DSpace Comunidad: Tesis de la Maestría en Ingeniería Mecánica (FIM)Tesis de la Maestría en Ingeniería Mecánica (FIM)http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/165192024-03-29T11:38:52Z2024-03-29T11:38:52ZExfoliación mecánica de grafito en Vórtices de Taylor y su aplicación en electrodos de dióxido de titanio modificados con grafenoEscobar Ortiz, Jorge Ismaelhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/213732021-02-11T17:15:42Z2019-05-27T00:00:00ZTítulo: Exfoliación mecánica de grafito en Vórtices de Taylor y su aplicación en electrodos de dióxido de titanio modificados con grafeno
Autor: Escobar Ortiz, Jorge Ismael
Resumen: This research project shows a development of a methodology to obtain graphene by mechanical exfoliation of graphite in powder. This new methodology presents several advantages comparing with the conventional processes such as low production cost in laboratory, and it is less harmful to the environment. We obtained an adequate mixture of graphite powder, water, and an additive (Tween 80) that increases the viscosity of the solution and generates a toroidal flow (Taylor–Couette flow) which makes a sharp effort over the graphite. This effect was obtained through a mechanical device composed of two concentric and coaxial cylinders in which one of them rotates. As the speed increases, the torque increases rapidly and produces a sharp esforce between two contiguous vortices of Taylor-Couette flow. This force breaks the weak layers of graphite obtaining graphene. It was evaluated the quantity, quality, size, and morphology of the obtened graphene. The results gotten by UV-VIS and RAMAN showed the amount, morphology, and number of layers of the material obtained by exfoliation. With these results we were able to conclude that final product was better quality that the one generated by electrochemical exofoliation.
Descripción: Esta investigación pretende desarrollar una metodología para la obtención de grafeno por medio de exfoliación mecánica de grafito en polvo.
Se estableció este método debido a que presenta ciertas ventajas, como es su costo de producción a escala laboratorio como también que es menos nocivo con el medio ambiente. El método radica en obtener una mezcla adecuada de grafito en polvo, agua y un aditivo (tween 80) que permite el aumento de la viscosidad de la solución, de manera que al generar un flujo toroidal se produzca un esfuerzo cortante en el grafito. Para esto se construyó un dispositivo compuesto por dos cilindros concéntricos, uno de los cuales rota. Se genera un esfuerzo de corte entre dos vórtices contiguos de flujo toroidal, rompiendo las capas débiles de grafito, para la obtención de grafeno.
Se evaluó la cantidad, calidad, del grafeno obtenido. Los resultados que se obtuvieron en el UV-VIS y RAMAN, determinaron, la cantidad, y el número de capas del material obtenido por medio de este proceso de exfoliación. Lo que indicó que el material producido es de mejor calidad que el generado con un proceso de exfoliación electroquímica.2019-05-27T00:00:00ZEstudio de la influencia de la incorporación de arenas ferrosas como parte del fundente utilizado en el proceso de soldadura por arco sumergido sobre las propiedades mecánicas y microestructura de juntas soldadas de acero ASTM A572Acuña Rivera, Marcela Estefaníahttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/201082019-04-08T11:15:01Z2019-02-26T00:00:00ZTítulo: Estudio de la influencia de la incorporación de arenas ferrosas como parte del fundente utilizado en el proceso de soldadura por arco sumergido sobre las propiedades mecánicas y microestructura de juntas soldadas de acero ASTM A572
Autor: Acuña Rivera, Marcela Estefanía
Resumen: This experimental study establishes the influence of replacing part of the flux used in SAW process with ferruginous sand, over, the mechanical properties and microstructure of the weld metal. The aim of this study is to determine the feasibility of incorporating raw ferruginous sand to obtain a welded joint of ASTM A572 steel with comparable properties to one obtained using commercial flux. Weld beads (along the joints) were made using neutral flux, incorporating sand in weight ratios between 0,1 and 0,3. Ultimate tensile strength, toughness, and bending behavior of the welded joints was characterized. Additionally, micrographic analysis and measurements of microhardness on weld metal were performed. The chemical composition of the weld metal samples was analyzed using optical emission spectrometry to verify the variation of alloying elements. The results show that the amount of manganese and silicon is reduced, leading to the formation of nucleate structures different to acicular ferrite. The bending behavior of welded joints obtained when the weight ratio is 0,1 remains unchanged, however, the tensile strength, yielding point, and the percentage of elongation decreases due to the presence of porosity, as a result of the oxygen released from the minerals contained in sand during the process.
