Ingeniería Mecánica
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Item Desarrollo de Recurso Interactivo en Genially para el Apoyo Académico en Termodinámica I en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la UIS(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-30) Pereira Arias, Jesus Alejandro; Amaris Castilla, Carlos Fidel; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Chacon Velasco, Jorge LuisLa UIS registró en los periodos 2023-II y 2024-I tasas de no aprobación entre 23.33% y 31.28% de estudiantes una vez matricularon la asignatura; se emplearon instrumentos de muestreo como encuestas y entrevistas dirigidas a profesores y estudiantes para identificar la causa. A partir de estos resultados, se determinó que los estudiantes atribuyeron la no aprobación de la asignatura a la falta de conocimientos previos, la dificultad en la comprensión de las temáticas abordadas en el curso, entre otras. Se seleccionaron los contenidos conceptuales de mayor dificultad percibida por parte del estudiantado destacando la primera ley de la termodinámica y su aplicación a sistemas abiertos y cerrados. Posteriormente, se llevó a cabo una investigación, selección de la información relevante para la enseñanza de la asignatura. Finalmente, esta información fue adaptada en la plataforma “Genially” con la finalidad de crear una herramienta de estudio interactiva que incluyera conceptos, ejercicios y recomendaciones tomando como enfoque de gamificación; esta herramienta fue implementada y bien recibida por parte del grupo de estudiantes en su prueba piloto, el 100% de estudiantes que participaron argumentaron que fue un buen complemento al momento de estudiar la asignatura, ese mismo grupo afirmó que recomendarían este recurso interactivo a alguien más.Item Análisis Energético, Exergético y Ambiental de un Sistema de Refrigeración Booster con R744 (CO2) Basado en Eyector con Recuperación de Calor Interna Integrado con un Sistema Rankine Orgánico para Cadenas de Supermercados(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-30) Mora Roa, Sergio Felipe; Dominguez Garcia, Diego Alejandro; Amaris Castilla, Carlos Fidel; Silva Ortiz, Pablo Andres; Rueda Ordoñez, Yesid JavierLa creciente presión legislativa para mitigar el cambio climático ha promovido la adopción de tecnologías de refrigeración más sostenibles, como los sistemas basados en CO₂ (R-744). La investigación de estas soluciones resulta esencial para reducir el impacto ambiental del sector, mejorar la eficiencia energética y avanzar hacia una economía circular. En este estudio, se evalúa el rendimiento energético, exergético y ambiental de un sistema de refrigeración tipo booster con CO₂ (R-744), basado en eyector e integrado con un ciclo Rankine orgánico. El análisis se realiza considerando condiciones climáticas de Bucaramanga y una capacidad de enfriamiento total de 80 kW. Para ello, se desarrollaron modelos termodinámicos detallados para dos configuraciones: una que integra el ciclo Rankine orgánico con recuperación de calor interna (REF+ORC) y otra correspondiente al sistema booster basado en eyector, sin dicha integración (SOLO REF). El análisis comparativo muestra que el sistema con integración ORC presenta un mejor desempeño global a temperaturas inferiores a 25 °C, lo que lo hace inviable para Bucaramanga, pero adecuado para ciudades con climas más fríos. La incorporación de un eyector de alta efectividad representa un incremento de 22.3% en el rendimiento global del sistema (COP) debido a que reduce el consumo del compresor de media temperatura, sin afectar la cogeneración del ORC. Aunque la integración del ORC implica ciertos consumos auxiliares, el análisis exergético evidenció una mayor efectividad global del sistema al reducir pérdidas irreversibles. En el análisis ambiental no se evidencian diferencias significativas (<1%) entre los resultados del TEWI y del LCCP. Esto se debe a que la mayor parte de las emisiones del sistema se generan durante la fase operativa, mientras que las emisiones embebidas incluidas en el LCCP representan una fracción mínima del total. En consecuencia, el TEWI se consolida como una métrica suficiente y representativa para evaluar el desempeño ambiental del sistema.Item Diseño y construcción de un sistema de vaciado manual con control de polución para alimentos concentrados en la empresa Metalteco de la ciudad de Bucaramanga.