Ingeniería Mecánica
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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.Item DISEÑO Y MODELADO DE UN TECHO VERDE PARA LA REDUCCIÓN DE LA TEMPERATURA DEL LABORATORIO DE COMBUSTÓN DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-20) Garcia Baron, José Efrén; Grimaldos Valencia, Jhon Stivent; RUEDA ORDOÑEZ, YESID JAVIER; Nieto Rangel, Pablo Antonio; Flores Mera, Juan Pablo; Amaris Castilla, Carlos FidelEste trabajo de grado presenta el diseño y modelado de un sistema de techo verde como estrategia de enfriamiento pasivo para el laboratorio de combustión de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander. A través de un prototipo a escala y la aplicación del método de diferencias finitas, se evaluó el comportamiento térmico de la cubierta vegetal y su impacto en la reducción de la temperatura interior. El estudio permitió comparar las condiciones de un techo convencional frente a un techo verde, evidenciando mejoras en el confort térmico del recinto y un potencial de disminución en el consumo energético asociado a sistemas de refrigeración. Los resultados muestran que la implementación de techos verdes en edificaciones académicas representa una alternativa sostenible y eficiente, que puede servir de referencia para futuras aplicaciones en contextos similares.Item Diseño e implementación de un prototipo de un biodigestor instrumentado semicontinuo para la producción de biogás y biol en la finca Alsacia, municipio de Sotaquirá, Boyacá(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-18) Lopez Morcote, Camilo Alberto; Romero Hurtado Andres Fernando; Quiroga Mendez Jabid Eduardo; Chacon Velasco Jorge Luis; Sanchez Acevedo Heller GuillermoEste proyecto tuvo como objetivo diseñar e implementar un prototipo de biodigestor instrumentado semicontinuo para la producción de biogás y biol, utilizando estiércol animal generado en la finca Alsacia, ubicada en Sotaquirá, Boyacá. La propuesta surge como alternativa energética sostenible frente al uso de leña y carbón, aún común en zonas rurales sin acceso a gas natural, lo cual genera impactos negativos en la salud y el ambiente. El biodigestor fue construido en un tanque IBC de 1000 litros, con capacidad para procesar 12 kilogramos diarios de estiércol de ganado durante 20 días. Se empleó una relación estiércol-agua 1:1, alcanzando una concentración de metano del 83.62%, adecuada para uso doméstico. Además, se obtuvo biol con propiedades agroecológicas relevantes, incluyendo pH de 6.15 y niveles significativos de nitrógeno, fósforo y potasio, lo que lo hace apto como biofertilizante. El sistema incorporó sensores de temperatura, nivel y presión que permitieron el monitoreo en tiempo real. Las temperaturas promedio fueron de 18 °C en el interior del tanque y 15 °C en el ambiente; el nivel de biomasa alcanzó los 29 cm y la presión interna fue de 0.09 bares. Estos valores evidencian condiciones óptimas para la digestión anaerobia en climas fríos y subrayan la necesidad de considerar aislamiento térmico para mejorar la eficiencia.Item Diseño de un Sistema de Gestión de Mantenimiento para la Empresa FAGAR Comercial S.A.S(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-22) Vergel Martínez, Lauren Stefany; Romero Suarez, German Orlando; Villegas Bermudez, Diego Fernando; Gonzalez Jaimes, Isnardo; Cuervo Velasquez, Paula AndreaEl presente trabajo de grado se desarrolló en modalidad de práctica empresarial con el propósito de implementar un SGM en FAGAR Comercial S.A.S, una empresa dedicada al envasado de aceite vegetal, que enfrentaba paradas no programadas, altos costos operativos y baja disponibilidad en sus equipos debido a la falta de un sistema formal de gestión del mantenimiento. Ante esta situación, se implementó el SGM que ayudará a estructurar, controlar y mejorar las actividades de mantenimiento dentro de la planta. La práctica se llevó a cabo en tres etapas. En la primera, se identificaron los activos críticos a través de un análisis de criticidad utilizando el método AHP, se aplicó la metodología de RCM según la norma SAE-JA1011-12, y se elaboró la taxonomía de equipos conforme a la norma ISO 14224. En la segunda etapa, se estableció el sistema de información con el software de código abierto Odoo, personalizado para gestionar los equipos, crear órdenes de trabajo, seguimiento de fallas e indicadores claves de desempeño. En la etapa final, se evaluó la mejora en los equipos críticos, registrando un aumento en el OEE promedio del 45% al 74% y una notable reducción en los tiempos de inactividad no programados. La capacitación del personal y la estructuración del sistema ayudaron a establecer