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Desarrollo en Procesos Industriales - GIDPI

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Modelo matemático de un plenum para obtener las características ­dinámicas del flujo másico de un turbocargador

Bermudez Santaella, Jose Ricardo | 2023-12-15

Los turbocargadores en la actualidad han demostrado ser imprescindibles en el campo automotriz por ser máquinas que se encargan de aumentar la potencia, reducir el consumo de combustible y generar menos dióxido de carbono en un motor de combustión interna. En este artículo se presenta el desarrollo de un modelo matemático en base a un plenum, con el propósito de obtener las características dinámicas del flujo másico que genera un turbocargador. Para cumplir con lo propuesto se fundamentó en el conocimiento teórico-práctico de las leyes y conceptos que conforman un turbocargador, dando como resultado la simulación de un modelo matemático utilizando la herramienta Simulink. Para el desarrollo del modelo matemático se utilizaron datos teóricos y de pruebas en régimen estable y dinámico, así como el comportamiento del plenum sometido al sistema de compresión. Este modelo planteado contribuirá a la comunidad científica a través de la obtención de las características entre la relación de compresión y el flujo de masa del compresor de un turbocargador, también, aportará en el futuro al campo de la detección y diagnósticos de fallos orientados a los turbocargadores vehiculares.

Metodología utilizada en el diseño y construcción de una máquina de control numérico computarizado

Barbosa Jaimes, Jhon Erickson | 2015

El proyecto muestra la metodología utilizada en la implementación de una máquina CNC para labrarmateriales blandos; diseñada a partir de una estructura tipo puente fijo con mesa móvil con sistemas de posicionamiento accionados por conexión directa entre tornillos de bolas recirculantes y motores paso a paso ubicando la herramienta con una precisión teórica de 0.0254 mm en un área de trabajo de 200 200 mm. Este prototipo se utilizará en investigaciones en el área de los algoritmos computacionales, utilizando la herramienta LabView para el control de los ovimientos a través de tarjetas de adquisición de datos DAQ

Sistema de supervisión y control para el Banco de Pruebas de Bombas Centrífugas

Rincón Esteban, Edward Armando | 2016-12

Las bombas centrifugas son máquinas que absorben energía mecánica y a su vez devuelven al fluido energía hidráulica, esta energía se ve representada en el caudal y la altura suministrada por la bomba; cuando se requiere un caudal especifico en algún sector industrial ya sea farmacéutico, alimenticio, entre otros, se hace necesario aplicar un controlador que se encargue de mantener la variable de interés en el punto deseado. Por lo tanto, en este estudio en particular se utilizó la herramienta IDENT€¡ ofrecida por el software Matlab® para realizar el modelo aproximado de la planta utilizando el método de identificación, seguidamente y con la ayuda del toolbox PID TUNNING se diseñó el controlador PID, que permitió corregir errores de estabilidad, disminuir las oscilaciones y mantener el caudal en la referencia establecida, respondiendo de manera adecuada a posibles perturbaciones presentes en el banco de pruebas, por último la implementación del controlador y la interfaz para el monitoreo se realizó en el software Labview®, empleando la DAQ 6009 para la adquisición y envió de los datos, en el análisis de los resultados se observó que el sistema mejora considerablemente al modificar los tiempos de activación de las bobinas del motor paso a paso.

Simulación de la cámara de combustión de una caldera pitotubular utilizando la herramienta computacional ansys

RODRIGUEZ JIMENEZ, FRANCYS MARCEL | 2017-12-30

En este artículo se analiza la reacción de combustión entre el combustible (ACPM) y comburente(AIRE) que ocurre al interior de la cámara de combustión de una caldera piro tubular empleando el software Ansys® y seleccionando el método fluent (CFD) [2], siendo el indicado para simular fluidos en procesos de combustión. Se realizó un estudio del comportamiento de la temperatura y presión a través de la longitud total de la cámara de combustión y a su vez las fracciones molares y másicas de los productos resultantes de la combustión CO2,O2, N2 Y H20. Los resultados de las variables fueron comparados con el desarrollo de un modelo matemático implementado en la herramienta Simulink®, teniendo en cuenta las mismas condiciones y el combustible ACPM.

Prediction of pressure drop during evaporation of R407C in horizontal tubes using artificial neural networks

Garcia, Juan Jose | 2018-01

This work presents a discussion on pressure drop of R-407C during two-phase flows, and the application of artificial neural network (ANN) to predict these pressure drops in a smooth copper tube, for 4.5 mm and 8.0 mm inner diameter. The ANN was trained using data from 127 experiments encountered in the literature. Diameter, mass flux, saturation pressure and local vapor quality were used as inputs, whereas the pressure drop was considered as output. The number of neurons and hidden layers were determined based on the accuracy of results. The trained ANN was able to estimate the experimental data with a MAPE (Mean Absolute Percentage Error) of 6.11%, and a correlation coefficient (R) of 0.999 for all data, using a configuration with 14 neurons in the hidden layer. The obtained results were within ±10% for 90% of all data, and ±30% for 99% of all data. Compared to the well established literature correlations for pressure drop, the ANN demonstrates how important this tool is to predict pressure drop accurately.