(Universidad Industrial de Santander, 2025-09-02) Mateus Lara, Carol Tatiana; Solano Pérez, Andrés Fabian; Villegas Bermudez, Diego Fernando; Rios Diaz, Yennifer YulianaLa empresa METALTECO en la cuidad de Bucaramanga ( Santander) se encarga de la fabricación de maquinaria para plantas de producción de alimentos concentrados entre otras. Se requiere construir un sistema de vaciado para una planta de producción de Itagüí, ya que el cliente solicita este servicio para el control de polución al vaciado de sacos de materia prima en la planta, para darle seguimiento a este proyecto se realizaron prototipos iniciales para determinar la ubicación del sistema y sus componentes, así mismo el cliente decidió que opción era la mejor y con esta se dio seguimiento para realizar el diseño detallado y sus respectivos planos de construcción.Item Tratamiento de residuo sólido del Proceso de Curtiembres para la Fabricación de Cuero Regenerado(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-31) Pino Arredondo, Adrian David; Fragoso Colón, Samuel Elias; Pertuz Comas, Alberto; Bohorquez Becerra, Oscar Rodolfo; Gomez Estrada, Octavio Andres; Pérez Ruiz, José DavidEn este estudio se evaluó la reutilización de virutas de cuero (residuos del curtido) como refuerzo en la resina de poliéster CRISTALAN® 872. Desde el punto de vista mecánico, los compuestos con un 20-50 % de virutas (finas y gruesas) mostraron una reducción de la rigidez y la dureza superficial en comparación con la resina pura, pero ganaron ductilidad, mayor módulo de Young y absorción de energía al retrasar la propagación de grietas, destacando la formulación 8020F por equilibrar la resistencia al desgarro y la flexibilidad de una forma más parecida a la de las salpas comerciales. Desde el punto de vista económico, el análisis de costes reveló que la producción industrial de salpas es hasta un 86% más costosa que la fabricación artesanal de las salpas convencionales, debido principalmente al elevado costo del manejo de desechos en la ciudad de Bucaramanga. Esto hace viable la producción artesanal, pero la limita a siempre reutilizar los desechos del proceso, lo que deja en evidencia que si se llegan a acabar los desechos, existiría un costo adicional para la compra de desechos sólidos.Item DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE RECIRCULACIÓN CON SISTEMA SANITARIO Y BANCO DE PRUEBAS PARA CARACTERIZACIÓN DE UNA VÁLVULA DE RIEGO.(Universidad Industrial de Santander, 2025-03-02) Mejía Jaimes, Juan Esteban; Carvajal Martinez, Edwing Alexander; Duran Sarmiento, Miguel Arlenzo; Amaris Castilla, Carlos Fidel; Botero Bolivar, LauraDESCRIPCIÓN: En este proyecto se pretende diseñar y construir una red de recirculación con sistema sanitario y banco de pruebas experimental y de capacitación, se busca integrar en un Furgón modelo TX-4011 para su uso como aula móvil, también se tiene en cuenta un proceso de selección de materiales que sean resistentes a la corrosión y nos den una larga vida útil para el sistema; además se propone caracterizar el comportamiento de una válvula eliptix modelo R20 de 2" diseñada para regular la presión en distintos sistemas hidráulicos, en donde cualquier variación de presión puede afectar los componentes de la red y poner en riesgo el correcto funcionamiento de los accesorios. Conocer el coeficiente de flujo de la válvula (Cv) facilita la selección y permite predecir el comportamiento de la misma para diferentes valores de caudal y presión en cultivos agrícolas. Asimismo, se propone la elaboración de un manual de mantenimiento preventivo que garantice la durabilidad y el correcto funcionamiento del sistema hidráulico abordando diversos problemas que podrían presentarse y sus soluciones para mantener un estado optimo. En este proyecto no solo se pretende construir una herramienta educativa o de capacitación, también se contribuye a optimizar procesos de riego de cultivos mediante la caracterización precisa de dispositivo de control hidráulico.Item Comparación de la rigidez y deformación del cartílago articular medidas a compresión en temperatura ambiente y temperatura controlada corporal.