Descripción: Este estudio experimental establece la influencia al reemplazar parte del fundente del proceso SAW con arenas ferrosas sobre las propiedades mecánicas y microestructurales del metal de soldadura. El principal objetivo es determinar la factibilidad de incorporar arena ferrosa sin procesar al fundente para obtener una junta soldada de acero ASTM A572 con propiedades comparables a una obtenida usando un fundente comercial. Se utilizó fundente neutro y relaciones en peso entre 0,1 y 0,3 para incorporar la arena. Las propiedades mecánicas de las juntas fueron caracterizadas. Se desarrolló el análisis microestructural y medición de microdureza en el metal de soldadura. Se realizó el análisis de composición química por espectrometría AES para establecer la variación de los elementos de aleación. Los resultados muestran que la cantidad de manganeso y silicio se reducen, lo cual conduce a formar estructuras diferentes a la ferrita acicular. Se determina que ante cargas de flexión el comportamiento de la junta obtenida con una relación en peso de 0,1 permanece invariable, pero, la resistencia a la tracción, el límite de fluencia y el porcentaje de elongación se ven comprometidos por la presencia de porosidades atribuidas al oxígeno proveniente de los minerales contenidos en la arena durante la soldadura.2019-02-26T00:00:00ZSelección del tren motriz adecuado para vehículos recolectores de residuos para la ciudad de QuitoMármol Ruiz, Giovanny Franciscohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/189302019-04-07T13:18:48Z2017-11-17T00:00:00ZTítulo: Selección del tren motriz adecuado para vehículos recolectores de residuos para la ciudad de Quito
Autor: Mármol Ruiz, Giovanny Francisco
Resumen: The propose of the present investigation is describe the correct methodology for the selection of powertrain of trucks, as engine, gear box, clutch for Public Institutions such as; Decentralized Autonomous Governments (GADs), for Institutions that required the public purchasing processes trough terms of reference (TDRs), company of transportation who will be able to clearly specify their requirements and implement this valuable selection. A brief summary of basic powertrain concepts will be carried out, the purpose of each element will be identified, the forces acting on the vehicle movement in addition to the characteristics necessary for the vehicle to be kept in motion will be analyzed. Will present the form of calculation of the transmission ratios, conical torque ratio, external elements involved in the movement such as: aerodynamic force, inertia force, friction force, we make a quickly resume of every element, we make an analysis of every force who interfere with the vehicle move as, Aerodynamic force, Inertial force, Friction force. In order to create a correct way to select a powertrain.
Descripción: La presente investigación tiene como objetivo crear una correcta metodología para la selección del tren motriz de los vehículos, para instituciones del estado como; Gobiernos Autónomos Descentralizados (GADS, por sus siglas en español), procesos de compras públicas (a través de términos de referencias, TDR), empresas de transporte de carga y pasajeros, quienes podrán especificar claramente sus requerimientos y poner en práctica esta valiosa herramienta de selección. Se realizará un breve resumen de conceptos básicos del tren motriz, se identificará cuál es el propósito de cada elemento, se analizará las fuerzas que actúan en el movimiento del vehículo además de las características que son necesarias para que el vehículo puede mantenerse en movimiento, se presentará la forma de cálculo de las relaciones de transmisión, relación de par cónico, elementos externos que intervienen en el movimiento como son: fuerza aerodinámica, fuerza de inercia, fuerza de rozamiento, finalmente se detallará los parámetros que son necesarios para una correcta selección del tren motriz.2017-11-17T00:00:00ZSíntesis de partículas nanométricas y submicrométricas de dióxido de titanio (TiO2) para la formación de películas nanoestructuradasBaño Morales, Daysi Alexandrahttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/175932019-04-07T13:41:02Z2017-08-03T00:00:00ZTítulo: Síntesis de partículas nanométricas y submicrométricas de dióxido de titanio (TiO2) para la formación de películas nanoestructuradas
Autor: Baño Morales, Daysi Alexandra
Resumen: An important application of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles is in solar cells, especially in dye-sensitized (DSSC), where TiO2 forms a film that carries the electrons generated by the dye. The intermediate layer must be a film sufficiently porous to come into contact with the pigment and will depend on the ratio of polyethylene glycol /TiO2 in the film. The nanometric and submicron particles of TiO2 were synthesized by the sol-gel method, while the screen printing pastes were made by mixing the particles with polyethylene glycol, water, α-terpineol and acetic acid. The characterization of the particles consisted in the determination of the size and the crystalline structure of the particles of TiO2, while the characterization of the porous TiO2 film consisted of the determination of the morphological characteristics, crystalline structure, absorbance capacity, adhesion of the film to the substrate and the thickness of the deposited layers. The TiO2 films obtained showed high porosity, absence of cracks and cracking, good adhesion and high resistance to current flow.
