Ingeniería Mecánica

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 10 of 10
  • Item
    Estudio del efecto del tamaño de partícula de escoria de aluminio calcinada utilizada como remplazo parcial de cemento en las propiedades mecánicas de morteros
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Orozco Erazo, Deimar Alejandro; Vega Báez, Jaime Andrés; Gómez Gómez, Adriana; Muñoz Vélez, Mario Fernando
    En este trabajo se utilizó escoria de aluminio, proveniente de la industria secundaria de aluminio, que fue calcinada y lavada para usarla como sustituto parcial de cemento en una mezcla para fabricar morteros. La escoria de aluminio sustituyo el 5 % del cemento en la mezcla, en tres tamaños dé partículas diferentes: entre 300 µm y 150 µm, entre 150 µm y 75 µm y menos de 75 µm. Para ello, se pulverizaron 5 kg de escoria de aluminio en un molino rotatorio durante 30 min a 1.000 rpm, utilizando 12 bolas de acero. A continuación, se llevó a cabo un proceso de separación del tamaño de las partículas para garantizar el tamaño requerido. Posteriormente, se realizó el proceso de calcinación en un horno con una rampa de temperatura de 8 horas hasta alcanzar los 1.200 °C, luego se mantuvo a esa temperatura durante 2 h y se enfrió durante 12 h al aire. La calcinación de la escoria de aluminio aglomero el material, por lo que fue necesario un proceso de maceración y un segundo proceso de separación granulométrica para recuperar la granulometría de antes de la calcinación. Posteriormente, se fabricaron los morteros a los que se les realizaron ensayos de fluidez y densidad al concreto, así como ensayos de compresión y flexión a los 7, 28 y 56 días de curado. También se hicieron pruebas de absorción y densidad relativa a los 28 días de curado. La escoria de aluminio se caracterizó mediante el método de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de dispersión de energía. Los resultados mostraron que el proceso de lavado realizado a la escoria de aluminio atenuó la presencia de AlN, y que el proceso de calcinación promovió la cristalización del material y la transformación de las fases hasta obtener ´únicamente: Al2O3 y MgAl2O4. Finalmente, las propiedades mecánicas de los morteros fueron iguales y en algunos casos mejores que las propiedades de morteros de referencia (morteros realizados con cemento puro).
  • Item
    Diseño y evaluación de una planta de producción de 20 kg/día como combustible alternativo en el Valle del Cauca
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Sánchez Rubiano, Carlos Santiago; Ramírez, José Luis
    En el marco de esta tesis, se han abordado las diversas metodologías para la producción de hidrógeno sin emisiones de gases contaminantes, con el propósito de emplearlo como combustible alternativo. En concordancia con los objetivos globales establecidos por la ONU, Colombia ha asumido el compromiso de alcanzar cero emisiones para el año 2050,buscando así reducir la presencia de gases contaminantes en la atmósfera [14]. En este contexto, el país ha trazado su hoja de ruta nacional del hidrógeno, delineando metas a mediano y largo plazo para la producción de H2. En este proyecto de investigación, se han evaluado diversas metodologías de generación de hidrógeno. A través de un riguroso análisis basado en matriz de comparación y selección más un diagrama FODA se ha identificado el método óptimo para la implementación de una planta piloto con una capacidad de producción de 20 kgH2/día en el Valle del Cauca, tomando en consideración las condiciones climáticas y geográficas de la región. Una vez seleccionada la tecnología más viable, en este caso, la electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM por sus siglas en inglés) se llevaron a cabo los análisis y cálculos necesarios para dimensionar a planta piloto, abarcando desde el suministro eléctrico hasta el almacenamiento de hidrógeno. Los resultados de simulación obtenidos mediante la plataforma Hyjack fueron comparados con resultados analíticos y teóricos donde se apoya con un diagrama de flujo con el fin de definir el proceso de diseño y modelación de la planta piloto de producción de hidrógeno en el Valle del Cauca. De esta manera, el presente trabajo representa una contribución significativa al avance de la implementación de tecnologías sostenibles en Colombia, alineándose con los objetivos ambientales a nivel mundial y respaldando la transición hacia un futuro más limpio y sostenible.