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-20) Castaño Muñoz, Victor Manuel; Riaño Ardila, Jose Alberto; Villegas Bermúdez, Diego Fernando; Pertuz Comas, Alberto David; Diaz Guerrero, Pedro JoseEl cartílago articular es un tejido vital para la biomecánica del cuerpo, amortiguando cargas y facilitando el movimiento en las articulaciones. Su degeneración, principal causa de la osteoartritis que afecta a millones de personas, subraya la importancia de caracterizar sus propiedades mecánicas. Sin embargo, la falta de estandarización en los ensayos ha dificultado la comparación de estudios. Ante este desafío, este proyecto se enfoca en un factor crítico: la temperatura de ensayo, un aspecto que a menudo se pasa por alto pero que es fundamental para simular condiciones fisiológicas. El estudio se propuso evaluar la rigidez del cartílago bovino en dos escenarios: a temperatura ambiente (23 °C) y a una temperatura corporal controlada (37 °C). Para ello, se empleó un método de indentación instrumentada con un indentador esférico de 1.5875 mm, siguiendo las condiciones críticas de un ensayo estandarizado. A través del modelo elástico de Hayes et al., se calculó el módulo elástico del cartílago, una medida clave de su rigidez. Los resultados experimentales mostraron una clara dependencia de la temperatura en las propiedades mecánicas del cartílago. Los valores del módulo elástico calculados a temperatura ambiente fueron consistentemente mayores que los obtenidos a temperatura corporal. Esta diferencia se confirmó como estadísticamente significativa mediante la prueba de Wilcoxon de rangos con signo para muestras pareadas (p=0.05), lo que demuestra que la temperatura tiene un impacto relevante en el comportamiento biomecánico del tejido. En conclusión, este trabajo resalta la sensibilidad del cartílago a la temperatura, estableciendo que los ensayos de caracterización mecánica deben realizarse bajo condiciones controladas que se asemejen al ambiente fisiológico. Esta investigación contribuye a la estandarización de los ensayos y proporciona información valiosa para una comprensión más precisa de las propiedades mecánicas del cartílago, lo cual es crucial para el diagnóstico y el desarrollo de terapias para afecciones como la osteoartritis.Item Control de un robot móvil tipo uniciclo basado en rechazo activo de perturbaciones para el seguimiento de trayectorias(Universidad Industrial de Santander, 2025-09-01) Camacho Jaimes, Francisco Javier; Granados Canaria, Sebastián Jair; Ríos Díaz, Yennifer Yuliana; Carreño Zagarra, Jose Jorge; Borras Pinilla, Carlos; Pinto Hernández, WilliamEn las últimas décadas, diferentes procesos industriales han sufrido una transformación significativa, impulsada por el desarrollo acelerado de la robótica móvil, ganando un papel fundamental en sectores como manufactura, almacenamiento y distribución. En el seguimiento de trayectorias para robots móviles, los controladores tradicionales como el PID presentan limitaciones ante incertidumbres en el modelo dinámico o cambios en las condiciones del entorno, estas limitaciones se traducen en errores de seguimiento que afectan la precisión y la estabilidad del movimiento, por tanto, surge la necesidad de desarrollar estrategias de control como el rechazo activo de perturbaciones, que permite la adaptación eficiente a cambios del entorno o incertidumbres de los modelos. En el presente proyecto se aborda el problema de seguimiento de trayectorias para un robot uniciclo a través de un modelo de control basado en Rechazo Activo de Perturbaciones (ADRC por sus siglas en ingles Active Disturbance Rejection Control), el controlador consiste en un modelo de control PID, que cuenta con una variable de control adicional encargada de filtrar la información y garantizar un mejor rendimiento. Se implementó un bloque de control PID clásico y se comparó con el bloque basado en ADRC para tres tipos de trayectorias: Lineal, circular y Senoidal, donde se obtuvieron resultados que demostraron la superioridad del bloque de control propuesto en comparación con el PID tradicional, bajo el modelo de control basado en ADRC se logró un movimiento con menor oscilación, y mayor estabilización de errores, además se observó que el tiempo de respuesta es menor en el controlador propuestoItem Optimización del diseño de un fotobiorreactor para la captura de CO₂ mediante microalgas en unidades residenciales para la ciudad de Bucaramanga.