Descripción: Una aplicación importante de las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) es en celdas solares, especialmente en las sensibilizadas por colorantes (DSSC), donde el TiO2 forma una película que transporta los electrones generados por el pigmento. Esta película debe ser lo suficientemente porosa para que entre en contacto con el pigmento, característica que depende de la relación de polietilenglicol/TiO2 en la película. Las partículas nanométricas y submicrométricas de TiO2 se sintetizaron por el método sol-gel, en tanto que, las pastas de serigrafía se elaboraron mezclando las partículas con polietilenglicol, agua, α-terpineol y ácido acético. La caracterización de las partículas consistió en la determinación del tamaño y de la estructura cristalina de las partículas de TiO2, mientras que la caracterización de la película porosa de TiO2 consistió en la determinación de las características morfológicas, estructura cristalina, capacidad de absorbancia, adherencia de la película al sustrato y el espesor de las capas depositadas. Las películas de TiO2 obtenidas presentaron alta porosidad, ausencia de fisuras y agrietamiento, una buena adherencia y alta resistencia al paso de corriente.2017-08-03T00:00:00ZAnálisis del comportamiento del cuello en el efecto latigazo por medio de elementos finitos para obtener los puntos críticos de lesión por medio del análisis dinámico y de fuerzas generadasMoreno Maza, Geovanny Alfonsohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/175822019-04-08T03:46:20Z2017-08-03T00:00:00ZTítulo: Análisis del comportamiento del cuello en el efecto latigazo por medio de elementos finitos para obtener los puntos críticos de lesión por medio del análisis dinámico y de fuerzas generadas
Autor: Moreno Maza, Geovanny Alfonso
Resumen: The model seen in the study takes into account ligaments, vertebrae, intervertebral discs of each vertebra and the movement restrictions that exist between each of them. To be able to carry out the study by Finite Elements, a CAD drawing file must be as close as possible to the reality, the drawing is validated from the tomography analysis, it obtained 0.31 mm as the maximum value that indicates that the CAD file has a good approximation with the tomography. There are restrictions that may be mentioned, for example, the restriction of movement in the sagittal plane of the head with the first vertebra C1, and this with the axis or C2 and an additional restriction that is not so true in which the vertebra C7 does not present movement. The values of force obtained from the simulation as can be observed in the document present an error of 29.87% for the analysis of the intervertebral disc that is the vertebra C2 and C3, for the C3 and C4 an error of 13.5% is presented, for the C4 and C5 presents an error of 12.14%, for C5 and C6 an error of 23% The values with which the validation of the results obtained in the study has been made.
Descripción: En el modelo considerado en el estudio se toma en cuenta ligamentos, vertebras, los discos intervertebrales de cada vertebra y las restricciones de movimiento que hay entre cada una de ellas. Para poder realizar el estudio por medio de Elementos Finitos se debe tener un archivo de dibujo CAD lo más aproximado a la realidad, se hace la validación del dibujo a partir del análisis de una tomografía, de la cual se toman valores de dimensiones teniendo una variación de 0,31 mm como valor máximo lo cual indica que el archivo CAD tiene una buena aproximación con la tomografía, es decir con los valores reales. Hay ciertas restricciones que cabe mencionar como por ejemplo la restricción de movimiento en el plano sagital de la cabeza con la primera vertebra C1, y ésta con el axis o C2 y una restricción adicional que no es tan verdadera en la que la vértebra C7 no presenta movimiento. Los valores de la simulación como se puede observar en el documento presentan un error de 29.87 % para el análisis del disco intervertebral que se encuentra la vértebra C2 y C3, para la C3 y C4 se presenta un error de 13.5 %, para la C4 y C5 se presenta un error de 12.14 %, para la C5 y C6 se presenta un error de 23 % con respecto a valores experimentales.2017-08-03T00:00:00ZCaracterización de los parámetros de combustión del equipo TVCC instalado en el Laboratorio de Termodinámica de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica NacionalGranja Oramas, María VictoriaPoveda Calderón, Ricardo Andréshttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/175572019-04-07T13:44:06Z2017-08-02T00:00:00ZTítulo: Caracterización de los parámetros de combustión del equipo TVCC instalado en el Laboratorio de Termodinámica de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica Nacional
Autor: Granja Oramas, María Victoria; Poveda Calderón, Ricardo Andrés
Resumen: The aim of this work is to characterize the combustion parameters of the Edibon TVCC combustion chamber installed in the Thermodynamics Laboratory of Escuela Politécnica Nacional, using flame image processing. For this purpose, experimental data was obtained under different operating conditions, using LPG and diesel as fuels. The operating conditions were modified regulating the air admission to the burner with an inlet damper. For each operating condition, experimental data was obtained using the following equipment: a gas analyzer, an opacimeter and a digital camera. Combustion parameters such as: air-excess, efficiency, composition of the combustion gases were obtained with the gas analyzer. The opacimeter was used to determine the opacity of the exhaust gases in the chimney; and the camera was used to capture images of the flame, which were then processed and analyzed using Python programming. With the obtained data, characteristic curves were developed to describe the equipment behavior as a function of the percentage of air-excess in the combustion process. In addition, a statistical model was used to develop an equation that enables the prediction of the percentage of air-excess in a LPG combustion process using flame image processing.
