Ingeniería Mecánica, Mecánica –Eléctrica y Mecatrónica

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Análisis de la influencia de la rugosidad sobre la resistencia a la fatiga por flexión rotativa del acero AISI 1045
(Universidad Católica de Santa María, 2022-01-26) Roldán Ramírez, Josué Leandro
El proyecto de investigación trata sobre el estudio de la influencia de la rugosidad superficial en la resistencia a la fatiga por flexión rotativa del acero AISI 1045. Inicialmente se realizó el diseño y fabricación de una máquina de fatiga por flexión rotativa con la cual se realizaron diversos ensayos con probetas diseñadas según la norma ISO 1143 “Metallic materials Rotating bar bending fatigue test”, estas probetas se pulieron con 3 tipos diferentes de lijas para obtener 3 grados de rugosidad (N8,N6 y N5). Se observó que las probetas con un acabado superficial menor obtienen un incremento en la vida a la fatiga, siendo este incremento más significativo cuando las probetas se encuentran sometidas a esfuerzos menores, estos resultados se comparan con el comportamiento teórico y unas simulaciones de elementos finitos realizados en el programa ANSYS obteniendo un error del 5.96%.
Diseño de un vehículo eléctrico para el transporte de dos personas
(Universidad Católica de Santa María, 2022-07-08) Candia Chire, Bryan Miguel
El presente proyecto desarrolla un vehículo eléctrico a través del seguimiento de una metodología basada en parámetros principales tales como, la cantidad de personas a transportar, el peso, confort, el tipo de celda para las baterías y los materiales del chasis, y estética, todo esto ha sido seleccionado a través de puntajes ponderados y comparación de características para cubrir el objetivo de la problemática del cambio de matriz energética en los medios de transporte hacia energías limpias. La batería, la fuente de energía de este transporte fue dimensionada de forma modular para tener un mejor acceso, junto con su sistema de refrigeración que satisface su administración térmica. La estructura interna o chasis ha sido proyectada para llevar el banco de baterías junto con los pasajeros y demás elementos, basada en perfiles tubulares de materiales resistentes fáciles de encontrar y manufacturar, proporciona la seguridad y soporta la mayoría de cargas. El complemento de la estructura de chasis, el sistema de suspensión, se analizó geométricamente y estructuralmente a través de los brazos de control y el conjunto resorte amortiguador que fue seleccionado a partir de los requerimientos en la conducción del vehículo, todos los sistemas principales, como el sistema de gestión térmica, la estructura de chasis y suspensión fueron diseñados en 3d sometidos a una simulación en sus características y desempeños principales para asegurar su buen performance ante cualquier evento al que fuera expuesto el vehículo. Todos los componente y sistemas de los ensambles fueron analizados en su costo económico para resultar ser competitivos al nivel comercial. Como resultado final se obtuvo un diseño global de un vehículo eléctrico capaz de transportar dos personas cumpliendo con su tarea de ser un vehículo cero emisiones.
Diseño de una maquina cortadora de sierra circular para bloques de sillar
(Universidad Católica de Santa María, 2022-11-03) Quinteros Garate, Luis José
El presente proyecto de investigación consiste en el diseño y selección de los componentes de una maquina cortadora de sillar para uso en cantera, los cuales siguen las normas ASTM y DIN para el dimensionamiento y comprobación de la resistencia a los esfuerzos. Inicialmente se analiza la situación problemática y se plantea límites y alcances para el equipo. A continuación, se realiza una investigación sobre la materia prima, sus propiedades, técnicas de extracción y elaboración de una lista de exigencias para establecer los requerimientos y deseos del equipo. Después, se desarrollan las funciones del equipo, secuencia de operaciones y se aplica una matriz de consistencia y un análisis técnico económico para elegir entre las posibles soluciones planteadas. Seguidamente, se realiza el cálculo de los componentes que conforman el equipo: ejes, rodamientos, chavetas, fajas, acoples y otros elementos de soporte estructural, estos cálculos son corroborados mediante simulaciones de software. Acto seguido, se hace un recuento de los costos invertidos en: acero, componentes adicionales, materiales, consumibles, mano de obra y transporte para hacer una comparación con el método de corte artesanal. Finalmente, se presentan los planos de ensamble y despiece según norma DIN 7168 – m.