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-31) Plata Quecho, Carlos Mario; Pinto Hernández, William; Silva Ortiz, Pablo Andrés; Quiroga Méndez, Jabid EduardoEste proyecto se enfoca en el diseño, optimización y viabilidad de un fotobiorreactor tubular con el objetivo de disminuir la carga térmica en viviendas de 75 m^2 de la ciudad de Bucaramanga, mientras se fomenta la captura de dióxido de carbono (CO2) y la generación de biomasa de microalgas basándose en criterios de eficiencia energética, sostenibilidad y uso de la radiación solar, se creó un sistema fundamentado en la microalga Chlorella Vulgaris, reconocida por su elevado ritmo de crecimiento y habilidad para acumular CO2. Se desarrolló un modelo matemático en MATLAB mediante un algoritmo genético, el cual optimizó variables de diseño. Así mismo, buscando que la mejor solución ofrezca también el mínimo consumo energético, mayor producción de biomasa, mayor captura de CO2. Adicionalmente, se consideraron restricciones técnicas y comerciales para asegurar la viabilidad del diseño. Se realizó un análisis térmico para estimar la reducción de carga térmica pasiva en fachadas mediante sombreado y absorción energética por parte del fotobiorreactor. Los resultados muestran un ahorro energético potencial al reducir el uso de sistemas de climatización, así como una producción eficiente de biomasa y una significativa captura de CO₂. Además, se realizó un análisis económico que muestra un ahorro anual significativo en consumo energético de climatización y un retorno de inversión favorable a través del cálculo de la TIR. El fotobiorreactor demuestra ser una solución eficiente, replicable y ambientalmente viable para la mitigación del cambio climático en entornos urbanosItem DISEÑO DE SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE LONAS DE SERVICIO(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-31) CORTES CASTELLANOS, BRAYAN YECID; QUINTERO GALVIZ, CRISTIAN DANIEL; BORRAS PINILLA, CARLOS; PERTUZ COMAS, ALBERTO DAVID; GONZALEZ JAIMES, ISNARDO; JAIMES ROLON, RICARDO ALFONSOEl presente proyecto de tesis tiene como objetivo principal el diseño de un sistema que contribuya al desarrollo tecnológico en la producción de lonas de servicio, las cuales son ampliamente utilizadas en diversos sectores como la construcción, la agricultura, la logística y la industria en general. Estas lonas representan un insumo fundamental por su resistencia, durabilidad y versatilidad. En el desarrollo del proyecto, se realizó una caracterización mecánica de las lonas mediante ensayos de tracción siguiendo la norma ASTM D638-22, con el fin de cuantificar propiedades como la resistencia, la elongación y el módulo de elasticidad, datos fundamentales para el diseño posterior. Con base en los resultados obtenidos, se procedió al diseño de una máquina productora de costura para lonas de servicio, orientada a permitir la unión eficiente de múltiples piezas de lona con el propósito de ampliar su tamaño y adaptarlas a espacios específicos según las necesidades de uso. El diseño incluye todos los componentes mecánicos necesarios, con sus respectivos planos de detalle, dimensiones y materiales sugeridos para su fabricación. Finalmente, se realizó un análisis económico del proyecto, evaluando los costos de construcción, operación y mantenimiento, así como los beneficios económicos esperados. A través de los indicadores financieros Valor Presente Neto (VPN) y Tasa Interna de Retorno (TIR), se determinó la viabilidad del proyecto, concluyendo que la implementación de la máquina es factible y representa una inversión rentable para una empresa dedicada a la producción de lonas de servicio.Item Estudio de los fenómenos de transferencia de calor y masa del vapor de agua sobre una placa de condensación de un desorbedor-condensador de membrana porosa hidrófoba para sistemas de refrigeración por absorción(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-26) Méndez Pedraza, Daniel Augusto; Caballero Ávila, Jhonatan Alexis; Amaris Castilla, Carlos Fidel; IVAN LEONARDO MEDINA CABALLERO; Flórez Mera, Juan Pablo; Fuentes Diaz, David AlfredoEl proyecto se enfoca en estudiar y analizar los fenómenos de transferencia de calor y masa del vapor de agua sobre la placa de condensación en un desorbedor-condensador de membrana porosa hidrófoba, empleado en sistemas de enfriamiento por absorción que utilizan una mezcla de bromuro de litio y agua (H₂O-LiBr). La investigación tiene como objetivo principal comprender el comportamiento de la condensación de vapor en la placa de condensado dentro de este sistema. Se simularán los fenómenos observados y se validará con datos experimentales reportados en la literatura. La simulación numérica mediante ANSYS Fluent será una herramienta clave para replicar y analizar los procesos de transferencia de calor y masa, permitiendo una comprensión detallada del comportamiento del sistema. Este estudio busca aportar conocimientos fundamentales que puedan ser utilizados para mejorar el diseño de futuros sistemas de enfriamiento por absorción que usan membranas en sus componentes, y cuyo principal objetivo