Diseño matemático de un evaporador coaxial en régimen transitorio trabajando con dióxido de carbono como refrigerante

Maldonado P´érez, Marlin Surely | 2019-03-07

En el presente estudio de investigación se desarrolló el diseño matemático de un evaporador coaxial en régimen transitorio en el cual se utilizó como refrigerante el dióxido de carbono. Teniendo en cuenta las características dominantes en este estudio para obtener un diseño adaptado a favorecer y dar rendimiento óptimo en este proceso. Para tal fin se desarrolló una metodología que se centra en el desarrollo de entradas y salidas del comportamiento del refrigerante en mención. Por lo tanto, podemos decir que se elaboró un algoritmo que se implementó con la herramienta “EES” y nos proporcionó un gran aporte para poder desarrollar el análisis e interpretación de los resultados obtenidos.

Estado del arte de las celdas de combustible

Rincón Castrillo, Erick Daniel | 2019-04

Las celdas de combustible han sido implementadas desde hace varias décadas, la NASA desde 1960 las ha usado en sus programas espaciales, sin embargo, no se le ha dado la importancia que esta tecnología debería tener al ser una opción ambientalista y eficiente en su conversión y aporte energético. Este trabajo presenta una conceptualización y revisión de la literatura de las pilas, células o celdas de combustible con el objetivo de comprender fácilmente su comportamiento para contribuir con su divulgación en Colombia. Los temas enunciados en este documento son la clasificación de estos dispositivos, permitiendo identificar las características y el principio de funcionamiento; también se realiza una revisión de diferentes proyectos y artículos que evidencian los avances y aplicaciones desde el área académica hasta la industria, los documentos examinados fueron 57, estas investigaciones realizadas cubren un periodo de tiempo desde el año 2004 hasta 2018.

Modelado y simulación de un sistema de enfriamiento para mantener la temperatura de trabajo de un dinamómetro hidráulico

Blanco Ojeda, Frank Wiliam | 2019-04

Este documento describe el procedimiento para el modelado y simulación de un sistema de enfriamiento para mantener la temperatura de trabajo de un dinamómetro hidráulico, este dispositivo es utilizado para la caracterización de motores de combustión interna en términos de velocidad, torque y potencia. Durante este proceso se aumenta la temperatura en el fluido de trabajo del dinamómetro hidráulico debido a la carga ejercida al motor de combustión de interna, dicho aumento de temperatura afecta el correcto funcionamiento del dinamómetro, por lo que se hace necesario emplear un sistema de enfriamiento, el cual es modelado e implementado en la herramienta Matlab-simulink® a través de las ecuaciones que rigen su comportamiento, por último se realizó la validación del modelo matemático a través de la comparación de datos experimentales, observando que el error fue de 4.6 %, obteniendo de esta forma una herramienta validada para el sistema de enfriamiento del dinamómetro hidráulico.

Modelado y simulación del comportamiento de velocidad de un dinamómetro hidráulico

Carrillo Pabón, Yeyner Alveiro | 2019-04

En este artículo se presenta la construcción y validación de un modelo matemático que describe el comportamiento dinámico de un dinamómetro hidráulico. Analizando el fluido de trabajo el modelo, tiene en consideración tres efectos encargados de absorber la energía del motor y transmitirla al estator del dinamómetro hidráulico. Estos efectos son la cantidad de movimiento, la fricción por turbulencia y la fricción por acciones viscosas. Con la finalidad de refinar el modelo matemático fueron modeladas las pérdidas de energía causadas por los accesorios del dinamómetro hidráulico como los sellos mecánicos y los rodamientos. El modelo matemático fue construido en el ambiente MatLab-Simulink. El comportamiento del dinamómetro fue validado por medio de una comparación con datos experimentales, observando que el error entre la curva simulada y los valores experimentales no fueron superiores al 3 %, obteniéndose así una herramienta validada para el estudio de proyectos de este tipo de dinamómetros.

Implementación del sistema eléctrico-electrónico y sistema de software de una máquina CNC

Rincón Castrillo, Erick Daniel | 2020-03-03

En este artículo se presenta el funcionamiento de un enrutador CNC controlado por un firmware (GRBL) gratuito de código abierto que se ejecuta en la tarjeta Arduino Uno R3, de esta manera se describen y justifican los componentes que hacen parte del sistema eléctrico-electrónico y los programas informáticos que constituyen el sistema de software para el mecanizado de placas de circuitos impresos. Las pruebas realizadas registraron un tiempo estimado de 21: 86 en minutos: segundos dividido en los tres procesos del grabado (caminos 13:12, orificios 6:48 y contorno 2:26 dados en minutos: segundos), estos valores pueden variar dependiendo las dimensiones de la PCB requerida, aun así, resulta ser más eficiente en calidad y tiempo comparado con el método convencional de atacado químico.