Descripción: El presente estudio tiene por objetivo caracterizar los parámetros de combustión de la cámara de combustión Edibon TVCC del Laboratorio de Termodinámica, mediante procesamiento de imágenes de la llama. Para esto, se obtuvieron datos experimentales bajo diferentes condiciones de operación del equipo, trabajando tanto con diésel como con GLP. Para cambiar las condiciones de operación del equipo se varió la apertura de la válvula de admisión de aire del quemador. Es decir, la variable independiente que fue controlada en el presente estudio fue el porcentaje de exceso de aire. Para cada una de las condiciones de operación se realizó la toma de datos experimentales empleando un analizador de gases y una cámara fotográfica. El analizador de gases permitió obtener parámetros de la combustión como: exceso de aire, eficiencia y composición de los gases de combustión. La cámara fotográfica se utilizó para capturar imágenes de la llama, que posteriormente fueron procesadas y analizadas utilizando programación en Python. Con los datos obtenidos se elaboraron curvas características. Adicionalmente, mediante análisis estadístico se obtuvo un modelo que permite predecir el porcentaje de exceso de aire en un proceso de combustión con GLP utilizando únicamente una fotografía de la llama obtenida.2017-08-02T00:00:00ZObtención y tratamiento digital de imágenes de la huella de contacto neumático – calzada para evaluar las condiciones físicas de los neumáticos en vehículos de tracción delanteraArauz Estrella, Gustavo DavidLlumiquinga Chingay, Ángel Heribertohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/172272019-04-08T04:27:36Z2017-04-10T00:00:00ZTítulo: Obtención y tratamiento digital de imágenes de la huella de contacto neumático – calzada para evaluar las condiciones físicas de los neumáticos en vehículos de tracción delantera
Autor: Arauz Estrella, Gustavo David; Llumiquinga Chingay, Ángel Heriberto
Resumen: The development of this research work born under the need to expand the content of a topic of vital importance such as the tire footprint, from this, along with the contact pressure distribution, it is possible to determine the tire´s behavior, their wear and their influence on the vehicle´s handling, these parameters can´t be obtained directly cause the tire is in contact with the ground. For this a simple equipment capable of obtaining a clear image of the study tire in real time was constructed when the vehicle is stopped. Tests were carried out on three types of tires and images of the tire were obtained at different inflation pressures and with different wear on its tread. Then, from these images, a computer program was developed for its digital treatment to determine parameters of tire operation, contact area, wear type and pressure distribution in the footprint. The results obtained meet the objective of the research since the images obtained were clear and the computer program shows results similar to those obtained manually and to results of previous studies done by the tire manufacturers.
Descripción: El desarrollo del presente trabajo de investigación nace bajo la necesidad de ampliar el contenido de un tema de vital importancia como es la huella del neumático, a partir de esta, se puede determinar el comportamiento del neumático, su desgaste y su influencia en el manejo del vehículo, estos parámetros no se pueden obtener a simple vista ya que el neumático está en contacto con el suelo. Para esto se construyó un equipo sencillo capaz de obtener una imagen clara del neumático de estudio en tiempo real cuando el vehículo se encuentra detenido. Se realizaron pruebas con tres tipos de neumáticos existentes en el mercado nacional y se obtuvieron imágenes de la huella a distintas presiones de inflado y con distinto desgaste en su banda de rodadura. Luego, a partir de estas imágenes se desarrolló un programa computacional para su tratamiento digital y así determinar parámetros de funcionamiento del neumático, área real de contacto, tipo de desgaste, alineación y distribución de presiones en la huella. Los resultados obtenidos cumplen con el objetivo del trabajo ya que las imágenes obtenidas fueron claras y el programa computacional muestra resultados similares a los obtenidos de forma manual y a resultados de estudios previos hechos por los mismos fabricantes de neumáticos.2017-04-10T00:00:00ZDesarrollo de ciclos de conducción en ciudad, carretera y combinado para evaluar el rendimiento real del combustible de un vehículo con motor de ciclo Otto en el Distrito Metropolitano De QuitoQuinchimbla Pisuña, Freddy EduardoSolís Santamaría, Javier Miltonhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/170002019-04-08T01:27:37Z2017-01-10T00:00:00ZTítulo: Desarrollo de ciclos de conducción en ciudad, carretera y combinado para evaluar el rendimiento real del combustible de un vehículo con motor de ciclo Otto en el Distrito Metropolitano De Quito
Autor: Quinchimbla Pisuña, Freddy Eduardo; Solís Santamaría, Javier Milton
Resumen: This paper proposes the development of driving cycles for obtaining real values of fuel consumption in the Metropolitan District of Quito. The vehicle used was instrumented with a global positioning system and a canister in order to systematically navigate a set of previously selected tracks and to obtain information about distance travelled, travel time, average speed, among others; this information was processed through statistical analysis by the minimization of weighted averages, resulting in representative cycles for the Metropolitan District of Quito. The driving cycles obtained were validated by tests in three real scenarios with different traffic conditions, proving to be statistically repeatable and reproducible, as well as having a high reliability of 99.7% of the measurements taken during each procedure. The results show that city fuel consumption is higher (20,84 MPG), compared to the combined cycle (24,08 MPG) and the extra urban cycle (31,26 MPG). On the other hand, to carry out this study a comparison was performed between the fuel consumption obtained in the cycles of the Metropolitan District of Quito and those indicated by the vehicle manufacturer, resulting in marked differences between the two. On average, the values of the Metropolitan District of Quito cycles are greater in a 36 %.