es aumentar la desorción de vapor con una disminución en el tamaño y peso del sistema, contribuyendo al desarrollo de tecnologías de refrigeración más sostenibles y eficientes. Como resultado, se identificó que la incorporación de aletas y la inclinación de la placa mejoran significativamente la eficiencia térmica, aumentando la tasa de transferencia de calor hasta en un 25%. La ampliación del canal de enfriamiento también aportó una mejora del 12.1 % en la transferencia de calor, con un aumento del 3.4 % en la eficiencia global.Item Análisis Térmico de un Refrigerador Solar Fotovoltaico Asistido por un Material Con Cambio de Fase para Zonas No Interconectadas(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-28) Ruíz Rojas, José Elías; Flórez Mera, Juan Pablo; Chacon Velasco, Jorge Luis; Silva Ortiz, Pablo AndresSe analiza el comportamiento térmico de un refrigerador solar fotovoltaico asistido por un material con cambio de fase (PCM), orientado a su ejecución en zonas no interconectadas (ZNI) de Colombia. Se seleccionó como caso de estudio la zona rural de Puerto Isabel (Achí, Bolívar), caracterizada por alta irradiancia solar. El sistema propuesto combina un compresor convencional tipo minibar, un módulo fotovoltaico de 280 W y una mezcla de PCM glicerina-agua (20 %/80 %m/m), enfocado en mantener por conservación térmica en ausencia de radiación. La metodología incluyó diseño experimental, montaje en condiciones reales y simulación computacional mediante SolidWorks. Los resultados permitieron validar la respuesta térmica del sistema, cuantificar su capacidad de almacenamiento de frío y estimar su eficiencia energética (COP). Se concluye que la integración del PCM permite extender significativamente la autonomía térmica del refrigerador, lo que la convierte en una alternativa viable y sostenible para el almacenamiento de alimentos en comunidades aisladas.Item Aplicativo de Realidad Aumentada para la Gestión del Conocimiento del Mantenimiento a través de Visualización Interactiva(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-27) Sarmiento Blanco, Jose Daniel; Ayala Lopez, Jose Manuel; Pertuz Comas, Alberto David; Bautista Rojas, Luis Eduardo; Cuervo Velasquez, Paula Andrea; Meneses Florez, Jorge EnriqueEste trabajo presenta una aplicación basada en realidad aumentada para optimizar la gestión del conocimiento en tareas de mantenimiento preventivo de equipos industriales. Mediante la integración de ARCore, Kotlin y un modelo YOLOv11 entrenado en un conjunto de datos personalizado, se logra la detección precisa de componentes críticos en equipos como la bomba centrífuga de aspiración axial compact. Esto permite superponer modelos 3D con precisión en el entorno real, facilitando instrucciones visuales e interactivas que mejoran la capacitación técnica y la ejecución de tareas. La solución estandariza los procedimientos, reduce errores humanos y fortalece la capacidad predictiva, impulsando así la eficiencia operativa y la digitalización del mantenimiento industrial.Item Diseño y construcción de un montaje para hacer engranajes rectos implementado en el Torno Convencional de laboratorio de diseño(Universidad Industrial de Santander, 2025-07-29) Mieles León, Juan Sebastian; Torra Sanabria, Jorge David; Jaimes Rolon, Ricardo Alfonso; Martinez Palmeth, Luis Humberto; Peréz Ruiz, Jose DavidLa presente investigación se enfoca en el diseño y la construcción de un montaje para la fabricación de engranajes rectos en un torno convencional CJ0618, considerando parámetros técnicos como la potencia (HP) y la energía específica de corte, utilizando herramientas afiladas. El sistema fue diseñado para trabajar con materiales como aluminio, bronce y nylon, y se optimizó para módulos comprendidos entre 0,4 y 1,5. Mediante simulaciones CAD y análisis de fuerzas de corte, se comprobó que la configuración implementada era funcional, cumpliendo con los requisitos mecánicos necesarios para aplicaciones experimentales de transmisión dentada. El trabajo no solo permitió desarrollar una solución técnica a un costo accesible, sino que también constituye una referencia viable para la fabricación de engranajes de precisión en contextos con recursos limitados. Los datos de potencia y energía obtenidos resultan útiles para la optimización futura de los procesos de corte. En consecuencia, se recomienda ampliar el estudio a otros materiales y condiciones de carga, con el objetivo de incrementar la aplicabilidad del sistema en los sectores industrial y educativo.Item Propuesta