  • Item
    Diseño de un sistema de enfriamiento tipo “Scalp Cooling” de bajo costo para el tratamiento de la alopecia inducida causada por quimioterapia
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Folleco Valencia , Nicolás; Medina Narvaéz, Samuel; Henao Aguirre , Sofía Catalina
    Este trabajo de grado se enfoca en el diseño eficiente y económico de un sistema de enfriamiento del cuero cabelludo para su aplicación en países en vía de desarrollo como Colombia. Durante la quimioterapia, el enfriamiento del cuero cabelludo, conocido como Scalp Cooling, ha demostrado ser efectivo para prevenir la caída del cabello. La técnica consiste en la circulación de un líquido refrigerante en una gorra de enfriamiento, que extrae el calor del cuero cabelludo y reduce la cantidad de medicamentos quimioterapéuticos que llegan al folículo piloso. Sin embargo, los sistemas actuales son costosos y no están disponibles en muchos países en desarrollo. Por tanto, este proyecto se centrará en una investigación exhaustiva para identificar los requisitos y desafíos clave en el diseño de un sistema de enfriamiento del cuero cabelludo eficiente y económico. Se evaluarán diferentes métodos y tecnologías, selección de los materiales adecuados, la elección de los componentes, como bombas, tuberías y sensores de temperatura, y la determinación de la configuración del sistema. Se considerará la portabilidad, la facilidad de uso y la seguridad del sistema en el diseño además de su viabilidad técnica y económica, así como las limitaciones específicas de los países en desarrollo, como la disponibilidad de recursos y la infraestructura existente. El objetivo final de este proyecto es proporcionar una solución asequible y viable para los pacientes en Colombia, mejorando su calidad de vida y mitigando los efectos secundarios del tratamiento de quimioterapia. Se espera que los resultados de esta investigación sienten las bases para la implementación exitosa de sistemas de enfriamiento del cuero cabelludo de bajo costo en el país, brindando acceso a esta tecnología a aquellos que más lo necesitan.
  • Item
    Diseño de atril para facilitar la lectura y escritura de niños con baja visión
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Rivera Cabrera , Juan Andrés; Garcia Vicuña , Juan Pablo; Henao Aguirre, Sofia Catalina
    En este trabajo se expone el proceso de investigación y propuesta para el diseño de un aditamento para niños entre 3 y 12 años con discapacidad visual del Instituto de Niños Ciegos y Sordos (INCS) de la ciudad de Cali. Se tiene como objetivo facilitar actividades de su vida diaria en donde presentan algún tipo de dificultad o problemática. Empezó con el reconocimiento y planteamiento del problema, d onde se identificó la dificultad para realizar actividades básicas, esenciales para un correcto desarrollo, formación educativa e integración del niño en la sociedad. Posteriormente, se realizó una contextualización teórica, en la cual se definen términos base relacionados al tema que se está tratando. Además, se presentó la revisión de antecedentes, la cual se basó en el reconocimiento de dispositivos y tecnologías existentes aplicadas a facilitar tareas específicas de personas con discapacidad visual; estos están destinados a diferentes áreas donde se presentan dificultades, cómo es la orientación espacial, el desplazamiento, reconocimiento de objetos o acciones, entreotros. Seguido del proceso investigativo y de contextualización respecto a los niños con baja visión, se establecieron los objetivos de desarrollo de este trabajo, con los cuales se espera ofrecer una solución a la problemática presentada. Para ello, se diseñó y fabricó un atril que facilita la lectura y escritura de los niños con baja visión, en donde el diseño se vio influenciado por características tales como la facilidad de poder transportarlo, la altura a la cual puede fijarse, el ángulo que se le puede definir al atril y la multifuncionalidad y versatilidad del atril. Debido a esto se diseñó un atril el cual está incorporado en un maletín tipo portafolio, en donde al poner el atril a la altura y ángulo mínimo, se convierte en maletín.
  • Item
    Diseño de una muñeca protésica que minimice los movimientos compensatorios de usuarios con amputación de miembro superior
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Montaño Ruiz, Jesús David; Henao Aguirre, Sofía Catalina
    En este trabajo se diseñó una muñeca protésica, la cual busca minimizar los movimientos compensatorios que deban realizar los usuarios con la ausencia de extremidades superiores (amputación transradial), evitando la realización de acciones deficientes y la incapacitación de ejecutar actividades de la vida diaria. Inicialmente, se plantearon y definieron los objetivos y funciones que debe satisfacer la muñeca protésica. Luego, se fijaron los requerimientos donde se identificaron las especificaciones de rendimiento de la prótesis, se determinaron las características a partir de estos requerimientos y se generarán alternativas de diseño. Posteriormente, se realizaron pruebas de concepto con el propósito de identificar si el diseño cumple con la función principal de la prótesis, haciendo uso de técnicas como la impresión 3D o utilizando software especializado. Luego de obtener los resultados de las pruebas, se fabricaron prototipos, para esto, se procedió con el diseño de detalle haciendo uso del software SolidWorks, como una herramienta que proporcionará los documentos necesarios para la producción del prototipo y el listado de partes. Este prototipo deberá incluir la geometría exacta de cada una de sus partes y componentes. Finalmente se fabricó el prototipo y se evaluó.
