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http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/18
2023-12-30T01:42:39ZEstudio numérico de un rodete de turbina Pelton mediante elementos finitos para determinar su forma estructural y su comportamiento dinámico.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25256
Título: Estudio numérico de un rodete de turbina Pelton mediante elementos finitos para determinar su forma estructural y su comportamiento dinámico.
Autor: Espinosa Escobar, David Samuel; Panamá Panamá, Mauricio Medardo
Director: Hidalgo Diaz, Victor Hugo
Resumen: This document is about the numerical study of a Pelton turbine runner for the "Illuchi N°2" hydroelectric power station using finite elements, in order to determine its structural and dynamic behavior using the finite element method. It is proposed to use a high-resistance polymeric resin as material for the impeller and design the buckets from a cloud of points obtained by a 3D scan. A CFD (computational fluid dynamics) analysis was performed to model and simulate the impact of the water jet on the runner buckets. This analysis provided data on the forces and pressures generated by the water. The results obtained from the CFD analysis were imported to carry out an FSI (fluid-structure interaction) analysis, where it was studied how the impact of water affects the structure of the runner. This analysis made it possible to determine the optimum thickness of the impeller to guarantee its resistance and stability under operating conditions. Finally, a modal analysis was applied out to evaluate the rotor dynamics. This analysis analyzes the natural vibration frequencies of the runner and corroborated that resonance will not occur during its operation.
Descripción: El presente documento trata sobre el estudio numérico de un rodete de turbina Pelton para la central hidroeléctrica “Illuchi N°2 mediante elementos finitos, para de esta manera poder determinar su comportamiento estructural y dinámico mediante el método de elementos finitos. Se plantea utilizar una resina polimérica de alta resistencia como material para el rodete y realizar el diseño de los cangilones a partir de una nube de puntos obtenida por un escaneo 3D. Se realizó un análisis CFD (dinámica de fluidos computacional) para modelar y simular el impacto del chorro de agua sobre los cangilones del rodete. Este análisis proporcionó datos sobre las fuerzas y presiones generadas por el agua. Los resultados obtenidos del análisis CFD fueron importados para realizar un análisis FSI (interacción fluido-estructura), donde se estudió cómo el impacto de agua afecta la estructura del rodete. Este análisis permitió determinar el espesor óptimo del rodete para que se garantice su resistencia y estabilidad bajo las condiciones de funcionamiento. Finalmente, se realizó un análisis modal para evaluar la rotodinámica del rodete. Este análisis determinó las frecuencias naturales de vibración del rodete y corroboró que no se produzca resonancia durante su funcionamiento.2023-12-05T00:00:00ZAplicación de la cinemática articular a la valoración funcional de la rodilla.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25219
Título: Aplicación de la cinemática articular a la valoración funcional de la rodilla.
Autor: Suárez López, Santiago Fernando
Director: Venegas Toro, William Ricardo
Resumen: The objective of the project was to use joint kinematics for the functional assessment of the knee. In this sense, the photogrammetry technique was used. A set of 13 markers were placed on different areas of interest of the right lower limb, following the ISB recommendations. Subsequently, the tool recorded the leg positions derived from the execution of flexion-extension, likewise, each participant performed three tests in the experimentation. To ensure the standardization of the flexion-extension movement, the use of a stationary bicycle was incorporated. The values obtained from the positions were executed by an algorithm implemented in the Matlab software. To develop the programming, a kinematic model based on finite and infinitesimal displacements was used, in addition to the use of statistical techniques. A sample of healthy subjects (n=18) was studied to establish a baseline of normality and examine the impact of individual characteristics (sex, strain, and segment mass index). The results of the algorithm show continuous curves describing the positions, velocities, and angular accelerations, in addition to the instantaneous axis of rotation EIR. Based on the results, kinematic patterns are influenced by gender, effort, and segment mass index.
Descripción: El objetivo del proyecto fue emplear la cinemática articular a la valoración funcional de la rodilla. En este sentido, se utilizó la técnica de fotogrametría. Se colocaron un conjunto de 13 marcadores sobre diferentes áreas de interés del miembro inferior derecho, siguiendo las recomendaciones del ISB. Posterior, la herramienta registro las posiciones de la pierna derivados de la ejecución de flexo extensión, asimismo, cada participante realizo tres pruebas en la experimentación. Para asegurar la estandarización del movimiento de flexo extensión se incorporó el uso de una bicicleta estática. Los valores obtenidos de las posiciones fueron ejecutados por un algoritmo implementado en el software Matlab. Para desarrollar la programación se utilizó un modelo cinemático basado en desplazamientos finitos e infinitesimales, además, del uso de técnicas estadísticas. Se estudió una muestra de sujetos sanos (n=18) para establecer una línea base de normalidad y examinar el impacto de las características individuales (sexo, esfuerzo e índice de masa del segmento). Los resultados del algoritmo muestran curvas continuas que describen las posiciones, velocidades y aceleraciones angulares, además del eje instantáneo de rotación EIR. En base a los resultados, los patrones cinemáticos están influenciados por el género, el esfuerzo, e índice de masa del segmento.2023-09-01T00:00:00ZTécnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física : validación de las técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25178
Título: Técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física : validación de las técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física.
Autor: Cumbajin Diaz, Nathaly Yesenia
Director: Venegas Toro, Ramiro Eduardo
Resumen: Currently there are several methods to capture the movement of physical activities, which are expensive and difficult to move. For this reason, the need arises to look for alternatives that offer the same results, but that are not expensive and impractical.This is how this curricular integration project aims to determine the reliability of the use of IMUs inertial sensors for monitoring physical activity. Since the benefits they provide compared to other methods are high. To develop the methodology, experimentation is carried out on a biomechanical model of the elbow using the photogrammetry system and IMUs sensors. Where the importance of calibration is detailed, the data treatment with the creation of scripts in Matlab to later validate both techniques. Additionally, the kinematics obtained with the photogrammetry and OpenSim records are compared, through a simulation. In addition, scripts were created in Matlab detailing the transformation of the results of Euler's experimentation to quaternions since it is the acceptable format in OpenSim. When performing the validation of the techniques, results of the angular positions in the main plane of the arm are obtained with a CMC (Comparative Measurement Close-range) of 0.91 and of the forearm with a CMC of 0.96 and whose curves indicate the same tendency. This confirms the reliability of using IMUs sensors as a motion capture technique where simple models are analyzed.
Descripción: En la actualidad existen varios métodos para capturar el movimiento de actividades físicas, que son costosos y de complicada movilidad. Por este motivo nace la necesidad de buscar alternativas que ofrezcan los mismos resultados, pero que no sean costosos e imprácticos. Es así como con este trabajo de integración curricular se pretende determinar la fiabilidad del uso de sensores inerciales IMUs, para el seguimiento de la actividad física. Ya que los beneficios que brindan con respecto a otros métodos son altos. Para desarrollar la metodología se realiza la experimentación de un modelo biomecánico del codo utilizando el sistema de fotogrametría y sensores IMUs. En donde se detalla la importancia de la calibración, el tratamiento de datos con la creación de programas en Matlab para posteriormente validar ambas técnicas. Adicionalmente se compara la cinemática obtenida con los registros de fotogrametría y OpenSim, mediante una simulación. Además, se creó programas en Matlab detallando la transformación de los resultados de la experimentación de Euler a cuaterniones ya que es el formato aceptable en OpenSim. Al realizar la validación de las técnicas se obtienen resultados de las posiciones angulares en el plano principal del brazo con un CMC (Comparative Measurement Close-range) de 0.91 y del antebrazo con un CMC de 0.96 y cuyas curvas indican la misma tendencia. Lo que confirma la fiabilidad de utilizar los sensores IMUs como técnica de captura de movimiento en donde se analicen modelos simples.2023-08-01T00:00:00ZAnálisis de sistemas híbridos de generación fotovoltaica y recolección de agua lluvia para aplicaciones agroindustriales : análisis de la incidencia que las características de los paneles fotovoltaicos pueden tener en los cultivos y métodos de producción dentro de un sistema agrivoltaico en la ciudad de Quito.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25177
Título: Análisis de sistemas híbridos de generación fotovoltaica y recolección de agua lluvia para aplicaciones agroindustriales : análisis de la incidencia que las características de los paneles fotovoltaicos pueden tener en los cultivos y métodos de producción dentro de un sistema agrivoltaico en la ciudad de Quito.
Autor: Escobar Chalén, Ramiro Eduardo
Director: Vaca Jiménez, Santiago David
Resumen: The growing demand for energy and food production has led to increased interest in agriphotovoltaic systems, as they can potentially provide a solution to the competition for space between energy generation and agriculture. However, it is important to analyze them to determine their feasibility. This document aims to assess the viability of an agriphotovoltaic system with rainwater harvesting in the city of Quito, based on calculations of savings resulting from both electricity generation and water conservation. To achieve this, a computer program was developed with a graphical interface that enables users to calculate parameters such as water savings and the economic benefits generated by this type of system. This allows for comparisons between different areas and the most relevant crops in the province. Once the computer program was generated, graphs were obtained to evaluate the performance of these systems in different areas and with various products, considering factors like the type of crop, the region, solar and water resources, and the agriphotovoltaic system itself. The program provides the respective calculations, saving time in the analysis of different possibilities when considering the implementation of an agriphotovoltaic system with rainwater harvesting.
Descripción: La creciente demanda en producción de energía y alimentos ha hecho que los sistemas agrivoltaicos ganen interés pues pueden representar una solución a la competencia por espacio entre la generación de energía y la agricultura, sin embargo, es importante analizarlos para determinar su viabilidad. El presente documento busca determinar la viabilidad de un sistema agrivoltaico con recolección de agua de lluvia en la ciudad de Quito a partir de los cálculos de los ahorros debido a la generación eléctrica producida y al ahorro de agua. Para esto se implemento un programa computacional con una interfaz gráfica que permite al usuario un cálculo de parámetros como el ahorro de agua y los ahorros económicos que genera este tipo de sistemas, y con esto comparar las diferentes zonas y los cultivos más relevantes en la provincia. Una vez generado el programa computacional se obtuvieron gráficas que permiten evaluar el desempeño de estos sistemas en las diferentes zonas y con diferentes productos, en función del tipo de cultivo, la zona, el recurso solar e hídrico y el sistema agrivoltaico. El programa presenta los cálculos respectivos y ahorra tiempo al analizar las diferentes posibilidades cuando se piensan implementar un sistema agrivoltaico con recolección de agua de lluvia.2023-08-01T00:00:00ZMonitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en edificios : monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de dos viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25176
Título: Monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en edificios : monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de dos viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico.
Autor: Caisaguano Quishpe, Kevin Paúl
Director: Naranjo Mendoza, Ramiro Eduardo
Resumen: The progression towards Energy-Efficient Residential Buildings, driven by the Ecuadorian Construction Standard (NEC), aims to gradually transform the traditional approach to housing construction. Now, stringent design parameters are required for homes to enhance thermal comfort and diminish energy consumption in HVAC systems. This entails employing building envelope materials with superior thermal properties tailored to the local climate. Within this framework, the PIMI 20-02 project seeks to develop innovative thermal insulators for application in the national construction industry. A pivotal challenge lies in validating the performance of these novel materials within single-family dwellings. This validation necessitates accurately calibrated thermal models, forming the cornerstone of this endeavor. The process encompasses monitoring, energy simulation, building calibration, and preliminary parametric analysis. The DesignBuilder software is utilized for conducting simulation, calibration, and parameterization. In the monitoring phase, indoor air temperature data for each residence is collected. This data is subsequently employed to calibrate energy simulation models using analytical methods and statistical indicators. Subsequently, a parametric analysis is conducted to explore the thermal behavior of the residences in relation to various design and usage configurations. Thermal comfort is evaluated to identify potential enhancements within the dwellings.
Descripción: El avance hacia la Edificación Energética en Edificaciones Residenciales, impulsado por la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC), busca cambiar paulatinamente la forma tradicional de construir viviendas. Ahora se requiere que las viviendas cumplan con rigurosos parámetros de diseño para mejorar el confort térmico y reducir el consumo energético en sistemas de climatización. Esto implica el uso de materiales de envolvente térmica con mejores propiedades, adaptados al clima local. Dentro de este contexto, el proyecto PIMI 20-02, busca desarrollar aislantes térmicos innovadores que puedan ser usados en la industria constructiva nacional. Un desafío clave es la validación de estos nuevos materiales y su comportamiento térmico en viviendas unifamiliares. Para su validación es necesario contar con modelos térmicos calibrados, que es la base de este trabajo. El proceso engloba el monitoreo, simulación energética, calibración de viviendas y un análisis paramétrico inicial. Se utiliza el programa DesignBuilder para llevar a cabo la simulación, calibración y parametrización. En el monitoreo, se toman datos de temperatura del aire interior de cada vivienda. Estos datos se utilizan para calibrar los modelos de simulación energética mediante el uso de métodos analíticos y con indicadores estadísticos. Luego, se realiza un análisis paramétrico para explorar el comportamiento térmico de las viviendas en función de las diferentes configuraciones de diseño y uso. Se evalúa el confort térmico para buscar posibles mejoras dentro de las viviendas.2023-08-01T00:00:00ZMonitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en edificios : monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en dos viviendas.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25175
Título: Monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en edificios : monitoreo, simulación energética y calibración de modelos térmicos de viviendas unifamiliares para estudios de eficiencia energética y confort térmico en dos viviendas.