una cultura organizacional enfocada en el mantenimiento preventivo, asegurando la sostenibilidad de los resultados alcanzados.Item Análisis Tribológico de Polímeros de Uso Comercial(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-21) Peñaranda Gómez, Stefany Sandrith; López Contreras, Valentina; Saldivia Saldivia, Francisco José; Bohórquez Becerra, Óscar Rodolfo; Cuervo Velasquez, Paula Andrea; Pertuz Comas, Alberto DavidLos polímeros son materiales ampliamente utilizados en la industria debido a su bajo costo, resistencia química, ligereza y facilidad de fabricación. Sin embargo, presentan un desgaste acelerado en aplicaciones donde están sometidos a fricción y esfuerzos mecánicos continuos. En este contexto, la tribología se encarga de estudiar la fricción, el desgaste y la resistencia al rayado, aspectos determinantes en la vida útil de los polímeros en entornos industriales. Este proyecto tiene como objetivo evaluar el comportamiento tribológico de tres polímeros comerciales: politetrafluoroetileno (PTFE), polietileno de ultra alto peso molecular (UHMW) y Empack N-6. La selección de estos materiales se realizó con base en sus propiedades mecánicas y tribológicas, utilizando el software Granta EduPack para garantizar su idoneidad en aplicaciones industriales. Para la caracterización de los polímeros, se llevaron a cabo pruebas de dureza Shore D conforme a la norma ASTM D2240, ensayos de desgaste y coeficiente de fricción mediante la prueba pin on disk bajo la norma ASTM G99-23, y ensayos de resistencia al rayado mediante el scratch test siguiendo la norma ASTM D7027. Los resultados obtenidos fueron analizados con herramientas estadísticas, como el cálculo del error absoluto, desviación estándar y coeficiente de correlación de Pearson, con el fin de comparar el desempeño de cada material. Los hallazgos de este estudio permitieron identificar el polímero con mejor desempeño tribológico, en la aplicación de diseño y mantenimiento de equipos industriales.Item Diseño de un dispensador de medicamentos automático para adultos mayores por medio de aplicación de celular(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-15) Diaz Perez, Andres Felipe; Florez Jaimes, Andres Felipe; Ríos Díaz, Yennifer Yuliana; Borras Pinilla, Carlos; Meneses Florez, Jorge EnriqueLos adultos de la tercera edad que se encuentran en tratamiento médico no siempre lo siguen como lo indica el médico, mucha veces se les olvida tomarse su medicación y las personas que cuidan de ellos no siempre pueden estar las 24 horas del día para cerciorarse, afectando la efectividad del tratamiento por eso se desarrolló un dispensador de medicamentos automáticos que se configura por medio de aplicación móvil, el cual se diseñó y construyo un prototipo del apartado mecánico, mecatrónico y de la aplicación móvil. Obteniendo como resultado una precisión de 100% y una exactitud de 97% aproximadamente, en las pruebas realizadas al sistema mecánico. Para la validación del funcionamiento de la aplicación móvil se obtuvo un 100 % de precisión en las pruebas realizadas. Los resultados obtenidos muestran que el prototipo cumple con los objetivos planteado, esto se convierte en una idea útil y prometedora para sistemas con aplicaciones en las ciencias biomédicasItem EVALUACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR DE PIRÓLISIS DESTINADO AL PROCESAMIENTO DE LLANTAS RESIDUALES DE TIPO VEHICULAR.(Universidad Industrial de Santander, 2025-07-31) Ruiz Romero, Oscar Danilo; Méndez Zambrano, Andrés David; RUEDA ORDOÑEZ, YESID JAVIER; AMARIS CASTILLA, CARLOS FIDEL; FLOREZ MERA, JUAN PABLODescripción: El problema global relacionado con la gestión de residuos sólidos se ha convertido en un desafío cada vez más complejo debido a la naturaleza no biodegradable de muchos de estos materiales. Entre ellos, los neumáticos fuera de uso representan una preocupación ambiental significativa, ya que su acumulación genera impactos negativos en el entorno y dificulta su disposición final. En este contexto, la búsqueda de soluciones tecnológicas eficientes ha impulsado el desarrollo e implementación de métodos avanzados de degradación térmica, como la pirólisis, que permiten transformar estos residuos en productos de valor agregado y reducir su impacto ambiental. El presente documento presenta el diseño, construcción y puesta en marcha de un reactor de pirólisis de lecho fijo, destinado al procesamiento de caucho residual derivado de llantas vehiculares. Este reactor está equipado con un sistema de generación de energía integrado y cuenta con capacidad operativa de 10 kg/h por lotes, funcionando dentro de un rango de temperatura que oscila entre los 450 y 