  • Item
    Diseño de un material polimérico conductor para la interacción con pantallas táctiles
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Quintero Peñaranda , Isabella; Muñoz Vélez , Mario Fernando; Tobón Llano , Luis Eduardo
    En la actualidad, existen en el mercado opciones protésicas que contribuyen a la recuperación funcional y estética de la mano, generando mejoras significativas en la calidad de vida de las personas. No obstante, muchas de estas alternativas protésicas se fabrican utilizando materiales aislantes, lo que presenta un desafío para que los usuarios con prótesis puedan interactuar con pantallas táctiles. Esto resulta en una separación, por parte de los usuarios, de tecnologías que se han vuelto cada vez más esenciales en la vida diaria. El trabajo se centró en diseñar y posteriormente evaluar las propiedades mecánicas y eléctricas de compuestos de matriz poliméricas con relleno de partículas conductoras para abordar esta limitación. Se observó que la incorporación de relleno en diferentes proporciones afectó las propiedades de la mezcla. Porcentajes más altos generaron complicaciones en la dispersión, disminuyendo las propiedades mecánicas, pero mejorando las eléctricas. En contraste, porcentajes pequeños no alteraron significativamente las propiedades eléctricas, pero tendieron a aumentar la resistencia y el módulo de elasticidad. Los resultados revelaron que la presencia y concentración de negro de humo (CB) fueron cruciales para mejorar la conductividad y permitividad eléctrica. Sin embargo, esta mejora de las propiedades eléctricas se vieron acompañada por una disminución de la resistencia y el módulo de elasticidad en los materiales diseñados.
  • Item
    Mejoramiento del diseño mecánico para la producción masiva de la plataforma multisensorial para fenotipado de cultivos en tierra (PhenoAgro)
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ramírez González , Eduardo José; Zuluaga Aristizábal, Manuela; Jaramillo Botero, Andrés; de la Roche Yepes, Jhonattan
    Para optimizar la adquisición de datos tomados de los cultivos, son necesarias las estrategias y las plataformas de alto rendimiento para fenotipificación (HTP). Estas permiten al agricultor tomar decisiones del manejo del cultivo y de la selección de la variedad de interés, ya que permiten acceder a la información en tiempo real del estado del cultivo, a un menor costo y con una mayor precisión. Aunque ya existen este tipo de dispositivos comercialmente, por lo general no miden suficientes variables, muchos de ellos no cuentan con movilidad, para tomar datos en diferentes ángulos, y son muy costosos, con precios que rondan entre los 1000 y 3000 dólares por unidad. Este proyecto propone una mejora en el diseño mecánico de una plataforma del internet de las cosas (IoT) distribuida para fenotipificación de alto rendimiento de cultivos, llamada PhenoAgro perteneciente al cuarto proyecto del programa OMICAS. El programa cuenta con un prototipo cercano al nivel de sistema operacional planificado, en una etapa donde se busca eliminar riesgos de ingeniería y de manufactura, y disminuir el costo. Para lograr esto se identificaron dos mecanismos encargados de dos grados de movimiento de la plataforma como los componentes más críticos. El primero es el mecanismo de cadera, el cual permite a la plataforma dar un giro de 360 grados. El segundo es el mecanismo de movimiento telescópico, el cual permite que la plataforma suba y baje, siguiendo el crecimiento del cultivo. Siguiendo la metodología de diseño en ingeniería, diseño para manufactura y ensamble y selección de materiales de Ashby se propondrá una mejora para la producción en masa, mejorando el diseño actual y buscando reducir costos, para hacer un producto completo y accesible. Los resultados obtenidos incluyen diseños y simulaciones en SolidWorks de las piezas analizando los esfuerzos a los que se someten, y cálculos de elementos mecánicos, comprobando la correcta selección de motores y resistencia de material de prototipado. Además, a partir iteraciones de diseño se logró obtener un prototipo funcional de los mecanismos con el uso de manufactura aditiva usando PLA. Mediante la metodología de selección de materiales de Ashby se seleccionó el PETG como material final de las piezas personalizadas y una fabricación mediante modelado por deposición fundida (FDM), a partir de este método de fabricación y material se realizaron ensayos mecánicos para evaluar la resistencia de las piezas. Finalmente se establecieron costos de fabricación y como estos podrían disminuirse al aprovechar la flexibilidad de la manifactura aditiva, usando la optimización topológica y la consolidación de piezas.