Autor: Criollo Rodríguez, Jair Nicolas
Director: Naranjo Mendoza, Ramiro Eduardo
Resumen: This paper deals with the Development of an energy simulation for two houses, which involves data collection, drawing up plans, weather data processing, calibration of a Housing model and parameterization of this model. All these steps pursue the same goal, which is to evaluate the percentage of hours of comfort and discomfort in the homes and what parameters contribute to the increase in hours of comfort. All this using both free software (Python and EnergyPlus) and proprietary software (Design Builder and Excel), each of these tools facilitates the approach to the different stages of this project. Finally, the results obtained in this study will be useful for the Development of a research project, whose purpose is the Development of an application that can evaluate the thermal comfort of various types of houses with few input variables.
Descripción: El presente trabajo aborda el desarrollo de una simulación energética para dos viviendas, la cual implica la recolección de datos, el levantamiento de planos, tratamiento de datos climatológicos, calibración de un modelo de vivienda y parametrización de este modelo. Todos estos pasos persiguen un mismo fin, que es el evaluar el porcentaje de horas de confort y discomfort de las viviendas y qué parámetros aportan al incremento de las horas de confort. Todo esto empleando tanto software libre (Python y EnergyPlus) como software privativo (Design Builder y Excel), cada una de estas herramientas facilita el abordaje de las distintas etapas de este proyecto. Finalmente, los resultados obtenidos en este estudio serán útiles para el desarrollo de un proyecto de investigación, cuyo propósito es el desarrollo de una aplicación que pueda evaluar el confort térmico de varios tipos de viviendas con pocas variables de entrada.2023-08-01T00:00:00ZAutomatización con aplicaciones web (web app) del proceso de mantenimiento centrado en confiabilidad (rcm) para facilidades hidromecánicas : automatización con web app, del proceso rcm para una estación de bombeo.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25174
Título: Automatización con aplicaciones web (web app) del proceso de mantenimiento centrado en confiabilidad (rcm) para facilidades hidromecánicas : automatización con web app, del proceso rcm para una estación de bombeo.
Autor: Pérez Villacres, Lenin Alexis
Director: Aguinaga Barragán, Ramiro Eduardo
Resumen: The present work on curriculum integration addresses the development of a web app, an application that is used through a web browser and does not require downloading and installation on a device. Creating this web app provides an alternative to improve current issues faced by small businesses or SMEs, which have a deficient maintenance process, causing low productivity and lack of competitiveness. For this purpose, the reliability-centered maintenance (RCM) process was employed using Excel and Google Sheets applications. Additionally, a database was required, obtained from the crude dehydration plant of Petroecuador's AUCA 51 station. This enabled the creation of a web app with an efficient maintenance process for the pumping system in the crude transfer system, achieving reduced maintenance time and low cost.
Descripción: El presente trabajo de integración curricular aborda el desarrollo de una web app, aplicación que se utiliza mediante un navegador web, la cual no requiere ser descargada e instalada en un dispositivo. La creación de esta web app es dar una alternativa para mejorar los problemas actuales de empresas pequeñas o pymes, las cuales cuentan con un deficiente proceso de mantenimiento, provocando una baja productividad y falta de competitividad. Para esto se utilizó el proceso de mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM) mediante el uso de las aplicaciones Excel y Google Sheets. Además, se requirió de una base de datos de una planta de deshidratación de crudo de la empresa Petroecuador estación AUCA 51, con lo cual se logró obtener una web app con un proceso de mantenimiento eficiente para el sistema de bombeo del sistema de transferencia de crudo, en menor tiempo y con un bajo costo de mantenimiento.2023-08-01T00:00:00ZAnálisis de la incidencia de la incorporación progresiva de cocinas de inducción en la calidad de la energía de la red eléctrica de sub-distribución.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25157
Título: Análisis de la incidencia de la incorporación progresiva de cocinas de inducción en la calidad de la energía de la red eléctrica de sub-distribución.
Autor: Álvarez Gallo, Carlos Fabián
Director: Pozo Palma, Marcelo
Resumen: The present work is an analysis of how the incorporation of induction cooktops incidence in the power quality of the electrical distribution system, for which, measurements have
been made to the consumption of 5 induction zones present in cooktops of national manufacturing and, as a case under analysis, the information of the Corporacion Nacional de Electricidad, CNEL EP, Unidad de Negocio Guayaquil, has been used. As relevant results are highlighted the influence on the harmonic distortion, power factor, losses, and others, and the global results of the consumers of the CNEL EP UN Guayaquil, who have joined the Efficiency Cooking Program, PEC.
Descripción: El presente trabajo es un análisis de la incidencia de la incorporación de cocinas de inducción en la calidad de la energía eléctrica de un sistema de distribución, para lo cual, se ha realizado mediciones al consumo de 5 zonas de inducción presentes en cocinas de maquila nacional y, como caso de análisis, se ha utilizado la información de la Corporación Nacional de Electricidad, CNEL EP, Unidad de Negocio Guayaquil. Se destaca como resultados relevantes, la influencia sobre la distorsión armónica, factor de potencia, pérdidas, entre otros, y los resultados globales de los consumidores de la CNEL EP UN Guayaquil que se han acogido al Programa de Eficiencia en Cocción, PEC.2023-11-22T00:00:00ZAnálisis del mecanismo biela-manivela mediante el método de Bond Graph.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25138
Título: Análisis del mecanismo biela-manivela mediante el método de Bond Graph.
Autor: Morán Espinel, Diego Alejandro
Director: Mario Granja, William Venegas
Resumen: This degree work is made up of six chapters that contain the analysis of the connecting Slider-crank mechanism using the Bond Graph method, the objective of which is to develop a methodology to use in mechanisms. Chapter 1 presents a introduction of where the Bond Graph technique appeared, followed by definitions corresponding to essential mechanisms that come together in this method, and also describes elements and variables that appear in the Bond Graph methodology. In chapter 2, a slider-crank mechanism is described, after which, the methodology for solving mechanical problems with this method is analyzed, and at the end the slider-crank mechanism is analyzed. In Chapter 3, traditional methods for solving mechanisms are presented, which are then compared with the Bond Graph method. In chapter 4, an algorithm is developed in the Python programming language for solving the differential equations obtained in chapter 3 resulting from the Bond Graph model, followed by a generic methodology for solve mechanisms that have one degree of freedom. In chapter 5 a comparison is made between the data obtained from the proposed model and the analytical method LaGrange and triangles, validating the method. Chapter 6 presents the conclusions and recommendations.
Descripción: El presente trabajo de titulación está compuesto de seis capítulos que contienen el desarrollo del proyecto del análisis del mecanismo biela manivela mediante el método de Bond Graph, cuyo objetivo es desarrollar una metodología para el desarrollo de mecanismos. En el capítulo 1 se presenta una breve introducción de donde apareció la técnica de Bond Graph, seguido de definiciones correspondientes a mecanismos indispensables que se coaligan en este método, además se describe elementos y variables que aparecen en la metodología de Bond Graph. En el capítulo 2 se describe brevemente un mecanismo biela manivela, luego de éste, se analiza la metodología para la resolución de problemas mecánicos con este método, y al final se analiza el mecanismo de biela manivela. En el capítulo 3 se presentan métodos tradicionales de resolución de mecanismos, que luego se comparan con el método de Bond Graph. En el capítulo 4 se desarrolla un algoritmo en lenguaje de programación Python para la resolución de las ecuaciones diferenciales obtenidas en el capítulo 3 resultantes del modelo de Bond Graph, seguido a esto se crea una metodología genérica para resolver mecanismos que posean un grado de libertad. En el capítulo 5 se realiza una comparación entre los datos obtenidos del modelo propuesto y el método analítico por LaGrange y triángulos, dando valides al método. El capítulo 6 presenta las conclusiones y recomendaciones realizadas para el presente trabajo.2023-09-01T00:00:00ZAnálisis y comparación de la amenaza sísmica en el territorio fronterizo de Ecuador – Perú comparación : comparación edificación en amazonas zona 2 perú con edificación en Zamora Chinchipe zona ii Ecuador.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25112
Título: Análisis y comparación de la amenaza sísmica en el territorio fronterizo de Ecuador – Perú comparación : comparación edificación en amazonas zona 2 perú con edificación en Zamora Chinchipe zona ii Ecuador.
Autor: Morocho Ojeda, Dylan Fabricio
Director: Portilla Aguilar, Ángel Adalberto
Resumen: This work consists of the design and construction of the chimney of a solar tower to scale for electricity generation, for this a mathematical model is proposed, from which the temperatures, pressures and inlet and outlet densities along the chimney will be obtained. On the other hand, the mathematical model allows calculating the turbine's operating power. Subsequently, the respective sizing of the chimney is carried out in order to continue with the construction and assembly of the chimney, and operating tests were carried out under normal conditions. Finally, it was concluded that the equipment designed and built works adequately fulfilling the generation of electric energy.
Descripción: Este trabajo consiste en realizar el diseño y construcción de la chimenea de una torre solar a escala para generación eléctrica, para esto se plantea un modelo matemático, del cual se obtendrán las temperaturas, presiones y densidades de salida a lo largo de la chimenea. Por otro lado, el modelo matemático permite calcular la potencia de funcionamiento de la turbina. Posteriormente se desarrolla el respectivo dimensionamiento de la chimenea para continuar con la construcción y montaje de la misma, se ejecutan las pruebas de funcionamiento en condiciones normales de funcionamiento. Finalmente, se concluyó que el equipo diseñado y construido funciona adecuadamente, cumpliendo con la generación de energía eléctrica.2023-08-01T00:00:00ZCaracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenida por medio de dos procesos diferentes con el uso de microscopía : caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenida por medio de estratificación manual con el uso de microscopía.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25098
Título: Caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenida por medio de dos procesos diferentes con el uso de microscopía : caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenida por medio de estratificación manual con el uso de microscopía.
Autor: Pastuña Maza, Luis Alfredo
Director: Salazar Rodríguez, Patricia Araceli
Resumen: This work describes the procedure carried out to obtain specimens of polymer matrix composite materials with reinforcement of rope fiber fabric, using the manufacturing method by manual stratification. Once the specimens were obtained, they were characterized by standardized traction, bending and impact tests according to the ASTM D3039/D3039 M-17, ASTM D7264/D7264 M-15 and ASTM 5628 standards, respectively, in order to determine their mechanical properties. . With the data obtained, the values of resistance to breakage in tensile and flexural specimens were calculated, while, in the impact specimens, the average failure height and the average failure energy were calculated, with which the energy was determined. that the composite material can absorb before fracturing. After carrying out the standardized tests on the specimens, the matrix-reinforcement interface was examined by means of optical microscopy to be able to visualize the level of adhesion and compaction between them and to intuit conditions that produced the failures of the material in the tests carried out, as well as , observe possible manufacturing defects present in the specimens such as pores, fissures or cracks. Finally, the results of the mechanical properties in composite material specimens obtained through the manual stratification technique are compared with the specimens obtained by vacuum infusion to establish the technique that provides better mechanical properties in the manufacture of reinforced polymer matrix composite materials. with natural fiber fabrics.
Descripción: En el presente trabajo se describe el procedimiento realizado para la obtención de probetas de materiales compuestos de matriz polimérica con refuerzo de tejido de fibras de cabuya, empleando el método de fabricación por estratificación manual. Una vez obtenidas las probetas, estas fueron caracterizadas mediante ensayos normalizados de tracción, flexión e impacto de acuerdo a las normas ASTM D3039/D3039 M-17, ASTM D7264/D7264 M-15 y ASTM 5628, respectivamente, para poder determinar sus propiedades mecánicas. Con los datos obtenidos se calculó los valores de resistencia a la rotura en probetas de tracción y flexión, mientras que, en las probetas de impacto, se calculó la altura media de falla y la energía media de falla, con lo cual se determinó la energía que el material compuesto puede absorber antes de fracturarse. Después de efectuarse los ensayos normalizados en las probetas, por medio de microscopia óptica se examinó la interfaz matriz- refuerzo para poder visualizar el nivel de adherencia y compactación entre ellos e intuir condiciones que produjeron las fallas del material en los ensayos realizados, así como también, observar posibles defectos de fabricación presentes en las probetas como poros, fisuras o grietas. Finalmente, se comparan los resultados de las propiedades mecánicas en probetas de material compuesto obtenidas mediante la técnica de estratificación manual, con las probetas obtenidas por infusión al vacío para establecer la técnica que proporciona mejores propiedades mecánicas en la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzadas con tejidos de fibras naturales.2023-08-01T00:00:00ZAnálisis dinámico de un sistema fotovoltaico flotante para el embalse de mazar : análisis para la zona 3 – cota inferior.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25097
Título: Análisis dinámico de un sistema fotovoltaico flotante para el embalse de mazar : análisis para la zona 3 – cota inferior.
