hibrido, esta caldera consta de 48 tubos, cámara de combustión con entrada axial y tangencial de combustible y es de 4 Bhp. El diseño de la caldera está basado en las normas ASME. Para simular el comportamiento de la operación del quemador hibrido se desarrolló un modelo cero dimensional en EES (Engineering Equation Solver), que muestra cómo cambian las temperaturas de operación en la caldera dependiendo del uso de los combustibles. Para verificar la operación en un proceso experimental se adecuo un banco de laboratorio y se hicieron pruebas de estabilidad con cada combustible de manera individual y en funcionamiento simultaneo. *Trabajo de grado **Facultad de ingenierías Físico-mecánicas. Escuela de Ingeniería Mecánica. Director: Yesid Javier Rueda Ordoñez, Doctor en Ingeniería Química. Codirector: Diego Luis Franco Jácome, Doctor en Ingeniería Mecánica.Item Evaluación del potencial energético de los residuos médicos desechables (PPNT) como materia prima en un proceso de combustión(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-11) Luna Grisales, Andres Felipe; Moreno Jaimes, Juan Angel; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Florez Mera, Juan Pablo; Chacon Velasco, Jorge LuisDespués de la pandemia el uso diario de tapabocas y productos médicos desechables genero un aumento del contenido de residuos plásticos, de esta manera se vio como un reto innovador el uso de este tipo de residuos como materia de combustible, por lo cual se decidió estudiar el polipropileno en forma de tela no tejida (PPNT) para determinar su potencial energético a través de una caracterización térmica del material por medio de pruebas experimentales. Se realizó un análisis próximo con una adaptación a la norma ASTM-D3172 para las pruebas de humedad, volátiles y cenizas, obteniendo un porcentaje de humedad de 0,0168%, un contenido de volátiles del 99,66%, un contenido de cenizas de 0,3066% y un contenido de carbono de 0,0166%, se calculó el poder calorífico superior (PCS) del PPNT mediante la correlación de Parikh obteniendo el valor de 15,5405 MJ/kg, se calculó el PCI por medio del PCS obteniendo el valor de 12,6925 MJ/kg, mediante el modelo teórico de la temperatura de llama se estudió el comportamiento de la temperatura variando la relación aire-combustible obteniendo una relación máxima de 86,23 para 30 gramos y una mínima de 30,18 para 60 gramos, se determinó la temperatura teórica y se calculó la eficiencia del proceso obteniendo en apertura mínima 49% y apertura máxima un 80%, con fines ambientales se estudió las emisiones de la combustión con un analizador industrial Testo 350 comparando con la norma de calidad de aire en Colombia obteniendo para una muestra de 60 g los valores de un 21% de CO2, 4% de O2, 172 mg/m³ de NOx, 308 mg/m³ de SO2 y 8142 mg/m³ de CO, por último se calculó el potencial energético utilizando una cuantificación del polipropileno y junto al poder calorífico se obtuvo un valor energético de 6621 MW.Item Planteamiento de la estructura celular de un metamaterial para el diseño y construcción de un eje de transmisión de potencia fabricado mediante manufactura aditiva(Universidad Industrial de Santander, 2023-10-29) Gonzalez Martinez, Dayana Vanessa; Chacón Acevedo, Juan Pablo; Sánchez Acevedo, Heller Guillermo; Díaz Ramírez, German Adolfo; Chacon Velasco, Jorge Luis; Jaimes Rolon, Ricardo AlfonsoLa implementación de nuevas técnicas de manufactura, como la impresión 3D, ha abierto nuevas posibilidades de estudio en la forma en que se diseñan las estructuras. Un ejemplo de esto es el campo de los metamateriales, que presentan geometrías y características poco comunes en la naturaleza. En el ámbito de la ingeniería, se busca obtener elementos mecánicos que tengan un rendimiento alto en términos de su relación peso-eficiencia, y los metamateriales se perfilan como una opción prometedora en este sentido. Este trabajo se enfoca en el diseño y prueba de un eje sometido a torsión utilizando dos tipos de metamateriales mecánicos: uno con una estructura tipo rejilla y otro con una estructura tipo hélices. Inicialmente, se propusieron seis diseños con el objetivo de evaluar el comportamiento de las celdas unitarias, tres de cada tipo de estructura. Estas propuestas se caracterizaron mediante análisis estáticos realizados en ANSYS. Entre las estructuras evaluadas, se identificaron como las más prometedoras la estructura tipo "Honeycomb" y la estructura de "Hélices Radiales". Posteriormente, se llevaron a cabo análisis adicionales para determinar cómo se comportaban estas estructuras al variar su longitud y diámetro. También se realizaron análisis modales para identificar los primeros seis modos de vibración asociados con las frecuencias naturales de cada estructura en cada etapa del proyecto. Para evaluar el comportamiento de estas estructuras en un entorno real, se diseñaron y fabricaron los dos ejes con las mejores alternativas utilizando el método FDM de manufactura aditiva, empleando PLA común y PLA reforzado. Además, se construyó un banco experimental que incorporo un motor eléctrico al que se acoplaron los ejes. En este, se montó un mecanismo de frenado que permitió simular la transmisión de potencia y evaluar el comportamiento cualitativamente de los ejes ante la torsión. También se realizó un Análisis Modal Experimental (EMA) en donde se validaron los resultados de los modos de vibración obtenidos en las simulaciones computacionales.