Diseño y Fabricacion de una Maquina para Ensayos de Desgaste del Tipo Pin On Disk
(Universidad Católica de Santa María, 2022-08-20) Quispe Apaza, Abimael; Zapata Márquez, Oscar Eduardo
Los equipos y máquinas de hoy en día que se encuentran en funcionamiento, sufren un desgaste gradual entre las superficies de sus componentes que están en contacto. Esto provoca fricción y desgaste entre sus piezas, la cual conlleva a la reducción de la vida útil produciendo fatiga y fallo de las mismas. El objetivo del proyecto es diseñar y fabricar una máquina de ensayo tipo Pin on Disk. Esta máquina permite determinar experimentalmente el coeficiente de desgaste, mediante el deslizamiento entre dos cuerpos de materiales diferentes o semejantes que se encuentren en contacto, sometidos a un movimiento relativo bajo la acción de una fuerza. El diseño se lleva a cabo bajo los lineamientos considerados por Robert L. Mott aplicados al Diseño de elementos de máquinas. Con esta metodología establecemos tres propuestas de diseño y las evaluamos bajo los criterios de factor de seguridad, desempeño, manufactura, reemplazo de componentes, dimensiones físicas y costo. La fabricación de la maquina se desarrolla según la norma ASTM G-99, la cual indica los parámetros y criterios que la máquina debe cumplir para realizar ensayos de desgaste. El proceso de manufactura de los elementos de la maquina tipo Pin on Disk diseñados se fabrican aplicando las normas ISO. La máquina utiliza un motor monofásico de 1750 rpm, un variador de frecuencia que mantendrá una velocidad angular entre 60 a 600 rpm y tiene las dimensiones de 0.7 m x 0.3 m x 1.2 m de longitud, ancho y altura respectivamente. Finalmente, como resultado del análisis económico, el costo total de la fabricación es de S/. 8149.60.
Diseño, construcción y evaluación de un sistema de cavitación hidrodinamica modelo placa multi orificios para el tratamiento de aguas industriales de curtiembre
(Universidad Católica de Santa María, 2022-10-12) Gonzales Ayahuana, Victor Alonzo
Esta investigación tiene como objetivo evaluar el comportamiento de un sistema de cavitación hidrodinámica con cargas contaminadas de efluentes de curtiembre. La investigación sigue las siguientes tres fases: diseño, modelamiento FEM y fabricación del reactor, modelamiento CFD del efecto de cavitación, procedimiento experimental y análisis de los parámetros físico, químicos y resultados. Los diferentes componentes necesarios para provocar una caída de presión son: sistema de inyección, tanque reactor y el sistema de acoplamiento por brida, todo este conjunto de componentes tiene dos tipos de carga actuantes vivas y muertas, ejercidas en la estructura, estas cargas son ingresadas en el modelado FEM, el cual concluye en una buena selección del perfil estructural, presentando deformaciones permisibles. La fabricación del reactor está divida en dos partes suministro de equipos eléctricos: variador de frecuencia, guarda motor, bomba centrifuga y fabricaciones en acero al carbono. El modelamiento CFD, está enfocado en el comportamiento del efecto de cavitación de tres tipos de placa orificio, primer tipo de placa A 18 orificios de 1.2 mm de diámetro, segundo tipo de placa B 14 orificios de 1.6 mm de diámetro y tercer tipo de placa C 8 orificios de 2 mm de diámetro. La presión de vapor, la velocidad de orificio y la generación de vapor son las variables que se obtienen por el modelamiento de mecánica de fluidos. El proceso experimental es desarrollado con efluentes de curtiembre de la ciudad de Arequipa, para lo cual se realiza la obtención del efluente y pruebas experimentales. Obtención del efluente del sector Parque Industrial Rio Seco, 120 litros de efluente industrial de curtiembre de bovinos. Prueba experimental a condiciones de presión de trabajo (200 kPa, 400kPa y 600kPa), toma de muestras en tres intervalos de tiempo (10 min, 20 min y 30 min), con dos corridas de muestreo (tipo de placa, tiempo y presión). El análisis de parámetros físicos (temperatura, velocidad y presión, siendo de vital importancia el número de cavitación (Cv) para la operación deseada), parámetros químicos vi (demanda química de oxígeno, turbidez y potencial de hidrogeno), análisis y comparación de los resultados de modelamiento CFD con el procedimiento experimental, dando como resultado un mejor comportamiento de la placa A y B a presión trabajo 600kPa, degradando un 82% y 61% respectivamente y un valor inferior al valor máxima admisible de la calidad de agua en verter a alcantarillados.
Diseño, implementación y calibración de un módulo de medición de conductividad térmica de líquidos por el método transitorio del hilo caliente
(Universidad Católica de Santa María, 2021-04-07) Merello Portocarrero, Gonzalo
Un módulo de medición de conductividad térmica según el método transitorio del hilo caliente ha sido diseñado, implementado y calibrado en el laboratorio de investigación de ciencia de los materiales de la Universidad Católica de Santa María. El módulo presenta una interfaz de usuario programada en el software LabView, medio por el cual se facilita la adquisición y procesamiento de datos. Se empleó un hilo caliente de platino de diámetro 101.6μm que porta una capa aislante otorgándole la capacidad de medir propiedades térmicas en fluidos eléctricamente conductivos. Distintas correcciones del modelo ideal previamente estudiadas en la literatura son analizadas durante la implementación del módulo. Se realizaron mediciones empleando etilenglicol (EG) y agua destilada (DW) como fluidos muestra, aplicando distintos parámetros de medición como la longitud del hilo caliente, las dimensiones de la celda de medición, el tiempo de medición y tiempo de reposo entre otros. Los resultados obtenidos por el módulo demuestran una gran conformidad con datos reportados en la literatura, logrando incertidumbres estimadas de hasta 0.15% y 0.25% para las muestras de etilenglicol y agua destilada respectivamente. El módulo fabricado reportó valores eficientes y recomienda su uso para futuras mediciones en nanofluídos producidos en el laboratorio.