650°C. El diseño de este sistema es el resultado de un proceso de evaluación y selección de alternativas, en el cual se emplearon matrices de selección basadas en criterios técnicos y operativos y es fundamentado en los cálculos de requerimiento calórico del proceso y la interacción de los distintos mecanismos de transferencia de calor involucrados en la degradación térmica del caucho. Asimismo, tras la construcción, ensamblaje y puesta en marcha del reactor, se realiza una evaluación de la eficiencia energética del proceso, obteniendo un valor de 56.76%, lo que evidencia el potencial de la pirólisis como una solución viable y sostenible para la gestión de residuos sólidosItem Diseño del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía en la vereda caño rasquiña(Universidad Industrial de Santander, 2025-07-29) Pérez Arias, Johan Sebastián; Florez Mera, Juan Pablo; Chacón Velasco, Jorge Luis; Martinez, Manuel del JesusEl diseño de un rotor para una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional (TVG) fue desarrollado con el objetivo de generar 5 kW de potencia en la vereda Caño Rasquiña, una zona rural con acceso limitado a infraestructura eléctrica. A través de un análisis paramétrico y optimización computacional, se determinó que la configuración óptima del rotor corresponde a cinco aspas con un ángulo de ataque de 23°, un diámetro de 0.53 m y material de acero inoxidable 304. Los resultados demostraron que esta configuración maximiza la eficiencia energética, logrando un coeficiente de potencia del 86% y un equilibrio óptimo entre torque, tensión estructural, deformación y desplazamiento. Además, el análisis estadístico permitió identificar la influencia del número de aspas y el ángulo de ataque en el comportamiento mecánico del rotor, destacando su impacto en la estabilidad y durabilidad del sistema. Los estudios estructurales en SolidWorks validaron la viabilidad del diseño, con factor de seguridad mínimo de 0.5 en las uniones del eje y una frecuencia de operación que evita riesgos de resonancia. La evaluación económica evidenció un ahorro energético estimado de 6'387.500 COP anuales, con un costo del rotor inferior al 0.1% del ahorro proyectado, consolidando su viabilidad financiera. Estos resultados posicionan la turbina como una alternativa eficiente y replicable para la generación de energía renovable en comunidades rurales, aprovechando los recursos hídricos del río Magdalena con mínimo impacto ambiental y promoviendo el acceso equitativo a la energía.Item Estudio numérico de la resistencia al impacto de compuestos de polímeros pa6 reforzados individualmente con fibras continuas a temperatura ambiente.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-19) Barajas Rangel, Juan Diego; Aranibar González, Luis Felipe; Martinez, Manuel del Jesús; Bohorquez Becerra, Oscar Rodolfo; Gonzalez Estrada, Octavio Andres; Martinez Palmeth, Luis HumbertoEste estudio presenta un análisis numérico de la resistencia al impacto de materiales compuestos de PA6 (Onyx) reforzados con fibras continuas (carbono, Kevlar y vidrio), fabricados mediante manufactura aditiva. El objetivo principal es evaluar y comparar dos metodologías distintas para determinar las propiedades mecánicas efectivas utilizadas en una simulación de impacto Charpy. El primer enfoque se basa en modelos analíticos. Implica el cálculo de las fracciones volumétricas de las partes constitutivas de la probeta: paredes sólidas, capas internas sólidas, un relleno triangular con un 20% de densidad y el refuerzo de fibra continua. Las propiedades del relleno celular se estimaron mediante el modelo de Gibson-Ashby, y las propiedades ortotrópicas efectivas finales se obtuvieron a través de un método de homogeneización por promedio de rigidez volumétrica. La segunda metodología emplea un enfoque computacional utilizando el módulo ANSYS Composite PrepPost (ACP) para generar un segundo conjunto de propiedades mecánicas efectivas, el modelo se dividió en sus paredes externas y un núcleo interno, que combina la matriz y el refuerzo de fibra. Posteriormente, ambos conjuntos de propiedades (las derivadas de los modelos matemáticos y las obtenidas mediante ACP se utilizan para realizar una simulación dinámica del ensayo de impacto Charpy en ANSYS. El método analítico de propiedades calculadas mostró mayor fiabilidad que ACP. Se identificaron limitaciones en el modelado numérico para simular fenómenos de falla complejos como la delaminación y la ruptura, especialmente en materiales frágiles como la fibra de carbono, lo que llevó a sobreestimaciones significativas. Se enfatiza la importancia de la selección de materiales y la validación experimental para mejorar la precisión predictiva de las simulaciones futuras.Item Diseño y construcción de un módulo de electromiografía de superficie para caracterización de la fuerza muscular en el bíceps durante la flexión y extensión del codo.