  • Item
    Diseño de Máquina de Ensayos de Impacto Mecánico
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Rengifo Orjuela , Christian David; Tovar, Nel Krauss; Gómez Gómez, Adriana
    En el presente trabajo, se diseñó una máquina de ensayos de impacto mecánico. Esta es empleada para medir la tenacidad de diferentes materiales sometidos a impactos, lo cual es fundamental en la industria automotriz, aeroespacial, naval y civil. Por otro lado, tiene la capacidad de poder intercambiar entre ensayos de tipo Charpy e Izod y está ideada para que pueda ser implementada en la Pontificia Universidad Javeriana (Cali). Esto con el objetivo de que los estudiantes puedan familiarizarse con este tipo de ensayos y desarrollar habilidades para modificar y/o mejorar los mecanismos del diseño. La problemática que motivó el diseño de esta máquina es la escasez y el elevado costo de equipos adecuados para realizar estos ensayos. Inicialmente, se definieron las restricciones del diseño usando las normas técnicas (ASTM e ISO), se realizaron entrevistas y encuestas a personal calificado de la PUJ. Posteriormente, se realizaron: el diseño conceptual y de detalle mediante las subfunciones de la máquina, los cálculos de las piezas críticas para validar su resistencia ante las fuerzas que generadas durante el funcionamiento de la máquina y las validaciones computacionales por el método de elementos finitos (MEF). Finalmente, se realizaron los planos de la máquina, los cuales mostraron un diseño sencillo y económico, en el cual se seleccionaron materiales de fácil adquisición en el mercado. Sumado a ello, se dejó a disposición los archivos CAD de cada pieza como valor agregado, brindando así la posibilidad del estudio computacional de la máquina y de una posterior mejora al diseño.
  • Item
    Nombre del Proyecto de Grado: Diseño y evaluación de una planta de producción de 20 kg/día como combustible alternativo en el Valle del Cauca
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Sánchez Rubiano, Carlos Santiago; Ramírez, José Luis
    En el marco de esta tesis, se han abordado las diversas metodologías para la producción de hidrógeno sin emisiones de gases contaminantes, con el propósito de emplearlo como combustible alternativo. En concordancia con los objetivos globales establecidos por la ONU, Colombia ha asumido el compromiso de alcanzar cero emisiones para el año 2050, buscando así reducir la presencia de gases contaminantes en la atmósfera [14]. En este contexto, el país ha trazado su hoja de ruta nacional del hidrógeno, delineando metas a mediano y largo plazo para la producción de H2. En este proyecto de investigación, se han evaluado diversas metodologías de generación de hidrógeno. A través de un riguroso análisis basado en matriz de comparación y selección más un diagrama FODA se ha identificado el método óptimo para la implementación de una planta piloto con una capacidad de producción de 20 kgH2/día en el Valle del Cauca, tomando en consideración las condiciones climáticas y geográficas de la región. Una vez seleccionada la tecnología más viable, en este caso, la electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM por sus siglas en inglés) se llevaron a cabo los análisis y cálculos necesarios para dimensionar la planta piloto, abarcando desde el suministro eléctrico hasta el almacenamiento de hidrógeno. Los resultados de simulación obtenidos mediante la plataforma Hyjack fueron comparados con resultados analíticos y teóricos donde se apoya con un diagrama de flujo con el fin de definir el proceso de diseño y modelación de la planta piloto de producción de hidrógeno en el Valle del Cauca. De esta manera, el presente trabajo representa una contribución significativa al avance de la implementación de tecnologías sostenibles en Colombia, alineándose con los objetivos ambientales a nivel mundial y respaldando la transición hacia un futuro más limpio y sostenible.
  • Item
    Optimización de los parámetros de impresión 3D, relacionados con el consumo de material en función de las propiedades mecánicas de productos impresos por modelado de deposición fundida (FDM)
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Peñafiel Viáfara, Camila; Hernández Quiroz, Laura Daniela; Muñoz Vélez, Mario Fernando
    La impresión 3D es una tecnología emergente de la Industria 4.0, capaz de producir una amplia variedad de productos con geometría compleja de forma eficiente e innovadora a diferencia de otros métodos de fabricación convencionales. A medida que, el crecimiento poblacional sigue aumentando, la necesidad de fabricar productos de bajo peso, buen rendimiento mecánico y excelente calidad superficial, cobra más importancia en el sector industrial, de tal forma que, se logre elaborar piezas con un bajo consumo de material reduciendo el costo de producción y el tiempo de procesamiento, con el propósito de disminuir significativamente el nivel de desechos plásticos derivados de errores de impresión, errores de diseño, material de soporte, fallas de la impresora, entre otros, en diferentes organizaciones educativas y empresariales. Por lo anterior, este trabajo tiene como objetivo evaluar la influencia de dos parámetros de impresión, el porcentaje y patrón de relleno previamente seleccionados a partir de una revisión bibliográfica y un análisis biomimético, en la resistencia a la compresión e impacto con relación a la densidad de la pieza a imprimir, a partir de un análisis de varianza factorial (ANOVA); con el ánimo de optimizar el consumo de material en el proceso de impresión 3D sin afectar el desempeño de estructural del producto.