Autor: Chillagana Valverde, Bryan Alexander
Director: Guachamin Acero, Wilson Iván
Resumen: Currently, the demand for renewable resources has increased. Photovoltaic energy is an attractive renewable resource for Ecuador for three reasons: geographic location, solar radiation, and energy complementarity in times of drought. The Mazar reservoir has a large surface area of water that can be used for the installation of a floating photovoltaic plant (FPV), which consists of a floating structure, photovoltaic panels, and a mooring system. During the year, the rain, dry season, flood, and drainage generate large variations in the water level (elevation) in the reservoir. Traditional mooring systems are not capable of controlling the movement of an FPV with these variations in water level. This project proposes a conceptual model of an FPV with a passive mooring system, which adapts to elevation variation and guarantees stability under environmental loads. The component begins with a topographic analysis of zone 3 of the Mazar reservoir for the lower level, followed by the geometric dimensioning of the FPV. A preliminary geometry for the mooring system is proposed and environmental loads are analyzed. A numerical model is developed and various, simulation scenarios are conducted considering variation of the wave spectrum, variation of inertial parameters of submerged bodies, and variation of the mooring pattern. Finally, the dynamic responses and stability of the model are analyzed. The results show that a mooring system composed of pulleys, mooring lines, and submerged bodies restricts movement and guarantees FPV stability for the lower elevation. The oscillating displacement of the FPV depends on the gravity of the inertial parameters of the submerged bodies of the mooring system, it also depends to a lesser extent on the arrangement and direction of the mooring lines.
Descripción: Actualmente a nivel mundial, la demanda de recursos renovables se ha incrementado. La energía fotovoltaica es un recurso renovable atractiva para el Ecuador por tres motivos: ubicación geográfica, radiación solar y complementariedad energética en tiempos de estiaje. El embalse de Mazar dispone de una gran superficie de agua que puede ser aprovechada para la instalación de una planta fotovoltaica flotante (FPV), la cual consta de una estructura flotante, paneles fotovoltaicos y un sistema amarre. En el transcurso del año, las lluvias, estiaje, inundaciones y drenados generan grandes variaciones del nivel del agua (cota) en el embalse, los sistemas de amarre tradicionales no son capaces de restringir el movimiento de una FPV con estas variaciones de cota. En este proyecto se propone un modelo conceptual de una FPV con un sistema de amarre pasivo, que se adapta a la variación de cota y garantiza la estabilidad bajo cargas medioambientales. El componente inicia con un análisis topográfico de la zona 3 del embalse de Mazar para la cota inferior, seguido se realiza el dimensionamiento de la FPV, se propone una geometría preliminar para el sistema de amarre y se analiza las cargas medioambientales. Posteriormente se plantea un modelo numérico que recoge toda la información anterior, se define escenarios de simulación clasificados en: variación del espectro de ola, variación de parámetros inerciales de los cuerpos sumergidos y variación del patrón de amarre. Finalmente se analiza las respuestas dinámicas y estabilidad del modelo. Los resultados muestran que un sistema de amarre compuesto de poleas, líneas de amarre y cuerpos sumergidos restringen el movimiento y garantiza la estabilidad de la FPV para la cota inferior. El desplazamiento oscilante de la FPV depende considerablemente de los parámetros inerciales de los cuerpos sumergidos del sistema de amarre, también depende en menor medida de la disposición y dirección de las líneas de amarre.2023-08-01T00:00:00ZCaracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenido por medio de dos procesos diferentes con el uso de microscopía : caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenido por medio de infusión al vacío con el uso de microscopía.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25096
Título: Caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenido por medio de dos procesos diferentes con el uso de microscopía : caracterización de la interfaz de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural obtenido por medio de infusión al vacío con el uso de microscopía.
Autor: Cadena Paspuezán, David Sebastián
Director: Rodríguez Salazar, Patricia Aracelly
Resumen: This work details the obtaining of a composite material with a polymeric matrix based on polyester resin, reinforced with natural cabuya fiber fabric, through the vacuum infusion procedure through which laminates are manufactured from which different types of test tubes are obtained. To be characterized to determine the physical and mechanical properties of the material. The tests carried out are those of traction according to the parameters established in the ASTM D3039/D3039 M-17 standard, bending according to the ASTM D7264/D7264 M-15 standard, and impact that complies with the ASTM D7264-96 standard. Subsequently, a microscopic analysis is carried out in the failure zone of the tested specimens to determine the state of the matrix-reinforcement interface in the material. Finally, a comparison of the results is made against other curricular integration work carried out under the same elaboration parameters for the material (relative amounts of matrix, reinforcement, and additives) but under a different process for obtaining the laminate, in order to determine Which method gives the best results? It was possible to conclude that the best results in terms of physical characteristics and mechanical properties are obtained with the vacuum infusion process used in this work.
Descripción: Este trabajo detalla la obtención de un material compuesto de matriz polimérica a base de resina poliéster, reforzado con tejido de fibra natural de cabuya, mediante el procedimiento de infusión al vacío por medio del cual se fabrican laminados de los que se obtienen diferentes tipos de probetas con la finalidad de ser caracterizadas para determinar las propiedades físicas y mecánicas del material. Los ensayos realizados son los de: tracción de acuerdo con los parámetros establecidos en la norma ASTM D3039/D3039 M-17, flexión según la norma ASTM D7264/D7264 M-15, e impacto que cumple la norma ASTM D7264-96. Posteriormente se realiza un análisis microscópico en la zona de falla de las probetas ensayadas para determinar el estado de la interfase matriz-refuerzo en el material. Finalmente se realiza una comparación de los resultados frente a otro trabajo de integración curricular realizado bajo los mismos parámetros de elaboración para el material (cantidades relativas de matriz, refuerzo y aditivos) pero bajo un diferente proceso de obtención del laminado, para de esta manera determinar que método presenta los mejores resultados. Se pudo concluir que los mejores resultados en cuanto a características físicas y propiedades mecánicas se obtiene con el proceso de infusión al vacío empleado en el presente trabajo.2023-08-01T00:00:00ZDiseño conceptual de una batidora semindustrial para la elaboración de alimentos : análisis de parámetros de funcionalidad y diseño de un prototipo de una batidora semindustrial con control computarizado.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25082
Título: Diseño conceptual de una batidora semindustrial para la elaboración de alimentos : análisis de parámetros de funcionalidad y diseño de un prototipo de una batidora semindustrial con control computarizado.
Autor: Guerrero Guanuche, Fernando Marcelo
Director: Espinosa Chauvín, Diego Marcelo
Resumen: The integrating project emerge because within the Ecuadorian food industry there are several artisan workshops that produce high value-added foods; however, they do not have the machinery that meets the mixing and cooking requirements for the creation of their products in an artisanal way, in addition, there is no control over the variables that directly influence them. This is how, in this document, a preliminary study is carried out their technical characteristics of functionality and design that are involved in the mixing and cooking process will be analyzed within a previously selected prototype of a semi-industrial mixer. Once the technical specifications were determined, based on a quality house, a design sketch was proposed for a prototype of a 10-liter semi-industrial mixer within the Inventor Autodesk software, which with the help of computerized control was programmed and simulated the operation of the prototype manipulating the changing parameters of cooking temperature, the mixing speed and regulation of times in the STEP7, CADeSIMU and PCSIMU softwares. Also, possible conceptual design solutions, materialization solutions and cost analysis are briefly exposed. Finally, the plans for the possible construction of the prototype were presented.
Descripción: El presente proyecto integrador emerge debido a que dentro de la industria alimenticia ecuatoriana existen varios talleres artesanales que producen alimentos de alto valor agregado; sin embargo, no poseen la maquinaria que cumpla con los requerimientos de mezclado y cocción para la creación de sus productos de manera artesanal, además que no se posee el control sobre las variables que influyen directamente en estos. Es así como, en este documento se realiza un estudio preliminar donde se analizarán características técnicas de funcionalidad y diseño que intervienen en el proceso de batido y cocción dentro de un prototipo, previamente seleccionado, de batidora semindustrial. Una vez determinados los detalles técnicos, basados en una matriz de la calidad, se propuso un boceto de diseño para un prototipo de batidora semindustrial de capacidad de 10 litros dentro del programa Inventor Autodesk, que con ayuda de control computarizado se programó y simuló el funcionamiento del prototipo manipulando las variables de temperatura, cocción, control de la velocidad de mezclado y regulación de tiempos, en el programa STEP7, CADeSIMU Y PCSIMU. También, se exponen brevemente las posibles soluciones de diseño y análisis de costos. Finalmente, se presentó los planos para la posible construcción del prototipo.2023-08-01T00:00:00ZAnálisis de los escenarios respecto al crecimiento de las energías no convencionales en el Ecuador para el año 2030 : prospectiva de las energías renovables no convencionales en el ecuador para el año 2030.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25081
Título: Análisis de los escenarios respecto al crecimiento de las energías no convencionales en el Ecuador para el año 2030 : prospectiva de las energías renovables no convencionales en el ecuador para el año 2030.
Autor: Páez Vera, Byron Adrián
Director: Palacios Encalada, José Luis
Resumen: In this Curricular Integration Work (ICT), an analysis of Ecuador's Energy Prospective for the year 2030 was carried out, with a specific focus on Non-Conventional Renewable Energies, focusing mainly on energy supply. Three scenarios were proposed: the BAU Scenario (Business As Usual), the Medium Incorporation Scenario (EIM) and the High Incorporation Scenario (EIA). The BAU Scenario reflects the current situation and its respective growth in energy supply based on historical trends. On the other hand, the Medium Incorporation (EIM) and High Incorporation (EIA) Scenarios show different possibilities regarding the diversification of energy sources and their contribution to the national energy matrix, taking into account how Non-Conventional Renewable Energies (ERNC) can play an increasingly important role in the country's energy supply. A comparison of these scenarios is also made with the projected demand and imports of various energy resources for the year 2030, based on historical data of at least a decade to have greater reliability in the results obtained. This comparison sheds light on the potential implications of policy and strategic decisions on the nation's energy future. To carry out this analysis, modeling tools were used and graphs were generated in Microsoft Excel to facilitate visualization and understanding of the results. This allows decision makers and the community in general to obtain a clearer vision of the possible energy scenarios for the year 2030.
Descripción: En el presente Trabajo de Integración Curricular (TIC) se llevó a cabo un análisis de la Prospectiva Energética de Ecuador para el año 2030, con un enfoque específico en las Energías Renovables No Convencionales, centrándose principalmente en la oferta energética. Se plantearon tres escenarios: el Escenario BAU (Business As Usual) , el Escenario de Incorporación Media (EIM) y el Escenario de Incorporación Alta (EIA). El Escenario BAU refleja la situación actual y su respectivo crecimiento en la oferta de energía basado en las tendencias históricas. Por otro lado, los Escenarios de Incorporación Media (EIM) y de Incorporación Alta (EIA) muestran diferentes posibilidades en cuanto a la diversificación de fuentes de energía y su contribución a la matríz energética, nacional tomando en cuenta cómo las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) pueden desempeñar un papel cada vez más importante en el suministro de energía del país. También se realiza una comparativa de estos escenarios con la demanda proyectada y las importaciones de diversos recursos energéticos para el año 2030, basándose en datos históricos de al menos una década para tener una mayor confiabilidad en los resultados obtenidos. Esta comparación arroja luz sobre las posibles implicaciones de políticas y decisiones estratégicas en el futuro energético de la nación. Para llevar a cabo este análisis, se utilizaron herramientas de modelado y se generaron gráficos en Microsoft Excel para facilitar la visualización y comprensión de los resultados. Esto permite a los tomadores de decisiones y a la comunidad en general obtener una visión más clara de los posibles escenarios energéticos para el año 2030.2023-08-01T00:00:00ZDiseño de la cadena de frío postcosecha para conservar rosas de exportación : diseño del cuarto frío para hidratar y enfriar el producto florícola.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25080
Título: Diseño de la cadena de frío postcosecha para conservar rosas de exportación : diseño del cuarto frío para hidratar y enfriar el producto florícola.
Autor: Noroña Carrera, Dennis Adrián
Director: Reina Guzmán, Washington Salvatore
Resumen: Rose production in Ecuador has grown in recent years, as it is one of the most important nonenergy products for export. The main challenge for small and medium companies dedicated to its production is the poorly developed cold chain in the country, involving the intermediation or use of refrigeration services that imply a high cost of distribution. This work of curricular integration was carried out in order to provide a series of steps by which a refrigeration room can be designed, adding a CFD simulation, to be certain about the selection of components and try to avoid oversizing or overinvestment. It includes the design of structures for the correct organization and to allow agility in the daily production of roses.
Descripción: La producción de rosas en Ecuador ha tenido un crecimiento en los últimos años, ya que es uno de los productos no energéticos de mayor proyección para exportación. El principal desafío para las pequeñas y medianas empresas dedicadas a su producción, es la cadena de frio poco desarrollada en el país, implicando la intermediación o el uso de servicios de refrigeración que implican un alto costo de distribución. El presente trabajo de integración curricular se realizó con el fin de aportar con una serie de pasos mediante los cuales se puede diseñar un cuarto de refrigeración, añadiendo una simulación mediante la Dinámica de Fluidos Computarizada (CFD), para tener certezas en cuanto a la selección de componentes y tratar de evitar el sobredimensionamiento o la inversión excesiva. Se incluye el diseño de estructuras para la correcta organización y permitir la agilidad en la producción diaria de rosas.2023-08-01T00:00:00ZTenacidad a la fractura del ácido poliláctico (PLA) impreso en 3D antes y después de ser expuesto a un ambiente de degradación salino : evaluación de la tenacidad a la fractura de probetas de ácido poliláctico (PLA) preparadas con dos condiciones de impresión 3d y sin exposición a un ambiente de degradación salino.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25079
Título: Tenacidad a la fractura del ácido poliláctico (PLA) impreso en 3D antes y después de ser expuesto a un ambiente de degradación salino : evaluación de la tenacidad a la fractura de probetas de ácido poliláctico (PLA) preparadas con dos condiciones de impresión 3d y sin exposición a un ambiente de degradación salino.
