Ingeniería Mecánica

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    Modelado del flujo bifásico agua-aceite in tubería horizontal usando CFD para la predicción de patrones de flujo
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-01-29) Hernández García, Santiago ; González Estrada, Octavio Andrés ; González Silva, Germán ; Amarís Castilla, Carlos Fidel ; Fuentes Díaz, David Alfredo
    Se realizó un estudio CFD del flujo horizontal agua-aceite utilizando los modelos multifásicos Euleriano-Euleriano y de mezcla en conjunto con el modelo de turbulencia k-ε realizable. Los modelos numéricos se realizaron utilizando agua y un aceite mineral con una densidad de 880 kg/m3 y una viscosidad de 180 cP, variando las velocidades superficiales de ambos fluidos en rangos de 0.1–1.2 m/s y 0.1–0.5 m/s respectivamente. Bajo estas condiciones, ingresando los fluidos en estado de mezcla, el patrón estratificado pudo formarse adecuadamente con los dos modelos multifásicos. Aunque el modelo Euleriano-Euleriano, junto al esquema de reconstrucción geométrica, permitió visualizar los patrones dispersos tridimensionales de manera muy similar a los resultados experimentales, el modelo de mezcla no mostró tal similitud, especialmente en las dispersiones de aceite en agua. Adicionalmente, el modelo Euleriano-Euleriano logró predecir de forma aceptable los valores de holdup experimentales con un error promedio de 15.2%, mientras que las caídas de presión presentaron errores muy fluctuantes, llegando a alcanzar valores de hasta 428%.
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    Automatización del proceso de corte para la fabricación de bocadillo veleño
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-12-07) Wilches Chacón, Miguel Sebastián ; Poblador Tunaroza, Miguel Ángel ; Meneses Flórez, Jorge Enrique ; Martínez, Manuel de Jesús ; Borrás Pinilla, Carlos
    La producción y comercialización de bocadillo veleño es uno de los pilares económicos para las provincias de Vélez y Ricaurte, repercutiendo en los ingresos de cientos de familias que se benefician de la producción de dicho producto. La industria bocadillera se encuentra en constante crecimiento y como prueba de esto es el aumento en las exportaciones, llegando a países como Estados Unidos, Panamá y un considerable número de países europeos. A pesar de esto su producción se ve marcada por un gran atraso tecnológico prueba de esto es el proceso de corte el cual es totalmente manual generando retrasos en la producción. Este trabajo de grado tiene como fin diseñar una cortadora que permita automatizar el proceso de corte de bocadillo veleño, garantizando el cumplimiento de los requisitos técnicos, económicos y productivos. Para el diseño del automatismo se hace uso de la neumática, el proceso de corte se realiza con ayuda de tres cilindros neumáticos de doble efecto, controlados por medio de electroválvulas de 5 vías y 2 posiciones. La alimentación y ubicación del bocadillo dentro de la cortadora se realiza por medio de una banda transportadora. El sistema de potencia eléctrico de la cortadora se diseña para que funcione con una red eléctrica de 110 V. Además, se hace uso de un sistema de control de lazo cerrado el cual es gobernado por medio de un controlador lógico programable (PLC). Finalmente se concluye con el diseño del proto4tipo denominado CB-2M1 el cual tiene capacidad de cortar 176 tablas de bocadillo al día, los cual equivale a 98.686 bocadillos veleños en la presentación extrafina. Esta capacidad de producción se podría reflejar en un aumento significativo de la productividad de una fábrica de bocadillo, siendo el proceso de corte uno de los factores que más retrasan dicho proceso.
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    Análisis de las propiedades mecánicas en piezas de PLA fabricadas por manufactura aditiva con fibras orgánicas de refuerzo
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-12-07) Villamizar Sierra, César Augusto ; Uribe Reyes, Bryan Javier ; Pinto Hernández, William ; Cristancho Perilla, Robin Alexis ; González Estrada, Octavio Andrés ; Pertuz Comas, Alberto David
    La contaminación por la cantidad de plásticos que se producen actualmente es uno de los problemas más grandes a nivel mundial. Debido a ello se han puesto en marcha estudios para encontrar alternativas que suplan la necesidad de estos plásticos. Una de las opciones más empleadas es el ácido poliláctico (PLA) que es un biopolímero termoplástico que permite mezclarse con otros materiales como las fibras naturales o fibras de refuerzo. Para este proyecto se obtuvo filamentos de 3 tipos, PLA puro extruido, PLA puro comercial para impresión 3D y PLA con fibra de algodón como refuerzo. Con estos filamentos se elaboraron mediante impresión 3D probetas de PLA puro extruido, PLA puro comercial y PLA con refuerzo de algodón en porcentajes del 13%, 27% y 40% adicionales a la masa inicial de la probeta. Posteriormente los cuerpos de prueba fueron sometidos a ensayos de tracción según la norma ASTM D-3822 para los filamentos y ASTM D-638-14 para los cuerpos fabricados por manufactura aditiva, con el fin de caracterizar mecánicamente los materiales y evaluar la influencia de las fibras de refuerzo (algodón) en las propiedades mecánicas. Una vez se analizaron los resultados, se observó que, los filamentos de material compuesto disminuyeron las propiedades a tracción, mientras que, en las probetas, la adición del algodón como refuerzo, mejoró el comportamiento a tracción de los cuerpos hasta un 10% adicional respecto al material sin refuerzo.
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    DISEÑO DE UN MECANISMO PARA RECTIFICAR ESFERAS DE VÁLVULAS DE PASO EN UN TORNO CONVENCIONAL
    (Universidad Industrial de Santander, 2022) Plazas,Rafael ; Gonzales,Richard ; Jaimes,Ricardo ; Gonzales,Isnardo ; Gonzales,Octavio
    En la industria las válvulas son empleadas como un instrumento mecánico, donde su función principal es regular el paso de un fluido, este elemento mecánico se utiliza en instalaciones industriales, tuberías de transporte, máquinas específicas, entre otras. Las válvulas se pueden clasificar de diferentes formas, según el número de vías, el tipo de carrete, el obturador, según su función, si son o no pilotadas, entre otros tipos de clasificación. El presente proyecto de grado se centrará en las válvulas de paso, las cuales cuentan con un obturador esférico, el cual realiza una regulación en el caudal que pasa por la válvula. En este proyecto se realiza el diseño detallado de un dispositivo rectificador de esferas, el cual permite corregir la esfericidad del elemento debido a que estas válvulas están sometidas al paso de fluidos con diferentes condiciones de trabajo, como por ejemplo altas presiones, altas y bajas temperaturas, entre otras. Este diseño detallado se realiza con el fin de apoyar la industria del distrito de Barrancabermeja ya que el distrito no cuenta con la tecnología adecuada para realizar dicho proceso de rectificado. Este dispositivo se adapta en tornos convencionales, debido a que en el distrito portuario esta máquina-herramienta es la más común para estos trabajos de rectificado. El proyecto de grado se apoya en herramientas computacionales de diseño, específicamente en el software SolidWorks para ejecutar el proceso ingenieril de diseño, identificando la geometría del dispositivo, selección de materiales, realización de planos de fabricación, entre otros.
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    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.