Descripción: En este trabajo se propone desarrollar ciclos de conducción para obtener valores reales de consumo de combustible en el Distrito Metropolitano de Quito. El vehículo utilizado fue instrumentado con un sistema de posicionamiento global y un canister con el fin de recorrer en forma sistemática un conjunto de vías previamente seleccionadas y obtener información de distancia recorrida, tiempo de recorrido, velocidad promedio, entre otros; estos datos fueron procesados mediante un análisis estadístico por minimización de promedios ponderados, obteniendo como resultado los ciclos representativos para el D.M.Q. Los ciclos de conducción obtenidos fueron validados mediante pruebas en tres escenarios reales con diferentes condiciones de tráfico, demostrando ser estadísticamente repetible y reproducible, además de tener una alta confiabilidad del 99,7% de las mediciones obtenidas en cada procedimiento. Los resultados muestran que el consumo en ciudad es mayor (11,287 L/100 km), en comparación con el ciclo combinado (9,769 L/100 km) y el ciclo carretera (7,524 L/100 km). Por otra parte, para realizar este estudio se desarrolló una comparación del consumo de combustible obtenido en los ciclos D.M.Q y los indicados por el fabricante del vehículo, obteniendo como resultado diferencias marcadas entre ambos, en promedio los valores de los ciclos D.M.Q son mayores en 36 %.2017-01-10T00:00:00ZModelado matemático y simulación de la transferencia de calor en un lecho fijo para el núcleo del reactor nuclear “Fixed bed nuclear reactor (FBNR)”Almachi Nacimba, Juan CarlosMontenegro Villarreal, Jessica Alexandrahttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/169982019-04-08T01:30:48Z2017-01-05T00:00:00ZTítulo: Modelado matemático y simulación de la transferencia de calor en un lecho fijo para el núcleo del reactor nuclear “Fixed bed nuclear reactor (FBNR)”
Autor: Almachi Nacimba, Juan Carlos; Montenegro Villarreal, Jessica Alexandra
Resumen: The FBNR reactor constitutes an innovative reactor that bases its operation on this type of structure. Within the study of fixed beds it is important to define the minimum refrigerant flow, the configuration of the fuel elements that make up the bed, the pressure profile in the bed, the profile of the temperature of the coolant and the fuel elements, the parameters. It is of relevant importance to ensure that the thermal limitations of the materials involved in the core and fuel are not exceeded. In order to determine the parameters required for a steady state, a computational bed model was developed in the Comsol Multiphysics software, and Heat combined heat transfer and flow and transfer modules were used. The results of the simulation were validated using a comparison with the data of the theoretical model of heat transfer, which is based on a balance of energy in the bed when considering the fuel spheres as a source of energy generation. A BCC structure was obtained as the best bed configuration, since under this safe operating conditions the optimum refrigerant flow velocity was 0.6 m/s. The selection was made based on the comparative analysis of parameters and due to the ease of construction.
Descripción: Un reactor nuclear tiene como finalidad generar energía térmica, a partir del uso de un medio refrigerante circulando por el combustible nuclear que presenta generación interna de calor. El reactor FBNR fundamenta su funcionamiento en la configuración de lecho fijo, para el combustible nuclear. Dentro del estudio de los lechos fijos es de relevancia definir parámetros técnicos importantes como el flujo mínimo de refrigerante, la configuración de los elementos combustibles que constituyen el lecho, el perfil de presión en el lecho, el perfil de temperatura del fluido refrigerante y el perfil de temperatura de la esfera combustible, los parámetros mencionados son de relevante importancia para asegurar que las limitaciones térmicas de los materiales involucrados en el núcleo y combustible no sean superadas. Con el fin de determinar dichos parámetros para un estado estacionario, se desarrolló un modelo 3D CAD, que posteriormente fue examinado con el software Comsol Multiphysics, utilizando los módulos de Heat Transfer y Conjugated Heat Transfer and Flow, se estableció el modelo matemático de la transferencia de calor, el cual se basó en un balance de energía en el lecho al considerar a las esferas combustibles como fuente de generación de energía. Se obtuvo a la estructura BCC como mejor configuración del lecho, la velocidad óptima de circulación del refrigerante fue 0.6 m/s, su selección se la realizó basándose en el análisis comparativo de parámetros y debido a la facilidad de construcción.2017-01-05T00:00:00ZModelado, simulación y optimización de la producción de hidrógeno en un electrolizador a partir de vapor sobrecalentado de agua mediante la herramienta Labview de National InstrumentsSimbaña Guañuna, Julián Albertohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/169542019-04-08T00:59:27Z2016-11-15T00:00:00ZTítulo: Modelado, simulación y optimización de la producción de hidrógeno en un electrolizador a partir de vapor sobrecalentado de agua mediante la herramienta Labview de National Instruments
Autor: Simbaña Guañuna, Julián Alberto
Resumen: The aim of this paper is to obtain a system to simulate and optimize variables and parameters involved in the production of hydrogen in an electrolyzer through overheated water steam. The study is based on impedance spectroscopy. It allows to understand the physical phenomena because of the electrolysis process by using mathematical models. The hydrogen production process is represented by an electrical circuit for optimization. This circuit establishes a direct relationship between the current generated in the circuit and the hydrogen flow rate using Faraday's law. The mathematical model is obtained from the equivalent circuit, and it allows a connection of the variables that affect the process, such as temperature, area, voltage, frequency, etc. The simulation was performed to design electrolysis equipment to ensure an efficient and economical production of hydrogen, getting and storing relevant information for further analysis by the National Instruments LabVIEW.