Autor: Pazmiño Naranjo, Joaquin Santiago
Director: Pontón Bravo, Patricia Isabel
Resumen: This work evaluated the fracture toughness of 3D printed polylactic acid (PLA), without exposure to a degradation environment. In this way, two appropriate 3D printing conditions for the manufacture of fracture toughness specimens were defined. The afore mentioned conditions comprise: two infill densities (60 y 80 %) and two infill patterns (concentric and gyroid), which were selected based on the literature. Other printing patterns like the print nozzle temperatures, printing speed, adhesion condition to the printing base, were established as parameters. Subsequently, fracture toughness specimens were manufactured, type SEN B (Single Edge notch bending), with the size and geometry described in the ASTM D5045-14 standard. Since these specimens have a notch where a pre-crack must be introduced, a literature review was carried out that allowed defining the method for fulfillment this requirement. Finally, the specimens were tested based on the previously indicated standard, in fracture mode I, thus establishing the effect of two 3D printing conditions on the fracture toughness of the prepared specimens. From the results obtained in this work, the gyroid pattern allowed obtaining values of fracture toughness higher than the concentric counterpart, independent of the infill density. In the case of an infill density of 60 %, the results of fracture toughness were similar to those obtained when a density of 80 % was used, implying a saving of material, for both concentric and gyroid pattens.
Descripción: Este trabajo evaluó la tenacidad del PLA impreso en 3D, sin tratamientos térmicos ni exposición a ambientes de degradación. De esta forma, fueron definidas dos condiciones de impresión 3D apropiadas para la manufactura de probetas de tenacidad a la fractura. Dichas condiciones comprenden: dos densidades de relleno (60 y 80 %) y dos patrones de impresión (concéntrico y giroide), mismas que fueron seleccionadas mediante una revisión bibliográfica. Otros factores de impresión, tales como: temperaturas de boquilla de impresión, velocidad de impresión, condición de adhesión a la base de impresión, se establecieron como parámetros. Posteriormente, se fabricaron probetas de tenacidad a la fractura, tipo SEN B (Single Edge notch bending, por sus siglas en inglés), con el tamaño y geometría descritas en la ASTM D5045-14. Debido a que estas probetas poseen un entalle en donde se debe introducir una pre-grieta, se realizó una revisión bibliográfica acompañada de pruebas experimentales para definir el método más idóneo para cumplir este requisito de las probetas. Finalmente, se procedió a ensayar las probetas con base en la norma indicada anteriormente, en modo I de fractura, con lo que se estableció la condición de impresión 3D que permitió obtener el mayor valor de la tenacidad a la fractura de las probetas preparadas. De los resultados obtenidos en este trabajo, se concluye que el patrón de relleno giroide permite obtener resultados superiores de tenacidad a la fractura que el patrón concéntrico, independientemente de la densidad de relleno. Una densidad de relleno del 60 % presenta resultados similares de tenacidad a la fractura que la densidad del 80%, con el consecuente ahorro de material, tanto para el patrón de relleno concéntrico y giroide.2023-09-01T00:00:00ZDiseño de modelo determinístico para estimar el tiempo de vidade una caja de cambios de una turbina eòlica offshore : determinaciòn de cargas aerodinámicas resultantes sobre los àlabes debido a la acciòn de cargas de viento.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25078
Título: Diseño de modelo determinístico para estimar el tiempo de vidade una caja de cambios de una turbina eòlica offshore : determinaciòn de cargas aerodinámicas resultantes sobre los àlabes debido a la acciòn de cargas de viento.
Autor: Espinoza Berrezueta, Andy Johan
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: In this project, the loads produced on the blades of an offshore wind turbine due to wind loads were determined. The determination of the loads stardted with the collection of information and its respective aerodinamic analysis. From the information gathered, it was possible to determine the equations for calculation of loads and other related variables. For this purpose the software code QBlade (an open source software) was used. The software allows to determine the aerodinamic coefficients and loads of the turbine. From the creation of the airfoils, through the implementation of parameters to the graphs resulting from the computational Simulation, the aerodinamic loads are assessed.
Descripción: En este proyecto se determinaron las cargas aerodinámicas que se producen sobre los álabes de una turbina eólica offshore a partir de cargas de viento. La determinación de las cargas inició con la recolección de información y su respectivo análisis aerodinámico. A partir de la información recopilada se pudo determinar las ecuaciones para el cálculo de las cargas aerodinámicas y otras variables relacionadas. Para este propósito se utilizó el software informático QBlade (un software de código libre). El software permite determinar los coeficientes aerodinámicos y las cargas en la turbina. Desde la creación de los perfiles aerodinámicos, pasando por la implementación de los parámetros, hasta las gráficas resultantes de la simulación computacional, se evalúan las cargas aerodinámicas.2023-02-01T00:00:00ZEstudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : análisis estático o cuasiestático en ductos marinos con elementos finitos.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25077
Título: Estudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : análisis estático o cuasiestático en ductos marinos con elementos finitos.
Autor: Zambonino Soria, Mario Sebastián
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: The production, storage and offloading units (FPSOs) have the objective of store the hydrocarbons produced on the seabed. This floating unit contains balcony risers, which are pipelines with an attachment point at the top of the duct and a contact point in the seabed. In this project, a preliminary design of the pipeline and a finite element model for a J-type configuration were carried out, which was realized a static and quasi-static analysis. The purpose of each analysis is to find the stresses and strains produced in the curvature zone and attachment point of the riser. For a static tension of 0.88 MN, a maximum stress of 36.51 MPa and a maximum strain of 6.4𝑥10−4 were obtained at the attachment point. On the other hand, a maximum stress of 109 MPa and a maximum strain of 9.6𝑥10−4 were obtained at the curvature zone. With a study where the tension was varied, a critical case was obtained. The simulation of this critical case was carried out with a tension of 1.144 MN; where a maximum stress of 74.85 MPa and a maximum strain of 7.8𝑥10−4 were obtained at the attachment point. On the other hand, a maximum stress of 134.69 MPa and a maximum strain of 1.17𝑥10−3 were obtained at the curvature zone. Using results from the static analyses, it observed that the stresses and the unit strains decrease 23.5%. In addition, it indicated that the most critical section of the riser is the curvature zone.
Descripción: Las unidades de producción, almacenamiento y descargade petróleo (FPSO) tienen como objetivo almacenar los hidrocarburos producidos en el fondo marino. Esta unidad flotante contiene risers tipo balcón, que corresponde a tuberías con un punto de sujeción en la parte superior del ducto y punto de contacto con el lecho marino. En este trabajo se realizó un diseño preliminar de la tubería y un modelo en elementos finitos para una configuración tipo J, en el cual se realizó un análisis estático y cuasi estático. La finalidad de cada análisis mencionado, es encontrar los esfuerzos y las deformaciones producidas en las zonas de curvatura y en el punto superior de sujeción del “riser”. Para una tensión estática de 0.88 MN, en el punto de sujeción se obtuvo un esfuerzo máximo de 36.51 MPa y una deformación unitaria máxima de 6.4𝑥10−4. En cambio, para la zona de curvatura se obtuvo un esfuerzo máximo de 109 MPa y una deformación unitaria máxima de 9.6𝑥10−4.Con el estudio paramétrico de la tensión, se obtuvo un caso crítico de estudio. La simulación de este caso crítico se realizó con una tensión de 1.144 MN; donde el punto de sujeción del riser tuvo un esfuerzo máximo de 74.85 MPa y una deformación unitaria máxima de 7.8𝑥10−4. En cambio, para la zona de curvatura se obtuvo un esfuerzo máximo de 134.69 MPa y una deformación unitaria máxima de 1.17𝑥10−3. Entre el análisis estático y el estudio paramétrico se observó que existe una disminución del 23.5% entre los esfuerzos y las deformaciones unitarias. Además, se indica que la zona de curvatura es la sección más crítica del riser.2023-09-01T00:00:00ZEstudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : estudio del comportamiento mecánico del sistema de risers de un FPSO usando métodos numéricos.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25076
Título: Estudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : estudio del comportamiento mecánico del sistema de risers de un FPSO usando métodos numéricos.
Autor: González López, William Johann
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: The production and transportation of hydrocarbons in the deep water requires the use of a system of underwater pipelines (risers) that transport oil to floating storage and offloading units (FPSO). These risers are subjected to fatigue loading due to the roll motions of the vessel, caused by the cyclical loads of the waves. In the present work, a static analysis of the riser system was carried out, in which pipes that connect from the seabed to a balcony in the FPSO, have a ""J"" shaped configuration. In this configuration, two analysis points were identified: a fixed suspension point and a point in the curvature region, for which the calculation of stresses for the FPSO with and without passive roll compensation system was carried out. For the static study, two analytical models are used: one that considers the pipe as a flexible cable and another that approximates it to a beam in a first section of the riser and cable in the next section. For the cable approach model, without the compensation system, the maximum stress of 29.8 [MPa] is obtained at the point of attachment and at the point of curvature 46.9 [MPa]. With the addition of the compensation system, the values are reduced to 27.4 [MPa] at the fixing point and 43.3 [MPa] at the sag bend region. With these results, it was concluded that the use of a passive compensation system, coupled to the FPSO, reduces the maximum stresses in the risers by 8.5%.
Descripción: La producción y transporte de hidrocarburos en altamar es una industria que basa sus actividades en la utilización de un sistema de tuberías submarinas (risers) que transportan petróleo hacia las unidades flotantes de almacenamiento y descarga (FPSO). Estos risers están sometidos a trabajo a fatiga debido al movimiento de rolido del barco, ocasionado por las cargas cíclicas de las olas. En el presente Trabajo de Integración Curricular se realizó el análisis estático del sistema de risers, cuyas tuberías que se conectan desde el fondo marino hacia una zona elevada en el casco del FPSO, tienen una configuración en forma de “J”. En esta configuración se identificaron dos puntos de análisis: punto de sujeción y punto en la región de curvatura, para los cuales realizó el cálculo de tensiones y esfuerzos para el FPSO con y sin sistema pasivo de compensación de rolido. Para el estudio estático se utilizan dos modelos analíticos: uno que considera la tubería como cable flexible y otro que la aproxima a viga en un primer tramo del riser y cable en el siguiente tramo. Para el modelo de aproximación a cable, sin el sistema de compensación, se obtiene en el punto de sujeción el esfuerzo máximo de 29.8 [MPa] y en el punto de curvatura 46.9 [MPa]. Con la adición del sistema de compensación, los valores se reducen a 27.4 [MPa] en el punto de sujeción y 43.3 [MPa] en el punto de región de curvatura. Con estos resultados se concluyó que el uso sistema pasivo de compensación, acoplado al FPSO, reduce un 8.5 % los esfuerzos máximos en los risers."2023-08-01T00:00:00ZAnálisis de sistemas híbridos de generación fotovoltaica y recolección de agua lluvia para aplicaciones agroindustriales : diseño y evaluación de estructuras de soporte de paneles fotovoltaicos que mejoren la captación de agua de lluvia en la ciudad de Quito.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25075
Título: Análisis de sistemas híbridos de generación fotovoltaica y recolección de agua lluvia para aplicaciones agroindustriales : diseño y evaluación de estructuras de soporte de paneles fotovoltaicos que mejoren la captación de agua de lluvia en la ciudad de Quito.
Autor: Aguilar Macias, Nathaly Daniela
Director: Vaca Jiménez, Santiago David
Resumen: Ecuador's economy has a strong reliance on the agricultural sector. However, most of the current agricultural production doesn't achieve high yield levels. A fundamental requirement to increase these yields is irrigation. Studies have determined that irrigation with warm wáter provides better benefits for the plants. Moreover, the pumping of irrigation water also consumes significant amounts of energy. This project aims to design and analyze a hybrid system that enables capturing the water required for cultivation from precipitation and utilizing a photovoltaic system to meet the energy demand for both pumping and heating the irrigation water. For the system design, it was necessary to consider the photovoltaic panel system and rainwater harvesting system together. This was carried out in two phases: the experimental phase, in which a module was defined to measure water temperature and Surface temperature of a single panel; and the analytical phase, in which, based on the experimental results, an approximation of the system was developed for a specific agricultural area to accommodate a panel array. The results indicated that the water could be heated up to 31°C during the sunniest hours of the day. This temperature gain falls within the range that literature has suggested for improving crop performance. In this regard, the proposed design, which employs renewable energy and captured rainwater, could be beneficial for shade crops.
Descripción: La economía del Ecuador tiene una alta dependencia del sector agrícola. Sin embargo, la mayoría de producción agrícola actual no llega a niveles de rendimiento altos. Un requisito fundamental para aumentar estos rendimientos es el riego. Estudios han determinado que el riego con agua caliente tiene mejores beneficios para la planta. Además, el bombeo de agua de riego también consume grandes cantidades de energía. Este proyecto busca diseñar y analizar un sistema híbrido que permita capturar el agua requerida por el cultivo de la precipitación, y usar un sistema fotovoltaico que permita suplir la demanda energética de bombeo y calor para el riego de este. Para el diseño del sistema fue necesario considerar al sistema de paneles fotovoltaicos y el de captación de agua lluvia de manera conjunta. Esto se realizó en dos fases: la experimental, en la cual se definió un módulo que permitió tomar valores de temperatura de agua, y temperatura superficial de un solo panel; y la analítica, en la cual luego de obtener los resultados experimentales se realiza una aproximación del sistema en función a un área agrícola específica, para acomodar un arreglo de paneles. Los resultados indicaron que el agua podría llegar a calentarse hasta 31°C durante las horas más soleadas del día. Esta ganancia de temperatura está dentro del rango que la literatura ha sugerido para mejorar el rendimiento de los cultivos. En este sentido, el diseño planteado, que usa energía renovable y agua de lluvia capturada, podría ser beneficioso para cultivos de sombra.2023-08-01T00:00:00ZCaracterización dinámica de una vía ferroviaria mediante un dispositivo de masa desbalanceada : diseño y simulación de un dispositivo de masa desbalanceada con un disco rígido y con precarga en su estructura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25074
Título: Caracterización dinámica de una vía ferroviaria mediante un dispositivo de masa desbalanceada : diseño y simulación de un dispositivo de masa desbalanceada con un disco rígido y con precarga en su estructura.