Estudio de la aplicación de grafeno en baterias
(Universidad Católica de Santa María, 2021-10-26) Miranda Fernández, Jorge Luis
La nanotecnología es una ciencia que estudia y manipula los nuevos materiales a escala nanométrica (entre 1 y 100 nm.), hecho que se ha producido con el paso del tiempo, debido a que se han desarrollado diferentes técnicas experimentales, lo que permite la obtención y preparación de nanomateriales, como también técnicas de caracterización, las cuales nos hacen posible identificar y visualizar por medio de imágenes los tamaños y la calidad de material obtenido, mediante esto se decide el correcto uso y aplicación en las diferentes áreas como medicina, industrias, química, electrodomésticos, entre otras. Por otro lado, el desarrollo de las baterías, si bien hay diferentes tipos de baterías en la actualidad que pueden almacenar grandes cantidades de energía, presentan las desventajas que son muy grandes, pesadas y liberan energía de forma muy lenta; lo cual genera la investigación de otros materiales que presenten ser más eficientes, potentes y a la vez tener una vida útil más prolongada. En el documento, se espera que el grafeno sea utilizado con mayor consideración en la aplicación de almacenamiento de energía, teniendo en cuenta que este material brindara una mayor autonomía y menor tiempo de carga a comparación de las baterías utilizadas hasta la actualidad, para esto se ha realizado un análisis exhaustivo de recopilación de información de las baterías de grafeno, con la finalidad de describir los diferentes métodos de obtención de grafeno como también a su vez identificar la utilización del grafeno en las baterías.
Estudio teórico experimental del efecto de la concentración de esfuerzos en la resistencia a la fatiga del acero SAE 1045
(Universidad Católica de Santa María, 2022-01-21) Oviedo Loayza, Gustavo Eduardo
El presente proyecto de investigación consiste en el estudio del efecto de la concentración de esfuerzos en la resistencia a la fatiga del acero SAE 1045. En una primera parte se desarrolla el diseño y fabricación de la parte estructural del módulo de ensayos de fatiga por flexión rotativa, que consta de ejes, rodamientos, mordazas, acoplamiento y bastidor. En la segunda parte se realizan los ensayos de resistencia a la fatiga utilizando probetas de acero SAE 1045, con diferentes tipos de concentradores de esfuerzos. Luego, se analizan los resultados obtenidos para determinar la influencia de la concentración de esfuerzos en la resistencia a la fatiga del material y se comparan con el comportamiento teórico esperado. También se implementa un modelo de análisis por elementos finitos, bajo el cual se realizan simulaciones para los mismos casos de concentraciones de esfuerzos, y donde se determina el efecto de estas concentraciones de esfuerzos en la resistencia a la fatiga, comparándose de la misma forma con el comportamiento teórico. Los resultados obtenidos, tanto en el procedimiento experimental como en el análisis por elementos finitos demuestran que la concentración de esfuerzos produce una disminución en la resistencia a la fatiga del acero SAE 1045.
Simulación numérica de sellos de laberinto en un reactor de comprensión pulsada ( PCR) para la producción de nanopartículas
(Universidad Católica de Santa María, 2022-04-21) Velasquez Coila, Briam Rudy
Se propone un sistema de sellado mediante sellos laberínticos para minimizar las fugas de gas en un Reactor de Compresión Pulsada, para lo cual se evalúan los parámetros geométricos de las siguientes formas: triangular, rectangular y trapezoidal. Para cada una de las geometrías, se optimizó un grupo de parámetros geométricos minimizando la fuga de gas, utilizando el Algoritmo Genético Multi-Objetivo, actualizando la geometría utilizando scripts desarrollados en ANSYS SpaceClaim usando Python. Para un nuevo conjunto de parámetros, forma altura, ancho, ángulo, espacio entre cavidades y longitud del pistón. La simulación CFD evalúa la fuga de gas para la geometría dada y las condiciones de contorno constantes, presión de entrada 10 MPa, velocidad del pistón 25 m/s, diámetro del pistón 60 mm y un espacio de 40 μm. Los parámetros más sensibles son la longitud del pistón y la altura de la cavidad para todas las formas. La forma trapezoidal presentó el mejor rendimiento para minimizar las fugas de flujo másico. Luego para la forma trapezoidal se analiza la influencia del gap, con una longitud de pistón de 150 mm y un ángulo de cavidad de 35 °, los demás parámetros se analizaron en un rango más amplio de valores. La fuga de flujo mínima es de 0,001024 kg/s con un espacio de 30 μm. Al comparar entre pistón liso y ranurado, hay regiones en las que tener una superficie lisa es mejor que ranurarla. En general, por encima de un valor umbral de separación de gap de 150 μm, es mejor utilizar un pistón con sellos de laberíntico.

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Browsing Ingeniería Mecánica, Mecánica –Eléctrica y Mecatrónica by Author "Alcàzar Rojas, Hermann Enrique"

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