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-16) Tapasco Murillo, Jorvy Alejandro; Diaz Palencia, Fabian Horacio; Esteban Villegas, Helio Sneyder; Pinto Hernandez, William; Villegas Bermudez, Diego FernandoEl trabajo de grado tuvo como objetivo principal el diseño y construcción de un módulo de electromiografía de superficie (EMG) para caracterizar la fuerza muscular en el músculo bíceps braquial durante la flexión y extensión del codo. Esta iniciativa surgió ante la necesidad de contar con un sistema propio en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander, que permitiera realizar estudios musculares de forma accesible, portátil y económica. Se desarrolló un sistema que integró un microcontrolador Arduino UNO, una fuente de alimentación de laboratorio y electrodos de superficie, acompañado de una interfaz gráfica elaborada en Processing y MATLAB para la visualización y análisis en tiempo real. Para el procesamiento de la señal, se implementó un filtro digital Butterworth de sexto orden, el cual resultó adecuado para reducir el ruido y conservar la información relevante de la señal EMG. El módulo fue validado mediante un protocolo experimental que incluyó cargas externas de 1 a 5 kg, analizándose indicadores como el valor cuadrático medio (RMS) y la relación señal-ruido (SNR). Además, se aplicaron modelos biomecánicos estáticos e inversos para estimar la fuerza muscular. Los resultados evidenciaron una alta correlación entre la señal EMG y la fuerza estimada, lo que permitió validar la funcionalidad del sistema como herramienta académica y experimental.Item Análisis de los Parámetros que Inciden en la Descomposición y Degradación Termoquímica de Biomasa Residual Proveniente de la Piña Evaluando el Impacto que Generan en la Producción de Bioaceites(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-13) Mendoza Nevado, Keren Daniela; Mogollón Reyes, Diego Armando; Rueda Ordoñez, Yesid Javier; Nieto Rangel,Pablo Antonio; Florez Mera, Juan Pablo; Amaris Castilla, Carlos FidelEl rastrojo de piña es un subproducto agrícola subutilizado el cual posee características y propiedades que permiten un aprovechamiento energético de este. Un medio para la descomposición y transformación termoquímica de la biomasa en productos como bioaceite o biocarbon, es el proceso de pirólisis rápida. Para la evaluación de los parámetros incidentes en la descomposición y degradación termoquímica de la corona de piña, ésta se sometió a una serie de experimentos con temperaturas de proceso de 500 y 550 °C y velocidades de calentamiento de 45 y 60 °C/min, el desarrollo de los experimentos fue guiado mediante un diseño de experimentos 2^2 desarrollado en el Software Minitab. Como resultado de la fase de experimentos se obtuvo un mayor rendimiento de fracción líquida de 48,5533% bajo condiciones de operación de 500°C y 60°C/min; El resultado del efecto de los factores influyentes en el proceso se analizó mediante un análisis DOE arrojando que la producción de bioaceite es mayormente influenciada por la combinación de los factores A y B. el valor energético del bioaceite obtenido es de 22 ± 0.1423 MJ/Kg, sugiriendo su posible uso como una alternativa para energías renovables.Item Estudio de Viabilidad para la Creación de un Sistema de Refrigeración como Medida de Prevención de Plagas y Degradación de Grano en Silos de Almacenamiento de Arroz para una Planta Arrocera en Bucaramanga(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-15) Pinilla Rojas, David Fernando; Fuentes Díaz, David Alfredo; del Jesús Martinez, Manuel; Gonzalez Jaimes, IsnardoEste proyecto lleva a cabo una evaluación de factibilidad técnica y financiera para la puesta en marcha de un sistema de enfriamiento en silos de almacenaje de arroz paddy seco en una fábrica de arroz situada en Bucaramanga, con el objetivo de evitar la aparición de plagas y el deterioro del grano. Se determinaron minuciosamente las cargas térmicas internas, derivadas del calor biológico del grano y del proceso de refrigeración, además de las cargas externas originadas por la radiación solar, las condiciones del entorno y la transferencia de calor por medio de paredes y techos. Basándose en estos cálculos, se llevó a cabo el dimensionamiento de los equipos de enfriamiento, eligiendo la alternativa más apropiada en cuanto a capacidad, eficiencia energética y compatibilidad con el sistema de distribución de piso perforado. Finalmente, el estudio