para la implementación de Gestión de Lubricación por Excelencia bajo la norma ICML 55 en equipos críticos vinculados a las líneas de envase en una Industria Manufacturera de Bebidas(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-25) Molina Cárdenas, Andrés Felipe; Saldivia Saldivia, Francisco Jose; Cuervo Velasquez, Paula Andrea; Gonzalez Jaimes, IsnardoLa industria y sus procesos avanzan a un ritmo de velocidad alta, donde la competencia, demanda y sostenibilidad son parte fundamental dentro de varias apuestas de cualquier organización que le apunta a la rentabilidad. Esto sugiere actuar con innovación, sentido de urgencia y un monitoreo crítico orientado a la optimización. El presente trabajo de grado busca ofrecer una propuesta concebida para la eficiencia, recopila un abordaje de la forma como actualmente se gestiona la lubricación en una industria que se dedica a la manufactura de bebidas, planteando una oportunidad de mejora fundamentada en el estudio de la norma ICML 55, (International Council for Machinery Lubrication) orientada a la confiabilidad operacional, la gestión de activos y específicamente la gestión de la lubricación. La metodología del presente documento, establece un comparativo entre la gestión actual de la lubricación y la fundamentada en la norma, aterrizando todo bajo el ciclo y los pasos de un programa de clase mundial, propios de esta, definiendo buenas prácticas y permitiendo el diseño de un plan de entrenamiento que permita su despliegue, seguido a través de nuevos indicadores clave que permitan ejecutar su trazabilidad, y para efectos de un piloto se sugiere el abordaje de este enfoque con los equipos críticos de las líneas envasadoras en planta.Item Evaluación Técnico y Ambiental de un Sistema de Refrigeración Usando CO2 como Alternativa al Sistema de Refrigeración Convencional para la Conservación de Productos Cárnicos en un Cuarto Frio(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-13) Carreño Montiel, Sebastian; Franco Pachon, Henry Yesid; Amaris Castilla, Carlos Fidel; Fuentes Diaz, David Alfredo; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Florez Mera, Juan PabloEn este trabajo de grado se presenta la evaluación del consumo energético y las emisiones de CO₂ equivalente (CO₂eq) de sistemas de refrigeración basados en dióxido de carbono (CO₂) en configuraciones básica, en cascada y con eyector, en comparación con un sistema convencional que emplea R404A. Todos los sistemas fueron diseñados para operar en un cuarto frío con una carga térmica de 100 kW, ubicado en Bucaramanga. La metodología se basó en el desarrollo y validación rigurosa de modelos termodinámicos, los cuales alcanzaron una precisión del ±5 % en la predicción del consumo de los compresores. Esto permitió analizar el desempeño energético y ambiental de cada configuración bajo diversas condiciones de operación. Se confirmó que la configuración del ciclo es el factor predominante en la determinación del consumo total de energía (WT). Tanto el sistema con Eyector como el Convencional operaron con potencias inferiores a los 50 kW. El consumo energético anual del sistema con Eyector (445.582,69 kWh/año) resultó altamente competitivo frente al del sistema convencional con R404A (431.054,35 kWh/año), superando ampliamente al sistema Básico con CO₂ (590.947,85 kWh/año). El sistema con Eyector basado en CO₂ se destacó como el más eficiente y ambientalmente favorable, al registrar el menor TEWI total (aproximadamente 500,89 toneladas de CO₂eq) y presentar un coeficiente de desempeño (COP) superior o comparable al del sistema convencional a partir de los 26–27 °C de temperatura ambiente.Item Potencial energético de una bomba de calor para la producción de vapor de agua utilizando refrigerantes naturales(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-28) Moreno Bernal, Darwin Felipe; Gutiérrez Santos, Cristian Fernando; Amarís Castilla, Carlos Fidel; Flórez Mera, Juan Pablo; Fuentes Díaz, David AlfredoEl análisis del uso de bombas de calor para la producción de vapor de agua representa una alternativa más económica y ambientalmente sostenible frente a las calderas industriales convencionales. Estos estudios son fundamentales para evaluar el potencial de reducción del consumo energético y de las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente al emplear refrigerantes naturales como el CO₂ (R744) y el propano e isobutano (R290, R600a). Este trabajo de grado se enfocó en evaluar el rendimiento energético y el impacto ambiental de