Autor: Maila Carrillo, Patricio Javier
Director: Reina Guzmán, Washington Salvatore
Resumen: In recent years there has been a growing demand for cargo transportation, both for the industrial and urban sectors, due to this, the use of rail transportation has increased, since it can be applied for passenger transportation in the city as well as for heavy cargo transportation in the industrial sector, As technology has been advancing to a great extent, the materials that are usually used for the manufacture of the structure of the railway rails have also been advancing, due to new studies and tests that have been applied to determine and improve the mechanical properties of the elements that make up the rails. With the purpose of characterizing the mechanical properties of this structure, this work seeks to apply theoretically the application of mechanical energy on the rails, causing vibration and thus determine the degree of deflection that this would cause on the structure. Based on researches consulted we have obtained the parameters that will help us to achieve this objective, in recent researches we have obtained the values at which a structure of this type presents deformation before a system of unbalancing mass, the force parameters are between 10 KN with the use of an external mass subject to a disk which by means of a 15 KW motor will provide an approximate speed from 1800 rpm to 4800 rpm, As can be seen, the motor must be connected to the distribution shaft by means of a transmission system which acts as a shock absorber preventing the motor shaft and the distribution shaft from having direct contact, which could cause failures due to misalignment at the moment of transferring the power.
Descripción: En los últimos años se ha observado la creciente demanda de transporte de carga, tanto para el sector industrial como el urbano, debido a esto se ha incrementado el uso de medios de transporte ferroviario, ya que este puede ser aplicado para el transporte de pasajeros en la ciudad como para el transporte de carga pesada en el sector industrial, tomado en cuenta que la tecnología ha ido avanzando en gran medida, lo materiales que se suelen usar para la fabricación de la estructura de las rieles ferroviarias también han ido avanzando, esto debido a nuevos estudios y ensayos que han sido aplicados para determinar y mejorar las propiedades mecánicas de los elementos que componen las rieles. Con la finalidad de caracterizar las propiedades mecánicas de esta estructura, en el presente trabajo se busca aplicar de manera teórica la aplicación de energía mecánica sobre los rieles, provocando vibración y así determinar el grado de deflexión que esta causaría sobre la estructura. En base a investigaciones consultados se ha obtenido los parámetros que nos ayudaran a logar dicho objetivo, en investigaciones recientes se ha obtenido los valores a los cuales una estructura de este tipo presenta deformación ante un sistema de masa desbalanceadora, los parámetros de fuerza se encuentran entre 10 [kN], con el uso de una masa externa sujeta a un disco el cual mediante un motor de 15 [kW] proporcionara una velocidad aproximada desde 1800 rpm a 4800 rpm, en una frecuencia de 20Hz a 80 Hz, como se puede apreciar el motor deberá estar conectado al eje de distribución mediante un sistema de transmisión el cual actúa como amortiguador evitando que el eje del motor y el eje de distribución tengan contacto directo, y se pueda presentar fallas por desalineamiento al momento de transferir la potencia.2023-08-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un sistema híbrido fotovoltáico-hidráulico para riego de cultivo en Pimampiro : diseño y simulación de un sistema híbrido fotovoltáico-hidráulico para riego de cultivo en Pimampiro.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25073
Título: Diseño y simulación de un sistema híbrido fotovoltáico-hidráulico para riego de cultivo en Pimampiro : diseño y simulación de un sistema híbrido fotovoltáico-hidráulico para riego de cultivo en Pimampiro.
Autor: Padilla Tufiño, Zachary Nicolas
Director: Vaca Jiménez, Santiago David
Resumen: Crop irrigation for potatoes is carried out using systems that rely on conventional fossil energy sources in Pimampiro, Ibarra province, Ecuador. This current curricular integration project proposes the design of a hybrid photovoltaic-hydraulic system to replace the existing systems, utilizing a functional unit of 1 hectare of cultivation. The designed system conveys water from a deep well to a reservoir through a hydraulic pump powered by a photovoltaic solar array. Subsequently, before being employed in a flood irrigation system, the water passes through a Pump-as-Turbine (PAT), which manages to recover a portion of the energy used for pumping. The operation of this system was analyzed through calculations and simulations in the RETSCREEN software. The obtained results indicate that, by using an approach involving the elevation difference between the water well and the cultivation terrain for one-third of the crop's water requirement, the hybrid system can recover a significant amount of energy. This transformation reduces the electrical consumption effectively from 10.8 kWh to 1.8 kWh. Consequently, this work suggests the feasibility of replacing the energy source for an irrigation system by implementing renewable sources such as photovoltaic and hydraulic energy.
Descripción: El riego de cultivo de papa se aplica mediante sistemas que ocupan fuentes de energía fósiles convencionales en Pimampiro provincia de Ibarra en Ecuador. El presente trabajo de integración curricular se plantea el diseño de un sistema híbrido fotovoltaico-hidráulico para reemplazar a los sistemas actuales, usando una unidad funcional de 1 ha de cultivo. El sistema diseñado lleva agua desde un pozo profundo hacia a un reservorio usando una bomba hidráulica accionada por un campo solar fotovoltaico. Posteriormente, antes de su uso en un sistema de riego por inundación, el agua pasa por una bomba como turbina (PAT), que logra recuperar parte de la energía que se utilizó para su bombeo. La operación de este sistema fue analizada mediante cálculos y simulaciones en el software RETSCREEN. Los resultados obtenidos indican que, usando una aproximación de la elevación del pozo de agua y el terreno de cultivo para un tercio del requerimiento de agua del cultivo, el sistema híbrido puede recuperar una gran cantidad de energía, lo que hace que el consumo eléctrico pase de 10.8 kWh a 1.8 kWh, efectivos. Por lo tanto, este trabajo sugiere que es posible reemplazar la fuente de energía para un sistema de riego implementando fuentes renovables como la fotovoltaica e hidráulica.2023-08-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un acumulador de energía vibracional electromagnética para aplicaciones en válvulas de control : diseño y simulación de un recolector de energía electromagnética en válvulas de control con carga no armónica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25072
Título: Diseño y simulación de un acumulador de energía vibracional electromagnética para aplicaciones en válvulas de control : diseño y simulación de un recolector de energía electromagnética en válvulas de control con carga no armónica.
Autor: Estévez Coque, Jairo Mauricio
Director: Reina Guzmán, Washington Salvatore
Resumen: In this work, the electrical power that an electromagnetic generator can produce when assembled in a control valve was analytically investigated. The assembly in the control valve was carried out with the help of the Inventor software, an equivalent model was made through a damper spring mass system with a single degree of freedom, in order to obtain a mathematical model of the system, to be able to implement it in a simulation in the Matlab software. To carry out the simulation, some parameters are necessary, both the materials for the electromagnetic generator and the operation of the control valve; these parameters were obtained through research and applied to the simulation. The results are shown depending on the length of the cantilever beam between 1 mm and 5 mm because in that range is the geometry of maximum energy collection, a maximum power of 0.359mW could be obtained when working on a valve. control unit with a nominal diameter of 200 mm, a frequency of 3800 Hz and an amplitude of 0.0005 g. To achieve the maximum result, the input frequency and amplitude, the geometry of the cantilever beam and the caliber of the enameled wire are varied. . The results are then validated by comparing them with similar studies by other authors when implementing electromagnetic generators in systems with conditions close to those of this study.
Descripción: En este trabajo se investigó de forma analítica la potencia eléctrica que puede llegar a producir un generador electromagnético al ser ensamblado en una válvula de control. El montaje en la válvula de control se lo realizó con la ayuda del software Inventor, se realizó un modelo equivalente a través de un sistema masa resorte amortiguador de un solo grado de libertad, con la finalidad de obtener un modelo matemático del sistema, para poder implementarlo en una simulación en el software Matlab. Para llevar a cabo la simulación es necesario de algunos parámetros, tanto de los materiales para el generador electromagnético como de funcionamiento de la válvula de control, dichos parámetros fueron obtenidos mediante investigación y aplicados a la simulación. Los resultados se muestran en función del largo de la viga en cantiléver entre 1 mm y 5 mm debido a que en ese rango se encuentra la geometría de máxima recolección de energía, se pudo obtener una potencia máxima de 0,359mW cuando está trabajando en una válvula de control de 200 mm de diámetro nominal, frecuencia de 3800 Hz y una amplitud de 0,0005 g, para lograr llegar al máximo resultado se varía la frecuencia y amplitud de entrada, la geometría de la viga en cantiléver y el calibre del alambre esmaltado. Después se procede a validar los resultados comparando con estudios similares de otros autores al implementar generadores electromagnéticos en sistemas con condiciones cercanas a las de este estudio.2023-08-01T00:00:00ZDiseño de un convertidor de energía undimotriz para el archipiélago de galápagos : diseño hidromecánico y estructural de una estructura sumergida con perfil hidrodinámico y doble fuerza de arrastre que permita el control de movimiento de un wec.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25071
Título: Diseño de un convertidor de energía undimotriz para el archipiélago de galápagos : diseño hidromecánico y estructural de una estructura sumergida con perfil hidrodinámico y doble fuerza de arrastre que permita el control de movimiento de un wec.
Autor: Salguero Rodríguez, Marcelo Joel
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: The work deals with the hydromechanical, and structural design of a double drag force subsea structure, which may be able to modify the roll natural period of a vessel, and make it resonate with the peak period of swells in The Galapagos Islands. These subsea bodies are attached from the sided of a vessel by using cables, its hydrodynamic geometry in addition of considering strcutrual mass, the entrapped water mass inside the object allows the increasing of the mass moment of inertia, and thus, increase the roll natural period. To control the excess of roll motion, drag leaf springs are linked to the perimeter of the subsea bodies, whose structural fatigue limit design is carried out. For a vessel of 14 (m) width, 30 (m) length, and a draught of 2.60 (m), the subsea bodies lead to increase the natural period from 5 (s) to 13 (s) approximately.
Descripción: El presente trabajo describe el diseño hidromecánico y estructural de un cuerpo sumergido, con capacidad para generar doble fuerza de arrastre, y permitir la modificación de la frecuencia natural de rolido de una barcaza, hasta llevarla a la resonancia con la frecuencia pico de las olas en las Islas Galápagos. Para esto inicialmente se propuso una geometría capaz de cuplir con la generación de doble fuerza de arrastre, que tiene forma de embudo, y en cuyo perímetro se establecieron aletas con formas de ballestas, las mismas que se abren al subir el cuerpo, mientras que se cierran al descender la estructura. Además, se establecen parámteros dimensionales tanto para la barcaza tales como: longitud, ancho, altura y calado; así como para los objetos sumergidos, considerando diámetros, alturas longitudes y espesores de tal manera que, al tomar en cuenta su masa estructural, así como la masa de agua atrapada en el interior del embudo, y la masa de agua añadida en el reverso de las aletas, se incremente el momento de inercia de masa del barco, y por ende, cambie el periodo natural de rolido del barco, hasta que coincida con el periodo pico (Tp) de las olas. Posteriormente se evalúan los parámetros hidrodinámicos como el coeficiente de arrastre y la correspondiente fuerza de arrastre. Esto con el fin de garantizar que no se pierda tensión a través de los cables de conexión de los objetos sumergidos. Finalmente se diseñan las aletas perimetrales, para trabajo a fatiga. Para un caso de estudio de una embarcación de 14 (m) de ancho, 30 (m) de largo, y 2.60 (m) de calado, el diseño de los cuerpos sumergidos, tanto para el embudo, como para sus respectivas aletas perimetrales, permite incrementar su periodo natural de 5 (s) a 13 (s).2023-09-01T00:00:00ZDiseño de un convertidor de energía undimotriz para el Archipielago de las Galápagos : sintonización y prueba de concepto de un convertidor de energía undimotriz.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25070
Título: Diseño de un convertidor de energía undimotriz para el Archipielago de las Galápagos : sintonización y prueba de concepto de un convertidor de energía undimotriz.
Autor: Segovia Solano, Jordany Esequiel
Director: Guachamin Acero, Wilson Iván
Resumen: Currently there are several device concepts that allow the conversion of waves into mechanical energy. However, none of these options proves to be efficient because their oscilation frequency does not coincide with that one of the waves. In fact, the natural period of the device is generally lower than that of waves, so that, it is not posible to reach a resonance state. As a solution to this problem, a wave energy conversion (WEC) device based on the roll motion is proposed. For this, two underwater structures, one on each side of a vessel, can increase the mass moment os inertia of the barge and thus, it's the natural period. Preliminary results show that the roll natural period for a scale model of a vessel (0.30 m long and 0.20 m wide)is 0.86 seconds, while adding the subsea conical structure (0.10 m radius and 0.12 m height) increases the natural period to 2.80 seconds. The analysis and proof of concept conduced in this work to better design and more efficient devices, which is necessary at a local and global scale.