Descripción: Esta investigación pretende obtener un sistema que permita simular y optimizar variables que intervienen en la producción de hidrógeno en un electrolizador a partir de vapor sobrecalentado de agua. El estudio se basa en la espectroscopia de impedancias, que nos permite interpretar los fenómenos físicos que se producen en el proceso de electrólisis mediante modelos matemáticos. Para la optimización se representa el proceso de producción de hidrógeno mediante un circuito eléctrico. Este circuito eléctrico relaciona directamente la corriente generada en él con el caudal de hidrógeno, mediante la ley de Faraday. El modelo matemático que se obtiene del circuito eléctrico equivalente, permite establecer una relación de las variables que inciden en la producción de hidrógeno, como son la temperatura, área, voltaje, frecuencia, etc. Se realiza una simulación para diseñar equipos de electrólisis que garanticen una producción eficiente y económica de hidrógeno, adquiriendo y almacenando información relevante para su posterior análisis, mediante la herramienta LabVIEW de National Instruments. En la actualidad, uno de los objetivos de la producción de energía de hidrógeno es optimizar los sistemas de control y diseño, para aligerar las tareas de mando, diseño y supervisión mediante modelos aproximados y herramientas de visualización que permitan efectivizar el proceso de optimización y control.2016-11-15T00:00:00ZInfluencia del tamaño de las discontinuidades en las propiedades mecánicas de las uniones soldadas bajo la Norma API 1104Castro Revelo, Jonathan FernandoSerrano Aguiar, Carlos Oswaldohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/168962019-04-08T04:22:53Z2016-11-16T00:00:00ZTítulo: Influencia del tamaño de las discontinuidades en las propiedades mecánicas de las uniones soldadas bajo la Norma API 1104
Autor: Castro Revelo, Jonathan Fernando; Serrano Aguiar, Carlos Oswaldo
Resumen: In this research, the effect of discontinuities mentioned in the API 1104 standard about the mechanical properties of standard test pieces were evaluated. For this purpose, test specimens were obtained with different sizes of defects and those were characterized with the API1104 standard. The obtaining of various defects was performed by metallic inclusions, non-metallic inclusions or machining, depending on the type of discontinuities. The dimensions of external discontinuities were checked by visual inspection, while internal defects were checked through industrial radiography. Due to the difficulty in manufacturing certain sizes of discontinuities, the analysis was completed using simulations with ANSYS 16.1 software. The simulation results were validated with the data obtained from the mechanical tests of standard test specimens. From this comparison, errors of less than 5% were obtained in all cases. From the results obtained it is seen that all sizes of defects have an inversely proportional behavior compared to the tensile strength. According to the API 1104 standard, the most critical defects are the cracks, and the present research confirms that. Following the cracks, in order of criticality we have the inadequate penetration, elongated slag inclusion, incomplete fusion and incomplete fusion due cold lap. Subsequently, the isolated slag inclusions are in conjunction with the pores. Then, the inadequate cross penetration with the undercutting. And finally, the rest of discontinuities as inadequate penetration due high-low, internal concavity and burn-trough.
Descripción: En la presente investigación se evalúa el efecto que tienen las discontinuidades mencionadas en la norma API 1104 sobre las propiedades mecánicas de probetas normalizadas. Para ello se obtuvieron probetas con diferentes tamaños de defectos y se caracterizaron bajo la norma API1104. La obtención de los distintos defectos se realizó mediante inclusiones metálicas, no metálicas o por desbaste mecánico, dependiendo del tipo de discontinuidades. Las dimensiones de las discontinuidades externas fueron verificadas mediante la inspección visual, mientras que, los defectos internos fueron verificados con radiografía industrial. Debido a la dificultad para la fabricación de ciertos tamaños de las discontinuidades, se completó el análisis mediante el uso de simulaciones con la ayuda del software ANSYS 16.1. Los resultados de la simulación fueron validados con los datos obtenidos en los ensayos mecánicos de las probetas normalizadas. De dicha comparación se obtuvieron errores menores al 5% en todos los casos. De los resultados obtenidos se aprecia que todos los tamaños de los defectos tienen un comportamiento inversamente proporcional en comparación con la resistencia a la tracción. Según la norma API 1104, los defectos más críticos son las fisuras, en el presente estudio se ratifica esto. Seguido de las fisuras, en orden de criticidad tenemos la falta de penetración, inclusión de escoria alargada, falta de fusión y falta de fusión por junta fría. Posteriormente, se tienen las inclusiones de escoria aisladas conjuntamente con los poros. Luego la falta de penetración interna con las mordeduras. Y, finalmente, el resto de discontinuidades como falta de penetración por desalineamiento, concavidad interna y quemones.2016-11-16T00:00:00ZEvaluación del comportamiento y emisiones en un motor de combustión interna utilizando una mezcla Diésel-QuerosenoEugenio Pilliza, Cristian IvanMontalvo Márquez, Francisco Javierhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/167852019-04-08T04:01:34Z2016-10-12T00:00:00ZTítulo: Evaluación del comportamiento y emisiones en un motor de combustión interna utilizando una mezcla Diésel-Queroseno
Autor: Eugenio Pilliza, Cristian Ivan; Montalvo Márquez, Francisco Javier
Resumen: That research experimentally assesses the effect on performance and emissions of a compression ignition engine using the mixture of diesel with kerosene. Taking advantage of the miscibility between these two fuel, were performed blends in volumetric proportions of 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% of kerosene in diesel, identified as D5K, D10K, D15K, D20K, D25K and D30K respectively. To characterize the two fuels and their six mixtures were measured their physicochemical properties in a laboratory guided by a set of norms. To determine the change in the mechanical performance of the vehicle were performed dynamic tests of torque and power based in the norm SAE J-1349 in the chassis dynamometer LPS 3000. While, to assess the effect in the emissions of the polluting gases, were performed static tests of opacity and particulate matter PM2.5 established by the NTE INEN 2202 standard. As experimental result, it was determined that mixtures can be made until a concentration D20K without modifying the fuel supply system and that all mixtures with kerosene allowed reduce the level of opacity and concentration of particulate matter PM2.5, while power and the torque decreases in smaller percentage.