bombas de calor que utilizan refrigerantes naturales como R744, R290 y R600a para la producción de vapor de agua, considerando una potencia de 10 kW en el condensador o enfriador de gas, y las condiciones ambientales de la ciudad de Bucaramanga, en comparación con una caldera convencional. Para ello, se desarrollaron modelos termodinámicos para cada configuración y se simuló su rendimiento, con el fin de realizar un estudio comparativo considerando el rango de temperaturas ambientales de Bucaramanga. Los resultados obtenidos reflejan que el sistema de bomba de calor presentó un mejor rendimiento en comparación con la caldera eléctrica convencional. En el caso del R744, el coeficiente de desempeño (COP) varió entre 3.36 y 4.57, y para el R290+R600a, entre 2.235 y 2.328. El consumo energético anual fue considerablemente menor en ambos casos: la caldera consumió 98,273.8 kWh/año, mientras que los sistemas con R744 y R290+R600a consumieron 27,793.6 kWh/año y 43,124.2 kWh/año, respectivamente. Del mismo modo, los resultados del impacto total equivalente de calentamiento (TEWI) mostraron que el sistema con R290+R600a generó menos de la mitad de las emisiones en comparación con la caldera eléctrica, mientras que el sistema con R744 alcanzó aproximadamente un tercio de dichas emisiones.Item Banco experimental didáctico para la evaluación de la generación de energía eléctrica de un panel fotovoltaico en función de su ángulo de inclinación con sistema de control programable(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-24) Chaparro Pérez,Camilo Andrés; Suarez Botello,José Fernando; Amarís Castilla,Carlos Fidel; Ríos Díaz,Yennifer Yuliana; Meneses Florez, Jorge Enrique; Silva Ortiz, Pablo AndrésEl aumento sostenido de la demanda energética a nivel global ha impulsado históricamente el uso intensivo de combustibles fósiles, generando serias consecuencias ambientales como el calentamiento global y la contaminación atmosférica. En respuesta a esta problemática, aparecen alternativas sostenibles, entre ellas las energías renovables, cuyo estudio y aplicación se vuelven indispensables para la formación de la nueva generación de ingenieros. En este contexto, la ingeniería de control juega un papel fundamental al contribuir al mejoramiento de la eficiencia de las plantas energéticas; un ejemplo de esto es el control de la orientación de los paneles solares, que permite aumentar la captación de radiación solar y mejorar la generación de energía.Atendiendo a esta necesidad, se construyó un banco experimental didáctico que permite implementar diferentes estrategias de control para regular el ángulo de inclinación de un panel fotovoltaico y analizar su influencia en la generación de potencia. Este banco está concebido como una herramienta esencial para la enseñanza de sistemas de control y automatización, orientada a estudiantes de ingeniería mecánica de la Universidad Industrial de Santander (UIS). Para su desarrollo, se diseñaron e integraron los componentes mecánicos y electrónicos en un sistema funcional de seguimiento solar, el cual fue programado con controladores PID y ON/OFF. A partir de evaluar el efecto del ángulo de inclinación del panel solar y su corrección con sistemas de control, se evidenció un impacto positivo en la potencia generada. En el escenario más desfavorable, donde el panel partía de una orientación inicial incorrecta, el control activo permitió incrementar la potencia generada en 9,11 W, pasando de 0,16 W en su posición inicial a 9,27 W con el ajuste generado en el ángulo. Por otro lado, en el caso inicial más favorable para la generación, donde el ángulo de inclinación ya permitía una buena incidencia solar (es decir, partía con un ángulo inicial beneficioso para captar la radiación), la potencia aumentó ligeramente en 0,19 W, de 8,74 W a 8,94 W (estos datos de generación son valores promedio de los ensayos realizados) tras la aplicación del control. Lo anterior permitió confirmar el correcto funcionamiento del sistema.Item Validación y documentación del proceso de fabricación de embarcaderos fluviales flotantes construidos por COTECMAR en el marco del CONTRATO FNTC 646 DE 2023 entre FONTUR y la UIS.