Descripción: En la actualidad existen diversos dispositivos que permiten la conversión de energía proveniente de las olas, sin embargo, ninguna de estas opciones prueba ser eficiente porque su frecuencia natural de oscilación no coincide debido a que generalmente el periodo natural del dispositivo es inferior al periodo pico característico de las olas, de manera que no se logra llegar al estado de resonancia. Como solución a este problema, en el presente trabajo se propone un dispositivo para la transformación de energía undimotriz (WEC), basado en el movimiento de rolido. Para esto, a un elemento flotante (barcaza) se incluye dos estructuras submarinas (una en cada lado), lo que aumentará el momento de inercia de masa y por tanto será viable el incremento del periodo natural.
Con el fin de ilustrar la solución propuesta se realiza un análisis numérico preliminar y posteriormente una prueba de concepto en escala 1:100. Los resultados preliminares muestran que el periodo natural para el elemento flotante (0.30 metros de largo y 0.20 metros de ancho) es de 0.86 segundos, mientras que al añadir los elementos sumergibles (0.10 m de radio y 0.12 metros de altura) el periodo natural aumenta a los 2.80 segundos. A través de este trabajo, este análisis y prueba de concepto permitirán diseñar de mejor manera dispositivos más eficientes y necesarios para el problema energético mundial.2023-09-01T00:00:00ZEstudio de la recolección de energía de vibración electromagnética en válvulas de control de distribución de agua : análisis y simulación del recolector de energía electromagnética en válvulas aplicado una carga no periódica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25069
Título: Estudio de la recolección de energía de vibración electromagnética en válvulas de control de distribución de agua : análisis y simulación del recolector de energía electromagnética en válvulas aplicado una carga no periódica.
Autor: Farinango Quishpe, Victor Jampier
Director: Reina Guzmán, Washington Salvatore
Resumen: This paper shows the analysis and results obtained based on the design of an electromagnetic energy collector (EMVEH) applied to a water control valve. The vibrational energy that is generated in the valve by the passage of a fluid and its interaction with the internal components of the valve, are the main source of energy that they provide to the collector, which transforms it into electrical energy. For this, the correct study of the case was carried out accompanied by a simulation in Inventor and MATLAB which resulted in the output power of the EMVEH, depending on the frequency at which it operates. As these are low frequencies and considering the EMVEH available in the market, the results are given in a range of (0 Hz to 100 Hz), while the power is in the range of (mW). Based on this, the first value presented is 0.0494 (mW) where the frequency has a peak of 58.29 Hz. This same procedure and analysis are carried out by varying the mass in order to determine the increase or reduction of power as a function of mass. After validating the results with the information shared by the academic authors. We proceed to schematize the assembly and exploded views for an EMVEH and couple it to the area that presents the greatest vibration, to obtain the greatest amount of energy possible. For the design, various external and internal aspects were considered, and these were material to be used, internal elements, their characteristics and their composition, analysis of the product in the market, among others.
Descripción: El presente trabajo muestra el análisis y los resultados obtenidos en base al diseño de un recolector de energía electromagnética (EMVEH) aplicado en una válvula de distribución de agua de agua. La energía vibracional que se genera en la válvula por el paso de un fluido y su interacción con los componentes internos de la válvula, son la principal fuente de energía que aportan para al recolector, mismo que la transforma en energía eléctrica. Para ello se realizó el correcto estudio del caso acompañado de una simulación en Inventor y Matlab las cuales dieron como resultado la potencia de salida del EMVEH, en función de la frecuencia a la que opera. Al tratarse de frecuencias bajas y tomando en cuenta los EMVEH disponibles en el mercado, se tiene que los resultados se dan en un rango de (0 Hz a 100 Hz), mientras que la potencia se encuentra en el rango de los (mW). En base a esto, el primer valor presentado es de 0,0494 (mW) donde la frecuencia posee un pico de 58,29 Hz. Este mismo procedimiento y análisis se o realiza variado la masa con el fin de determinar el incremento o reducción de la potencia en función de la masa. Tras validar los resultados con la información compartida por parte de los autores académicos. Se procede a esquematizar los planos de conjunto y de despiece para un EMVEH y acoplar a este en la zona que presenta mayor vibración, para de esta manera obtener la mayor cantidad de energía posible. Para el diseño se tomaron en cuenta diversos aspectos tanto externos como internos y esos fueron; material a utilizar, elementos internos, sus características y su composición, análisis del producto en el mercado, entre otras.2023-08-01T00:00:00ZDiseño de un vehículo aéreo no tripulado (uav) con sistema de propulsión eléctrico para despegue y aterrizaje vertical (vtol) : dimensionamiento y ensamblaje de un sistema de propulsión eléctrico para un uav tipo vtol de configuración tipo tricóptero.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25068
Título: Diseño de un vehículo aéreo no tripulado (uav) con sistema de propulsión eléctrico para despegue y aterrizaje vertical (vtol) : dimensionamiento y ensamblaje de un sistema de propulsión eléctrico para un uav tipo vtol de configuración tipo tricóptero.
Autor: Rivera Padilla, Santiago Daniel
Director: Valencia Torres, Esteban Alejandro
Resumen: The existing prototype in the laboratory is overweight due to its hybrid carbon and kevlar fiber coating, which hinders the UAV VTOL's takeoff and its autonomy. Additionally, there are issues with the tilting mechanism. To address these issues, a material change for the structure and a relocation of the coating are proposed to solve the weight problem. Simultaneously, a redesign of the electric propulsion system is planned to ensure better takeoff performance. Furthermore, in accordance with the laboratory's requirements, a tilting mechanism will be installed at the tail. This was accomplished by constructing the prototype using XPS for the structure and placing fiberglass in the weak sections of the UAV VTOL. Additionally, a test bench was set up to select the motor and propeller. The results show an approximate weight reduction of 2033 [g], representing a 282% improvement compared to the preexisting design. Moreover, the T-motor am480 kv650 motor with the 13 x 8 E propeller operates correctly at 50% throttle, generating a total thrust of 4995 [g] with its three motors. In conclusion, the weight of this project's prototype has been reduced, and the electric propulsion system has been improved with the selection of the T-motor am480 kv650 motor and the 13 x 8 E propeller, along with the implemented tilting mechanism.
Descripción: El prototipo existente en el laboratorio presenta un exceso de peso debido a su recubrimiento de fibra híbrida de carbono y kevlar, lo que dificulta el despegue del UAV VTOL y su autonomía, además se evidencia problemas en el mecanismo tilting. Para lo que se plantea un cambio de material para la estructura y la reubicación de recubrimiento, para solucionar el problema de sobrepeso, y a su vez rediseñar el sistema de propulsión eléctrico para garantizar un mejor despegue, también por requerimiento del laboratorio se colocará un mecanismo tilting en la cola. Esto se realizó con la fabricación del prototipo con XPS para la estructura y la colocación de fibra de vidrio localizada en los perfiles débiles del UAV VTOL, por otro lado, se realizó un banco de pruebas para la selección de motor y propela. Obteniendo como resultados una disminución de peso aproximado de 2033 [g] lo que representa un 282% en comparación con el diseño preexistente, además el motor T-motor am480 kv650 con la propela 13 x 8 E funcionan correctamente con el 50% de aceleración del motor generando un empuje total de 4995 [g] con sus 3 motores. Concluyendo que se disminuyó el peso del prototipo de este proyecto y a su vez se mejoró el sistema de propulsión eléctrico con la selección del motor T-motor am480 kv650 y la propela 13 x 8 E junto con el mecanismo tilitng implementado.2023-08-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un columpio turístico para la zona de Intag.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25067
Título: Diseño y simulación de un columpio turístico para la zona de Intag.
Autor: Jaya Mena, Andrés Sebastián
Director: Guamán Alarcón, Marco Vinicio
Resumen: The construction of tourist swings in Ecuador has been increasing over the years, but one of the present drawbacks is that they are made by hand, without following standards and the basic methodology of mechanical design. Because they are structures in which people are involved, it is necessary to implement an engineering approach to their construction, as well as give a plus to their common design. For this purpose, this work begins with a collection of information regarding the state of the art of swings and their application in activities related to tourism in Ecuador. The main customer requirements were: 60º balancing and 90º rotation with respect to the vertical axis; from which the technical specifications of the tourist swing were raised, to later obtain a virtual solution through the presentation and evaluation of alternatives of the modules present in the functional structure. Next, the swing and its components were dimensioned, resulting in an arm-type structure 2.5 m high and 1.80 m wide, which will be manufactured with a 6"" structural tube. In addition, the standardized elements were selected to obtain the assembly and manufacturing plans, which in total are 18 plans. Additionally, an animation of the swing movements and the simulation of important elements were made. Finally, a cost analysis was made, resulting in a value of $1,902.28 for the construction of the tourist swing, without considering the calculation of the settlement.
Descripción: La construcción de columpios turísticos en el Ecuador se ha ido incrementando con el pasar de los años, pero uno de los inconvenientes presentes es que los hacen artesanalmente, sin seguir normas y la metodología básica del diseño mecánico. Debido a que son estructuras en las cuales se ven involucradas personas, es necesario implementar un enfoque ingenieril a su construcción, así como darle un plus a su diseño común. Para tal efecto, este trabajo inicia con una recolección de información respecto al estado del arte de los columpios y su aplicación en actividades relacionadas con el turismo en el Ecuador. Los principales requerimientos del cliente fueron: balanceo de 60º y rotación respecto al eje vertical de 90º; a partir de los cuales se plantearon las especificaciones técnicas del columpio turístico, para posteriormente obtener una solución virtual mediante la presentación y evaluación de alternativas de los módulos presentes en la estructura funcional. A seguir, se dimensionó el columpio y sus componentes, dando como resultado una estructura tipo brazo de 2,5 m de altura y 1,80 m de ancho, la cual será fabricada con un tubo estructural de 6”. Además, se seleccionaron los elementos normalizados para obtener los planos de conjunto y de fabricación, que en su totalidad son 18 planos. Adicionalmente, se realizó una animación de los movimientos del columpio y la simulación de elementos importantes. Finalmente, se elaboró un análisis de costos dando como resultado un valor de $1 902,28 para la construcción del columpio turístico, sin considerar el cálculo del asentamiento.2023-09-01T00:00:00ZEstudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : evaluación de daño por fatiga en ductos marinos.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25066
Título: Estudio de trabajo a fatiga en ductos marinos para una unidad flotante de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) usando un sistema pasivo de compensación de rolido : evaluación de daño por fatiga en ductos marinos.
Autor: Curay Cepeda, Christian Marcelo
Director: Ayabaca Sarria, Wilson Iván
Resumen: Offshore hydrocarbon extraction uses flexible pipelines (risers) attached to the balcony of an oil production, storage, and offloading (FPSO) vessel. These risers are subjected to cyclic loads caused by wave impacts. This project deals with a methodology to assess fatigue damage in the upper attachment point of a riser. This analysis was performed for different wave heights (Hs) a peak period (Tp), with and without a roll compensation system on the FPSO. The Rain Flow Counting (RFC) method and the Palmgren Miner rule were used to evaluate fatigue damage in the riser using of MATLAB functions. The application of the RFC method starts from a stress time history. Then, it is converted into a histogram of cycles as a function of stress ranges. The Wöhler curve of the API 5L X65 material and the Palmgren Miner rule, allows to compute the fatigue damage of the riser in the upper section. The results indicate that for the most critical cases when Hs = 5 [m] and the period Tp = 14[s], there is a stress range of ∆σ = 63.27 [MPa] y ∆σ = 103.84 [MPa] with and without a roll compensation system, respectively. The stress ranges mentioned above are below the fatigue strength limit of the material σe = 150 [MPa]. For the pipeline studied in this work, it is concluded that there will be no fatigue damage at the riser attachment point
Descripción: Para la extracción de hidrocarburos en alta mar se utiliza ductos flexibles (“risers”) acoplados a un barco de producción, almacenamiento y descargas de petróleo (FPSO). Estos “risers” se encuentran sometidos a cargas cíclicas provocadas por los movimientos del FPSO. En el presente trabajo se desarrolló una metodología para determinar si existe daño por fatiga en el punto de sujeción del “riser”. Este análisis se lo realizó para diferentes alturas de ola (Hs) y períodos pico(Tp). Para un FPSO con y sin un sistema de compensación de rolido. Para evaluar el daño por fatiga en el “riser” se utilizó el método “Rain Flow Counting” (RFC) y la regla de Palmgren Miner mediante funciones de MATLAB. La aplicación del método (RFC) comienza en el historial de esfuerzos del “riser”, para obtener un histograma de ciclos en función de rangos de esfuerzos. Con los resultados del histograma, la curva de Wöhler del material API 5L X65 y la regla de Palmgren Miner, se analizó el daño por fatiga del “riser” en dicha sección. Los resultados indican que para los casos críticos cuando Hs = 5 [m] y Tp = 14[s], se tiene un rango de esfuerzos de ∆σ = 63.27 [MPa] y ∆σ = 103.84 [MPa] con y sin un sistema de compensación de rolido respectivamente. Los rangos de esfuerzos ya mencionados se encuentran por debajo del límite de resistencia a la fatiga del material σe = 150 [MPa] y se concluye que para el “riser” escogido no va a existir daño por fatiga en el punto de sujeción.2023-08-01T00:00:00ZVerificación y comprobación de operaciones y parámetros de corte entre el torneado convencional y el torneado CNC : operación de cilindrado.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25065
Título: Verificación y comprobación de operaciones y parámetros de corte entre el torneado convencional y el torneado CNC : operación de cilindrado.