Descripción: La presente investigación evalúa experimentalmente el efecto en el comportamiento y las emisiones de un motor de encendido por compresión al utilizar como combustible la mezcla diésel-queroseno. Aprovechando la miscibilidad entre estos dos combustibles, se realizan mezclas en proporciones volumétricas al 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% de queroseno en diésel, identificadas como D5K, D10K, D15K, D20K, D25K y D30K respectivamente. Para caracterizar los dos carburantes y sus seis mezclas, se miden sus propiedades físico-químicas mediante pruebas de laboratorio normalizados por un conjunto de normas. Para determinar el cambio en las prestaciones mecánicas del vehículo se realizaron pruebas dinámicas de torque y potencia en base a la norma SAE J-1349 en el dinamómetro de chasis LPS 3000. Mientras que, para evaluar el efecto en las emisiones de gases contaminantes, se efectúan pruebas estáticas de opacidad y material particulado MP2.5 establecidas por la norma NTE INEN 2202. Como resultado experimental se determinó que se pueden realizar mezclas hasta una concentración D20K sin necesidad de modificar el sistema de alimentación de combustible y todas las mezclas con queroseno reducen el nivel de opacidad y la concentración de material particulado MP2.5, mientras que la potencia y el torque disminuyen en menor porcentaje.2016-10-12T00:00:00ZDiseño y control automático de una vivienda social sostenible que utilice el hidrógeno como vector energético, generado a partir del aprovechamiento de recursos renovablesDuque Orozco, MauricioLlulluna Llumiquinga, Fredy Rafaelhttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/167812019-04-07T14:04:39Z2016-10-26T00:00:00ZTítulo: Diseño y control automático de una vivienda social sostenible que utilice el hidrógeno como vector energético, generado a partir del aprovechamiento de recursos renovables
Autor: Duque Orozco, Mauricio; Llulluna Llumiquinga, Fredy Rafael
Resumen: The National Government has made great efforts to carry out the project of diversification of the energy matrix, due to pollution and the high fiscal costs it entails; Therefore, the design and automatic control of a sustainable social housing that use hydrogen as an energy vector, generated from the exploitation of renewable resources is proposed. To do this, first a convenient geographical location of housing, the number of people that must be addressed, the average energy consumption and how it should be shaped the renewable energy system (solar or wind) and the storage system was established energy (hydrogen fuel cells or batteries for stationary systems). With the help of software HOMER Energy it was determined that the best option is a home with a solar power system with a battery storage system. Once defined the energy configuration of housing design and control platform for sustainable social housing was conducted in order to monitor and control variables such power.