de factibilidad financiera mostró que la puesta en marcha del sistema posibilitaría una disminución notable en las pérdidas debido a la infestación y pérdida de masa seca del arroz, además de los gastos de la fumigación correctiva, con un periodo de recuperación que no superaría los cuatro años. Los hallazgos corroboran la factibilidad completa del sistema como alternativa sustentable y atractiva para la preservación del grano almacenado.Item Influencia de los tratamientos térmicos en la anisotropía del Ti6Al4V fabricado mediante manufactura aditiva(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-15) Pelayo García, Jean Michael; Fajardo Rangel, Marieth Stephanía; González Estrada, Octavio Andrés; Martínez Díaz, Elkin; Pertuz Comas, Alberto David; Cuervo Velásquez, Paula AndreaLa aleación de titanio Ti6Al4V es ampliamente utilizada en aplicaciones aeroespaciales y biomédicas debido a sus excelentes propiedades mecánicas, baja densidad y biocompatibilidad. Sin embargo, cuando se fabrica mediante manufactura aditiva por fusión de haz de electrones (EBM), la microestructura resultante presenta una marcada anisotropía, producto de la solidificación direccional y la naturaleza capa por capa del proceso, lo que genera alineación de granos y variaciones en el comportamiento mecánico según la orientación. Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de tratamientos térmicos post procesamiento sobre la anisotropía del Ti6Al4V fabricado por EBM, con el fin de mejorar la uniformidad de sus propiedades. Se aplicaron tratamientos térmicos a tres temperaturas: 950 °C (sub transus), 990 °C (near transus) y 1050 °C (super transus). Las muestras fueron caracterizadas mediante microscopía óptica, ensayos de compresión cuasi estáticos y micro dureza Vickers en los planos paralelo y perpendicular a la dirección de impresión. Los resultados mostraron una transformación progresiva de la microestructura, con mayor homogeneidad y formación de granos equiaxiales a medida que aumentaba la temperatura. El tratamiento a 1050 °C fue el más efectivo, reduciendo la anisotropía del módulo de Young (7.26 % a 0.53 %), del límite de fluencia (13.95 % a 4.06 %) y de la dureza (6.84 % a 2.31 %). Aunque se observó una ligera disminución en la resistencia mecánica, la mejora en la isotropía confirma que los tratamientos térmicos son una estrategia viable para optimizar el desempeño del Ti6Al4V procesado por EBM en aplicaciones donde se requiere alta confiabilidad estructural.Item Simulación fluidodinámica del rotor de una turbina hidrocinética de vórtice gravitacional para la generación de energía eléctrica en la vereda caño rasquiña.(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-12) Meneses Suárez Sebastián Andrés; Quintero Olarte Harlley; Florez Mera Juan Pablo; Amaris Castilla Carlos Fidel; Martinez Manuel del JesusEn el presente proyecto se estableció como objetivo principal la simulación numérica del rotor de una turbina de vórtice gravitacional para la generación de energía eléctrica en la vereda Caño Rasquiña. Se inició con una revisión bibliográfica sobre estudios relacionados con el diseño, simulación y pruebas experimentales de este tipo de turbinas. A partir de dicha revisión, se seleccionó un trabajo de referencia cuyas geometrías sirvieron como base para el diseño inicial, modelado en SolidWorks y posteriormente simulado en ANSYS Fluent. Esto con el fin de analizar el comportamiento hidrodinámico del rotor, específicamente en términos de torque y velocidad angular. Los resultados numéricos se compararon con los datos experimentales del estudio base, procurando que el error no superara el 20%, con el fin de validar la precisión del modelo. Una vez validada la simulación, se realizó un análisis paramétrico para evaluar la influencia de dos parámetros: el número de álabes y el ángulo de torsión, con el propósito de determinar cuál impacta más significativamente el rendimiento del rotor en aplicaciones de pico-generación. Con los datos obtenidos, se utilizó el software Minitab para identificar el parámetro con mayor incidencia sobre la eficiencia. Aunque ambos mostraron influencia moderada, el número de álabes fue el factor más determinante. Finalmente, se llevó a cabo un análisis gráfico para evidenciar el intercambio de energía entre el fluido y el rotor, mediante la construcción del triángulo de velocidades de la ecuación de Euler, verificando los ángulos de entrada y salida del fluido respecto a los álabes. También se evaluó la ubicación del rotor dentro de la cámara de descarga, concluyendo que una posición más cercana a la salida mejora el rendimiento, ya que el fluido conserva mayor energía en esa zona.