Autor: Bonilla Estévez, Ramses Ruben
Director: Ayabaca Sarria, César Ricardo
Resumen: In this work, 54 specimens were cylindered (27 on the manual turnstile TORRENT 42-72 and 27 on the CNC turnstile ROMI C420) with different combinations of cut parameters (spindle speed, feed rate, and depth of pass) in order to evaluate some criteria like amperage, machining time, error between final and expected diameter, roughness, taper and roundness. In order for realizing this work, transmission steel AISI 1018 was used as job material, and CNMG 12 04 08 – PM 4325 insert was used as job tool. In addition to some measure equipment like clamp meter used to evaluate the amperage of the machine, caliper to determine initial and final diameters (diameter error), roughness meter for the roughness and dial indicator for determining roundness and taper of the specimen. Once the data of the experimentation was obtained, a generalization of parameters to put in the machine (manual or CNC) to obtain the best condition of surface finish and geometric tolerance was realized. Finally, the results of the manual and CNC turnstile were compared with the objective to validate the actual conditions of the manual turnstile and determine if this is still optimum to mechanize specimens according to the requirements of any client.
Descripción: En este trabajo de integración curricular se cilindraron 54 probetas (27 en el torno convencional TORRENT 72-42 y 27 en el torno CNC ROMI C420) con diferentes combinaciones de parámetros de corte (velocidad de husillo, velocidad de avance y profundidad de pasada) para así poder evaluar los criterios de amperaje, tiempo de maquinado, error entre el diámetro final y esperado, rugosidad, conicidad y redondez. Para la realización de este trabajo se utilizó el acero de transmisión AISI 1018 como material de trabajo y el inserto CNMG 12 04 08 – PM 4325 como herramienta de trabajo, además de equipos de medición principales, tales como, la pinza amperimétrica con la cual se evaluó el amperaje utilizado por la máquina, calibrador para determinar diámetros iniciales y finales (error de diámetro), rugosímetro para determinar la rugosidad y el reloj comparador para determinar la redondez y conicidad de la pieza.
Con los datos obtenidos de la experimentación se realizó una generalización de parámetros a imponer en la máquina (sea convencional o CNC) para obtener las mejores condiciones de acabado superficial y tolerancias geométricas, y finalmente se compararon los resultados entre los dos tipos de torneado con lo cual se pudo validar las condiciones en las que se encuentra el torno convencional y si aún es óptimo para mecanizar piezas según las exigencias de cualquier cliente.2023-08-01T00:00:00ZDiseño y simulación de una mesa vibratoria prototipo con señales de entrada senoidal : diseño de materialización de una mesa vibratoria prototipo con señales de entrada senoidal.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25064
Título: Diseño y simulación de una mesa vibratoria prototipo con señales de entrada senoidal : diseño de materialización de una mesa vibratoria prototipo con señales de entrada senoidal.
Autor: Anrango Catucuamba, Jonathan Paul
Director: Granja Ramírez, Mario Germán
Resumen: Mechanical vibrations on vibrating tables with sinusoidal input signals are the most typical case that occurs in the industry. Vibrations are present in rotating equipment such as centrifugal pumps, turbines, washers and classifiers and it is important to know the influence that vibration has on the parameters mass, elastic recovery constant, damping constant. The combination of these parameters is important in vibration control, if you work within resonance the system vibrates easily and with little energy, causing disturbances in the equipment and future damage. The purpose of this curricular integration work is to show the mathematical model and the equations of the fundamental parameters that govern the behavior of the vibratory system of a vibrating table. Analysis of the behavior of mechanical vibrations in vibrating tables is especially useful for vibration control. For this study, we start by identifying the forces acting on the mass-spring-damper vibratory system and, based on a free-body diagram, formulate the mathematical model and the fundamental parameters that describe said dynamic behavior of a vibrating table, such as the peak amplitude at peak, air damping factor, magnification factor and the general equation that models the movement of a mass-damping spring system, to later calculate the logarithmic decrease and the balance of the forces acting on the vibrating system.
Descripción: Las vibraciones mecánicas en mesas vibratorias con señales de entrada senoidal son el caso más típico que se presenta en la industria. Las vibraciones están presentes en los equipos rotatorios como son bombas centrifugas, turbinas, lavadoras y clasificadoras y es muy importante conocer la influencia que tiene la vibración de los parámetros masa, constante de recuperación elástica, constante de amortiguamiento. La combinación de estos parámetros es gravitante en el control de la vibración, si se trabaja dentro de la resonancia el sistema vibra con facilidad y con poca energía ocasionando que haya perturbación en los equipos y daños a futuro. La finalidad del presente trabajo de integración curricular es mostrar el modelo matemático y las ecuaciones de los parámetros fundamentales que rige el comportamiento del sistema vibratorio de una mesa vibratoria. El análisis del comportamiento de las vibraciones mecánicas en mesas vibratorias es de gran utilidad para el control de las vibraciones. Para este estudio se parte identificando las fuerzas actuantes en el sistema vibratorio masa – resorte – amortiguador y a parir de un diagrama de cuerpo libre formular el modelo matemático y los parámetros fundamentales que describen dicho comportamiento dinámico de una mesa vibratoria como lo son la amplitud pico a pico, factor de amortiguamiento del aire, factor de magnificación y la ecuación general que modela el movimiento de un sistema masa – resorte amortiguador, para posteriormente calcular el decremento logarítmico y el equilibrio de las fuerzas actuantes en el sistema vibratorio.2023-03-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un equipo didáctico para estudiar el funcionamiento real de una bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria : desarrollo de una herramienta informática didáctica para el estudio termodinámico de una bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25059
Título: Diseño y simulación de un equipo didáctico para estudiar el funcionamiento real de una bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria : desarrollo de una herramienta informática didáctica para el estudio termodinámico de una bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria.
Autor: Medina Acosta, Cristian Santiago
Director: Naranjo Mendoza, Carlos Andrés
Resumen: The general objective of this project was to develop a computer tool for the analysis of the thermodynamic behavior of a heat pump for heating domestic hot water for the Thermodynamics Laboratory of FIM-EPN. The methodology used was theoretical-practical. The theory of energy systems and the compression refrigeration cycle were used to determine the parameters for the analysis of the didactic system. The locations and measurement points for pressure and temperature were established, and the elements that make up the data acquisition system to be implemented in the laboratory were specified. Once the parameters and devices were established, the Python programming language was selected using the weighted ordinal criteria method. The necessary libraries were gathered to fulfill the objectives of the computer tool, such as real-time monitoring of thermodynamic variables, obtaining thermodynamic diagrams, and reading and recording data obtained from a DAQ device through pressure and temperature sensors. Finally, design requirements for the graphical interface were established following ISO 9241 standards. A software with a graphical interface was obtained, allowing for the thermodynamic analysis of a heat pump for the production of domestic hot water. The obtained programming code was in open-source software (Python), and libraries were used to read, encode, store, record, and utilize data provided by sensors in order to carry out the study of the thermodynamic behavior of a heat pump for the production of domestic hot water.
Descripción: El objetivo general de este proyecto fue desarrollar una herramienta informática para el análisis del comportamiento termodinámico real de una bomba de calor para el calentamiento de agua caliente sanitaria para el laboratorio de termodinámica de la FIMEPN. La metodología que se utilizó fue de tipo teórico-práctico. Se utilizó teoría de sistemas energéticos y el ciclo de refrigeración de compresión para determinar los parámetros de análisis del sistema didáctico, se establecieron las ubicaciones y puntos de medida de presión y temperatura y se especificaron los elementos que conforman el sistema de adquisición de datos a implementar en el laboratorio. Establecidos los parámetros y dispositivos se seleccionó el lenguaje de programación Python a través del método de ordinal de criterios ponderados. Se recopilaron las librerías necesarias para poder cumplir con los objetivos de la herramienta informática como el monitoreo de variables termodinámicas en tiempo real, obtención de diagramas termodinámicos y lectura y registro de datos obtenidos de un dispositivo DAQ a través de sensores de presión y temperatura. Finalmente, se establecieron requisitos de diseño de la interfaz gráfica mediante las normas ISO 9241. Se obtuvo un software con interfaz gráfica que permite el análisis termodinámico de una bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria. El código de programación obtenido fue en software libre (Python) y se utilizaron las librerías para leer, codificar, almacenar, registrar y utilizar los datos proporcionados por los sensores para poder realizar el estudio del comportamiento termodinámico de una bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria.2023-10-01T00:00:00ZDiseño y simulación de un equipo didáctico para estudiar el funcionamiento real de una bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria : Simulación de la estructura física de un equipo didáctico de bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria y selección del equipo y sensores de monitoreo.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25012
Título: Diseño y simulación de un equipo didáctico para estudiar el funcionamiento real de una bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria : Simulación de la estructura física de un equipo didáctico de bomba de calor para la producción de agua caliente sanitaria y selección del equipo y sensores de monitoreo.
Autor: Cachaguay Chiluisa, Joel Lenin
Director: Naranjo Mendoza, Carlos Andrés
Resumen: This degree work explains the necessary steps for the design and simulation of the physical structure of a heat pump teaching unit for the production of domestic hot water and the selection of equipment and sensors for monitoring and recording data. The project begins with the study of theoretical concepts focused on the heat pump and its applications, as well as monitoring sensors and the design of test benches for laboratories. Subsequently, using the concurrent engineering methodology, the technical specifications of budget, safety, operation, function and ergonomics of the equipment have been obtained. Based on this, the KONEN home heat pump with a heating power of 2.26 [kW] has been selected; the PT100 RTD monitoring sensors, the SB-69 pressure transducer, and the ACS712-30A and AC ZMPT 101B analog sensors. While for the electrical circuit, Din Rail 2 thermomagnetic switches, industrial ON/OFF button panel, luminous rocker and 16A tripolar contactor have been selected. To finish the section, the rectangular structural profile of dimensions 50x30x3 [mm] and the ASTM A-36 steel have been selected, applying the flexural design procedure and the steel construction manual (AISC). The results obtained have been verified from the simulation of the support structure in the Inventor Professional and SAP2000 programs; where there were percentage errors, less than 10%, associated with meshing and the combination of loads. On the other hand, the simulation in Proteus 8 Professional allowed to develop the programming code for the Arduino Mega 2560. In addition, as a result of the materialization and detail design, the assembly, subassembly and workshop plans of the four systems that make up the equipment were obtained. Finally, for the total physical implementation of the didactic equipment, a value of 4570.63 [USD] has been determined as the approximate budget required.
Descripción: El presente trabajo de titulación explica los pasos necesarios para el diseño y simulación de la estructura física de un equipo didáctico de bomba de calor para producción de agua caliente sanitaria y la selección del equipamiento y sensores para el monitoreo y registro de datos. El proyecto inicia con el estudio de conceptos teóricos enfocados en la bomba de calor y sus aplicaciones, así como los sensores de monitoreo y el diseño de bancos de prueba para laboratorios. Posterior, utilizando la metodología de la Ingeniería concurrente se han obtenido las especificaciones técnicas de presupuesto, seguridad, operación, función y ergonomía del equipo. En base a esto, se han seleccionado la bomba de calor domiciliaria KONEN con una potencia de calentamiento de 2.26 [kW]; los sensores de monitoreo RTD PT100, el transductor de presión SB-69, y los sensores analógicos ACS712-30A y AC ZMPT 101B. Mientras que para el circuito eléctrico se han seleccionado los interruptores termomagnético Riel Din 2, botonera ON/OFF industrial, basculante luminoso y el contactor tripolar 16A. Para finalizar la sección, se han seleccionado el perfil estructural rectangular de dimensiones 50x30x3 [mm] y el acero ASTM A-36 aplicando el procedimiento de diseño a flexión y el manual de la construcción en acero (AISC). Los resultados obtenidos han sido verificados a partir de la simulación de la estructura de soporte en los programas Inventor Professional y SAP2000; donde se presentaron errores porcentuales, menores al 10%, asociados al mallado y a la combinación de cargas. Por otro lado, la simulación en Proteus 8 Professional permitió desarrollar el código de programación para el Arduino Mega 2560. Además, como resultado del diseño de materialización y detalle se obtuvieron los planos de conjunto, subconjunto y taller de los cuatro sistemas que conforman el equipo. Finalmente, para la implementación física total del equipo didáctico se ha determinado un valor de 4570.63 [USD] como el presupuesto aproximado requerido.2023-11-08T00:00:00ZDiseño mecánico y estructural de un generador undimotriz (wec) para el archipiélago de galápagos : diseño de un mecanismo para transformar movimiento traslacional estocástico en rotacional unidireccional de un wec.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25011
Título: Diseño mecánico y estructural de un generador undimotriz (wec) para el archipiélago de galápagos : diseño de un mecanismo para transformar movimiento traslacional estocástico en rotacional unidireccional de un wec.
Autor: Guillén Espinoza, Sebastián Eduardo
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: The implementation of new forms of energy generation is necessary due to the high energy
demand. For this reason, the present work deals with the design of a transmission system
of a power take-off (PTO) device, which is part of a wave energy converter (WEC). This
device converts the energy generated by the waves into mechanical energy, which can be
used later as electrical energy. This study is part of the project (CEDIA I+D+I-XVII-2022-16-
WEC GALAPAGOS), where it is necessary to transform a stochastic translational
movement into a unidirectional rotation.