Descripción: El Gobierno Nacional ha realizado un gran esfuerzo para llevar a cabo el proyecto de diversificación de la matriz energética, debido a la contaminación y a los altos costos fiscales que ésta implica; por lo anterior, se propone el diseño y control automático de una plataforma para una vivienda social sostenible que utilice el hidrógeno como vector energético, generado a partir del aprovechamiento de recursos renovables. Para ello, primero se estableció una ubicación geográfica conveniente para la vivienda (tomando en cuenta la radiación solar y recurso eólico), el número de personas a la que debe estar dirigida, el consumo energético promedio y cómo debe estar conformado el sistema de energía renovable (solar o eólico), el sistema de almacenamiento de energía (pilas de combustible de hidrógeno o baterías para sistemas estacionarios). Con la ayuda del software HOMER Energy se determinó que la mejor opción es una vivienda con un sistema de energía solar y con un sistema de almacenamiento por medio de baterías. Una vez definida la configuración energética de la vivienda se realizó el diseño y control de la plataforma de control para la vivienda social sostenible, con el fin de monitorear y controlar las variables de índole eléctrico.2016-10-26T00:00:00ZDiseño, modelación y simulación de un sistema de impresión 3d basado en sistemas de cadena cinemática cerrada con 4 grados de libertad tipo deltaChang Herrera, Andrés Nikolashttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/167792019-04-07T14:04:33Z2016-08-31T00:00:00ZTítulo: Diseño, modelación y simulación de un sistema de impresión 3d basado en sistemas de cadena cinemática cerrada con 4 grados de libertad tipo delta
Autor: Chang Herrera, Andrés Nikolas
Resumen: This work proposes an innovating 3D printing system based in closed kinematic chains of 4 degrees of freedom inspired in the Delta robot.Within this work, the system modeling could be found with all the equations of position, velocity and acceleration based in the generalized coordinate’s principle, LaGrange-Euler principle and the Virtual Work principle. The dynamic modeling could be found based in the energy principle and from an analog configuration of the system. The design process in this project begins with the study of the market of the 3D printing systems in order to determine the system requirement and to configure one system based in closed kinematic chains of 4 degrees of freedom. Beginning from the design and the dimensioning of its elements in order to accomplish the stablished requirements, the simulation of the system was made from the equilibrium equations found in the modelling chapter and to stablish a method to evaluate the most important system points and articular variables. Finally, the needed costs to build the designed system are determinate. This investigative project is an important development for future research in the field of Mechatronics within the Faculty of Mechanical Engineering and Ecuador.
Descripción: El presente trabajo propone un sistema de impresión 3D innovador basado en cadenas cinemáticas cerradas de 4 grados de libertad, inspirado en el diseño del robot Delta. Dentro del presente trabajo se podrá encontrar la modelación del sistema, tanto de sus ecuaciones de posición, velocidad y aceleración fundamentadas en el principio de coordenadas generalizadas, el principio de LaGrange-Euler y el principio de Trabajos Virtuales. De la misma manera se podrá encontrar la modelación dinámica del sistema fundamentado en el principio de energías. El proceso de diseño parte del estudio de mercado de los sistemas de impresión 3D para determinar los requerimientos del sistema y así poder configurar un sistema basado en cadenas cinemáticas cerradas de 4 grados de libertad. Partiendo del diseño se realiza la simulación del sistema a partir de las ecuaciones encontradas en el capítulo de modelación. Finalmente se determina los costos necesarios para la concepción del sistema diseñado. Este proyecto Investigativo es un aporte importante al desarrollo de futuras investigaciones en el campo de la Robótica Industrial dentro de la Facultad de Ingeniería Mecánica y del Ecuador.2016-08-31T00:00:00ZMétodo normalizado ¨pinhole imaging¨ en la determinación del tamaño de foco de un equipo de rayos X para la evaluación de la calidad de imágenes radiográficas de juntas soldadas.Cely Vélez, Bolívar Mauriciohttp://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/165212019-04-07T12:10:59Z2016-07-06T00:00:00ZTítulo: Método normalizado ¨pinhole imaging¨ en la determinación del tamaño de foco de un equipo de rayos X para la evaluación de la calidad de imágenes radiográficas de juntas soldadas.
Autor: Cely Vélez, Bolívar Mauricio
Resumen: This paper presents the procedure to determine the size of the focal spot of an X-ray tube and evaluate the quality of radiographic images of welded joints. This paper collects important data of studies related to this project, also it takes into account fundamental aspects of international standards related to Non-Destructive Testing and how to determine focal spots of an industrial radiography tube. The “Pinhole Imaging” method allow to determine the real size of the focal spot of X-ray tubes on a radiographic film. It disclosed the method development, data collection and statistical processing. An experimental statistical analysis was applied to 70 radiographic tests to measure the focal spot of each one. With the results of focal spot sizes obtained it was possible to calculate the geometric unsharpness of welded specimens, later to know the value of the relative error between the reference value of the theoretical focal spot and the experimental focal spot.
Descripción: Este trabajo presenta el procedimiento seguido para determinar el tamaño de foco de un equipo de rayos X y evaluar la calidad de imágenes radiográficas de juntas soldadas. Se recogen datos importantes de trabajos relacionados al mismo, además, de tomar en cuenta aspectos fundamentales de normativas internacionales referentes a los ensayos no destructivos y a la determinación del tamaño de foco de equipos de radiografía industrial. El método empleado se denomina “Pinhole Imaging” que permite determinar las medidas reales del punto focal de equipos de rayos X en una película radiográfica. Se da a conocer el desarrollo del método, la recopilación de datos y el tratamiento estadístico de estos. Se emplea un análisis estadístico experimental ya que se consideran 70 tomas radiográficas correspondientes a 70 datos de tamaño de punto focal. Con los datos del tamaño de foco obtenidos se calculan los valores de la penumbra geométrica que se tienen en probetas soldadas para posteriormente conocer el valor del error relativo que se tiene si se considera como referencia el tamaño del punto focal teórico ó el proporcionado como dato del manual del fabricante del equipo de rayos X.2016-07-06T00:00:00Z