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-25) Gómez Rodríguez, Carolina; Fuentes Díaz, David Alfredo; Pertuz Comas, Alberto David; del Jesús Martinez, Manuel; Perez Ruiz, Jose DavidEste proyecto tiene como objetivo la validación y documentación del proceso de fabricación de embarcaderos fluviales flotantes construidos por COTECMAR en el marco del CONTRATO FNTC 646 DE 2023 entre FONTUR y la UIS, partiendo de la necesidad de establecer un control de calidad riguroso en el acompañamiento técnico durante la etapa de fabricación de los embarcaderos. Para cumplir con el objetivo principal, se planteó una metodología estructurada en función de los objetivos específicos del proyecto, organizando las actividades en etapas necesarias para cumplir cada uno de los objetivos relacionados con la recopilación de documentación técnica, validación de materiales y condiciones de operación. En la primera fase del proyecto, se logró registrar y evidenciar de forma detallada las acciones adelantadas por COTECMAR para la fabricación de los embarcaderos. En las siguientes fases, se logró analizar los resultados de los ensayos de calidad aplicados a materiales, procesos de soldadura y efectos de exposición prolongada a condiciones ambientales, asegurando que las estructuras cumplen con las normativas, los estándares requeridos y ofrecen la durabilidad y funcionalidad necesarias en los entornos operativos donde estarán ubicados.Item Evaluación térmica de un horno vertical artesanal para la calcinación de piedra caliza en el municipio de Nobsa, Boyacá.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-19) Granados Mejía, Dhaly Danielle; Pedraza Moreno, Victor Javier; Franco Jácome, Diego Luis; Rueda Ordóñez, Yesid Javier; Florez Mera, Juan PabloLa cal es un insumo esencial para múltiples sectores industriales, desde la siderurgia hasta la construcción, y su producción sigue teniendo una alta demanda en el contexto colombiano. En el municipio de Nobsa (Boyacá), la producción de cal aún se realiza en hornos verticales artesanales, los cuales, pese a su bajo costo de instalación y operación, presentan niveles críticos de ineficiencia térmica y alto impacto ambiental debido a su dependencia de combustibles fósiles y a la ausencia de sistemas de control de particulados. Este trabajo presenta un análisis térmico integral de un horno vertical de eje central con capacidad de 25 toneladas, característico del parque calero de la región. La metodología incluyó la recopilación de datos operacionales reales, la caracterización fisicoquímica de las materias primas, y la modelación del proceso de calcinación para estimar la eficiencia energética, las pérdidas exergéticas y los costos asociados a la producción bajo el escenario actual. Los resultados permiten identificar los principales focos de pérdida energética y económica del sistema, y constituyen una línea base fundamental para la formulación de propuestas de modernización tecnológica. En conclusión, el estudio abre la posibilidad de transformar la industria calera local hacia un modelo más sostenible, con menor huella de carbono y mayor eficiencia, sin comprometer su competitividad ni su aporte al desarrollo económico regional.Item DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA MAQUINA TOSTADORA DE CAFÉ(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-25) Moreno Uribe, Orlando José; Serrano Hoyos, Jhoan Sebastian; Jaimes Rolon, Ricardo Alfonso; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Gonzalez Estrada, Octavio AndresEn el presente trabajo de grado se evidencia el proceso realizado en el diseño y construcción de una maquina tostadora de café con capacidad de 10 Kg de producto, la cual va destinada a ayudar a los pequeños caficultores del departamento de Santander a procesar más sus productos permitiendo así poder competir en la economía y calidad en el mercado nacional e internacional del café. El proceso de diseño inicia con el análisis de las posibles alternativas de construcción de máquinas de tostadoras. Posteriormente se definen cada uno de los subsistemas que hacen parte al conjunto en general, especificando los componentes y parámetros principales de cada uno, satisfaciendo requerimientos de diseño tales como fácil mantenibilidad, bajo costo de fabricación y fácil operatividad. De acuerdo con esto el paso a seguir fue realizar el diseño a detalle de cada uno de los elementos mecánicos que interactúan, mediante cálculos matemáticos y la implementación de softwares de simulación y modelado en ingeniería (CAD, CAM), los cuales fueron de gran ayuda en elementos que son complejos de analizar mediante cálculos tradicionales. Por último, se elaboran manual de uso, mantenimiento y planos de la máquina, para posteriormente proceder a la construcción del modelo funcional obteniendo una maquina capaz de procesar 10 Kg de grano de café pergamino.