Modelo matemático de una cámara de combustión de una caldera pirotubular utilizando la herramienta matlab-simulink

fabra rivera, andrea del pilar | 2020-09-16

En este artículo se presenta la implementación del modelo matemático de la cámara de combustión de una caldera piro-tubular, por medio del planteamiento de los balances de masa, energía y estequiométrico. Estos balances fueron descritos por los componentes de entrada (aire y combustible) que se presentan en la zona de combustión, basados en el concepto de mantener la relación estequiométrica entre ellos, los cuales, fueron simulados a través de las herramientas computacionales como el ESS y Matlab®, con el fin de determinar el comportamiento de los gases de combustión dependiendo del tipo de reacción química presentada. Así mismo, fue determinado la cantidad de carbonos e hidrógenos que componen los combustibles de estudio (ACMP y Keroseno), igualmente los kmol/s que componen al aire, con el objetivo de analizar su oxidación y determinar la producción de y . Finalmente, se realizó la respectiva comparación analizando los valores de presión y temperatura en los tres tipos de combustión, estequiométrica, con presencia de inquemados y con exceso de aire. El planteamiento del modelo matemático fue aplicado para los dos tipos de combustibles de estudio.

Análisis del desempeño de la potencia y el torque de un motor diésel operando con mezclas de biodiésel de palma

Herrera Susa, Daniel Andrey | 2020-10-02

Contexto: Hay una tendencia en la sociedad moderna que se basa especialmente en el desarrollo de nuevos biocombustibles, direccionada específicamente hacia el campo de los motores de combustión interna, estableciéndose como punto central la pérdida de su rendimiento térmico. Este es uno de los principales retos, donde la investigación se dinamiza en forma compleja e importante. En este contexto,esta investigación fortalece este área del conocimiento y determina el comportamiento del desempeño de un motor monocilíndrico encendido por compresión con mezclas entre el diésel convencional y un biodiesel producido con técnicas innovadoras. Método: En este trabajo se realizó un análisis en un banco de pruebas para motores de combustión interna tipo Diésel, donde se caracterizó y se determinó la eficiencia del motor utilizando diésel y diferentes mezclas como la B2, B5, B10, B20, B50 y B100, el número determina el porcentaje de biodiésel en la mezcla. El biodiésel utilizado contó como base el aceite de palma africana y se obtuvo por medio de la tecnología de radiación por microondas. Estas pruebas fueron realizadas utilizando la norma SAE J1349. La toma de datos como potencia, torque, consumo de combustibles y temperatura indicaron el desempeño del motor, lo que a su vez determinó los efectos de los diferentes combustibles en estudio. Resultados: Al desarrollar las pruebas y realizar su análisis se evidenció que para todas las mezclas analizadas, la combustión ocurrió sin complicaciones; además de esto, al incrementar el porcentaje de biocombustible en la mezcla, el consumo de combustible reportó aumentos mayores o iguales al 20% del consumo de combustible, así como pérdidas de potencia en el rango del 40 %. Por lo tanto, el uso tecnología con microondas se mostró más eficiente para su producción. Conclusiones: Con la metodología aplicada, se determinó que, para la mezcla B20, los valores de la potencia fueron los más estables en términos de rendimiento térmico. En el contexto del comparativo de los combustibles patrón, diésel colombiano y venezolano, sometidos bajos las mismas condiciones de operación, se obtuvo que el combustible tipo diésel venezolano presenta mejores características de rendimiento en cuanto a su potencia, torque y estabilidad térmica. Con respecto al consumo específico del combustible obtenido, se observa el aumento con mayor porcentaje de mezcla de biodiésel, esto directamente proporcional a la pérdida de potencia.

Determinación de la emisividad de llama y el calor de radiación por combustión en el hogar de una caldera

Rubio Ramirez, Cristian Ricardo | 2016-06-12

El calor de radiación depende de la emisividad del cuerpo y de la temperatura a la que éste se encuentra. En el caso de los productos que se generan por combustibles líquidos, se considera la emisividad luminosa, causada por la flama, y la emisividad no luminosa, producida por los gases. Se establece una comparación entre el cálculo de la emisividad no luminosa descrita por Michael Modest en su libro Radiative heat transfer y los cálculos propuestos por Prabir Basu, Cen Kefa y Louis Jestin, en su libro Boilers and burnes, design and theory. Además, se contrasta el total de la energía de radiación calculada por ambos métodos.

Modelo matemático de la transferencia de calor en el hogar de una caldera pirotubular

Rubio Ramirez, Cristian Ricardo | 2016-12-30

El tubo principal de una caldera denominado hogar, cumple la función de aprovechar la energía liberada por el combustible para efectos de evaporar el agua. Se varía el exceso de aire para observar los cambios en la cantidad de transferencia de calor. Para el estudio se utiliza el software EES.