As a solution to this problem, the power transmission mechanism consists of a system of a
set of racks, toothed wheels, ratchets, springs, bearings and a shaft. These elements allow
the transformation of stochastic translational movement into unidirectional rotational
movement. Some important mechanical elements of the PTO have been verified for
resistance under extreme and fatigue loading.
For a barge 30 [m] long and 20 [m] wide, with cone-type submerged masses with a height
of 11 [m] and a diameter of 9 [m], a sea state with significant wave height Hs=1.5 [m] and
peak period Tp=13 [sec] generates a maximum power of 28 [kW].
The maximum dynamic stress in extreme conditions is 100 [Tnf] and the characteristic
stress for fatigue design is 37.2 [Tnf], these are used to size the main mechanical elements
of the PTO.
The procedure suggested for this job will serve in the future for the design of energy efficient
prototypes, in order to generate electrical energy in a sustainable way.
Descripción: La implementación de nuevas formas de generación o transformación de la energía están
en tendencia debido a la alta demanda energética que se tiene en la actualidad, por ello el
presente trabajo de titulación, consiste en la investigación y diseño en donde se estudia un
mecanismo de transmisión de potencia para la toma de fuerza (PTO), para un dispositivo
de conversión de energía undimotriz (WEC), que aproveche esta energía generada por las
olas y la transforme en energía mecánica para poder utilizarla posteriormente como energía
eléctrica. Este estudio es parte del proyecto (CEDIA I+D+I-XVII-2022-16-WEC
GALAPAGOS), en donde se necesita transformar un movimiento traslacional estocástico
en un movimiento rotacional unidireccional.
Como solución a este problema, se propone un mecanismo de transmisión de potencia
PTO que consta de un sistema de cremalleras, ruedas dentadas, trinquetes, resortes,
rodamientos y eje. Estos elementos permiten la transformación del movimiento traslacional
estocástico en rotacional unidireccional. Algunos elementos mecánicos importantes del
PTO se han verificado para resistencia bajo condiciones extremas y trabajo a fatiga.
Se muestra que para una barcaza de 30 [m] de largo y 20 [m] de ancho, con masas
sumergidas tipo cono con altura de 11 [m] y diámetro de 9 [m], un estado de mar con altura
significativa de ola Hs=1.5 [m] y periodo pico Tp=13 [seg] genera una potencia máxima de
28 [kW].
La tensión dinámica máxima en condiciones extremas es de 100 [Tnf] y la tensión
característica para el diseño a fatiga es de 37.2 [Tnf], estas se utilizan para dimensionar
los principales elementos mecánicos del PTO.
El procedimiento sugerido en este trabajo servirá a futuro para el diseño de prototipos
eficientes energéticamente, con el fin de generar energía eléctrica de manera sostenible y
sustentable.2023-11-08T00:00:00ZDiseño y simulación de una estructura metálica de cubierta, de cinco metros de voladizo y con una modulacion de seis metros : Diseño de una estructura metálica de cubierta de cinco metros de voladizo y con una modulación de 6 metros.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25010
Título: Diseño y simulación de una estructura metálica de cubierta, de cinco metros de voladizo y con una modulacion de seis metros : Diseño de una estructura metálica de cubierta de cinco metros de voladizo y con una modulación de 6 metros.
Autor: Gómez Tipantiza, Bryan Alexander
Director: Cesén Arteaga, Mario Alberto
Resumen: This curricular integration project (component A) covers the design of a cantilever metal structure, which uses materials manufactured in Ecuador through the cold forming process. For this analysis, the AISI 2016 standard is used, which covers many of the analysis topics within a profile and what happens with the load capacity that each element will support, since this can be due to global buckling, local buckling, or distortional buckling both when an axial load is applied, as well as a moment in the “x” or “y” axis.
These 3 failure modes will be analyzed in each component of the roof, both in the purlins, beams, and columns, without forgetting to analyze the purlin separators, as well as the column ones, it should be noted that the issue of connections through the welding process will not be addressed in this project.
The design of the base plate as well as the anchor bolts are carried out based on the AISC 2010 Manual, since due to the thickness of the plate and the load to be supported, the design with this manual is necessary.
Descripción: El presente trabajo de integración curricular (componente A) abarca el diseño de una estructura metálica en voladizo, la cual usa materiales fabricados en Ecuador mediante el proceso de conformado en frio. Para este análisis se usa la norma AISI 2016, la cual abarca mucho de los temas de análisis dentro de un perfil y que sucede con la capacidad de carga que va a soportar cada elemento, ya que este puede ser por pandeo global, pandeo local, o pandeo distorsionado tanto al ser aplicado una carga axial, así como momento en el eje “x” o “y”.
Estos 3 modos de falla serán analizados en cada componente de la cubierta, tanto en las correas, vigas y columnas, sin olvidarse de analizar los separadores de correas, así como los de columna, cabe recalcar que el tema de conexiones mediante el proceso de soldadura no se abordará en el presente trabajo.
El diseño de la placa base como de los pernos de anclaje son realizados en base el Manual AISC 2010, ya que por el espesor de placa y la carga a soportar es necesario el diseño con este manual.2023-11-11T00:00:00ZAnálisis de los Parámetros de Trefilado de Alambre de Cobre, en diferentes condiciones de lubricación, bajo criterios de sostenibilidad : Trefilado de Alambre de Cobre para conductores eléctricos, con lubricación.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25009
Título: Análisis de los Parámetros de Trefilado de Alambre de Cobre, en diferentes condiciones de lubricación, bajo criterios de sostenibilidad : Trefilado de Alambre de Cobre para conductores eléctricos, con lubricación.
Autor: Monar Torres, Martin Tadeo
Director: Monar Monar, Willan Leopoldo
Resumen: The present curricular integration project has as objective the characterization of copper wire initially of 2.2 mm in diameter and through the drawing process to reduce it to 1.5 mm in diameter under two conditions of lubrication, automotive oil, and grease. The work consists mainly of the comparison in the use of lubricant to finally conclude with which lubricant has better results in the drawing process. The microstructure present in the drawn wire is shown both in the center and on the edge and to analyze the variation of the microstructure, the metallography of the wire without any drawing process is shown. For the analysis of hardness, the hardness in the center and on the edge is presented, with the data obtained a diagram is made that allows knowing the variation in hardness that occurred during the drawing process. In the final part, sustainability criteria are described that allow optimizing this manufacturing process and, in turn, reducing the waste generated.
Descripción: El presente proyecto de integración curricular tiene como objetivo la caracterización de alambre de cobre inicialmente de 2.2 mm de diámetro y mediante el proceso de trefilado reducirlo a 1.5 mm de diámetro bajo dos condiciones de lubricación, aceite y grasa automotrices. El trabajo consta principalmente de la comparación en el uso de lubricante para finalmente concluir con que lubricante se tienen mejores resultados en el proceso de trefilado. Se muestra la microestructura presente en el alambre trefilado tanto en el centro como en el borde y para analizar la variación de la microestructura se muestra la metalografía del alambre sin ningún proceso de trefilado. Para el análisis de la dureza se presenta la dureza en el centro y en el borde, con los datos obtenidos se realiza un diagrama que permite conocer la variación de dureza ocurrida durante el proceso de trefilado. En la parte final se describen criterios de sostenibilidad que permiten optimizar este proceso de fabricación y a su vez reducir los desperdicios generados.2023-11-11T00:00:00ZAnálisis dinámico de un Sistema de amarre para un FPV en el Embalse de Mazar : Componente B: Zona 3 – Cota Superior.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25008
Título: Análisis dinámico de un Sistema de amarre para un FPV en el Embalse de Mazar : Componente B: Zona 3 – Cota Superior.
Autor: Molina Espinel, Erick Patricio
Director: Guachamín Acero, Wilson Iván
Resumen: In view of the requirement from the Electric Corporation of Ecuador (CELEC EP) to install a Floating Photovoltaic System (FPV) in the Mazar reservoir, this study reviews the state of the art for mooring system solutions that can be adapted to conditions presented by the reservoir's topography, such as available width for installation, water level variations, loads generated by wind, waves, and currents, among others.
The areas where the FPV can be installed are assessed, selecting the most critical zone for further selection of alternatives. A geometry of the FPV is defined to the mooring system, which consists of a line with a movable pulley that holds a dead weight.
Based on the meteorological data, parameters such as wind speed, current, and wave spectrum are determined. Subsequently, a numerical model is defined, along with several potential scenarios. By applying the conditions of each scenario and using the computational code ANSYS AQWA, a dynamic analysis of the proposed model is performed, concluding that the proposed system meets the necessary parameters for its operation.
Descripción: Ante la propuesta presentada por la Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC EP) de instalar una plana planta solar fotovoltaica flotante (FPV) en el embalse de Mazar, se realiza un estudio del arte para revisar posibles soluciones de sistemas de amarre que se adapten a las condiciones que presenta la topografía del embalse en cuanto al ancho disponible para la instalación, variación de grandes niveles de agua, cargas producidas por el viento, oleaje y corriente, entre otras.
Para instalar un FPV en Mazar se evalúan varias zonas, escogiendo la zona más crítica posterior se realiza una evaluación de alternativas, y se define una geometría para realizar una preselección de sistema de amarre mismo que consta de una línea a la cual se incluye una polea móvil misma que sujeta un peso muerto, adicional se plantea un modelo conceptual.
En base a los datos meteorológicos del embalse, al igual que estimaciones realizadas se determinan parámetros como velocidad del viento, corriente y se caracteriza un espectro de olas. Posteriormente se define un modelo numérico al igual que algunos posibles escenarios, aplicando las condiciones de cada escenario y con la ayuda del programa computacional ANSYS AQWA, se realiza la simulación dinámica del modelo propuesto y se concluye que el sistema propuesto cumple con los parámetros necesarios de operación y funcionamiento en elembalse de Mazar.2023-11-08T00:00:00ZDiseño de un banco de pruebas para bombas funcionando como turbinas : Diseño del sistema hidráulico y mecánico.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25007
Título: Diseño de un banco de pruebas para bombas funcionando como turbinas : Diseño del sistema hidráulico y mecánico.
Autor: Peña Loachamin, Jorge Esteban
Director: Hidalgo Díaz, Víctor Hugo
Resumen: For the present study, the design and modeling of a test bench for pumps operating as turbines is proposed. It was necessary to propose a calculation methodology to be used, which starts with determining suitable values for the head and flow rate of the pump operating as a turbine. In the design, it is considered that its construction is carried out for didactic purposes through experimental correlations to determine head and flow rate values under different operating conditions. This is followed by designing the pipe network according to the ASME B31.3 standard, considering an appropriate fluid velocity, along with calculating major and minor losses in the system.
Then, the selection of a pump that meets the flow and head requirements of the pump operating as a turbine was carried out, considering losses in the system. Subsequently, the integrity of the system was verified by analyzing the working pressure and water hammer existing in the test bench. The completion of the calculations and equipment selection allowed for the 3D modeling of the system and the development of blueprints for the test bench. It is concluded that the proposed model has dimensions of 1.34m x 2.07m x 1.89m, with a driving pump of 4HP, project cost of $9116.18, and will generate a power output of 1369 [W].
Descripción: Para el presente estudio, se propone el diseño y modelado de un banco de pruebas para bombas funcionando como turbinas, donde fue necesario proponer una metodología de cálculo a ser utilizada, que parte de la determinación de valores adecuados de altura y caudal de la bomba funcionando como turbina, considerando en el diseño que su construcción se realiza con fines didácticos a través de correlaciones experimentales para determinar valores de altura y caudal a diferentes condiciones de funcionamiento; seguido del diseño de la red de tuberías de acuerdo a la norma ASME B31.3 considerando una velocidad de fluido apropiada junto con el cálculo de pérdidas mayores y menores del sistema; entonces, se procedió a la selección de una bomba que cumpla con los requerimientos de caudal y altura de la bomba funcionando como turbina considerando pérdidas en el sistema; después, se comprobó la integridad del sistema analizando la presión de trabajo y el golpe de ariete existente en el banco de pruebas. La finalización de los cálculos y selección de los equipos permitió el modelado 3D del sistema y el desarrollo de planos para el banco de pruebas, donde se concluye que el modelo propuesto tiene unas dimensiones de 1.34m x 2.07m x1.89m, con una bomba impulsora de 4HP con un costo de proyecto de $9116.18 y generará una potencia de 1369 [W].2023-11-08T00:00:00ZEvaluación ergonómica de dos exoesqueletos durante la simulación de tareas laborales mediante fotogrametría y sensores de inercia : Análisis de cinemática y cinética articular en OpenSim a través de los datos recolectados con sensores inerciales (IMUs).
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25006
Título: Evaluación ergonómica de dos exoesqueletos durante la simulación de tareas laborales mediante fotogrametría y sensores de inercia : Análisis de cinemática y cinética articular en OpenSim a través de los datos recolectados con sensores inerciales (IMUs).
Autor: Obregón Manzano, Raúl David
Director: Rojas Molina, Roberto Carlos
Resumen: In the current curricular integration work titled "ANALYSIS OF JOINT KINEMATICS AND KINETICS IN OPENSIM USING DATA COLLECTED WITH INERTIAL SENSORS (IMUs)," the utility and suitability of the OpenSim software for processing data collected through inertial IMU sensors are assessed. These sensors are placed at various body locations, such as the hip, knees, and ankles, and joint kinematics are analyzed when lifting a box. To evaluate the results, the outcomes from OpenSim are compared with other data processing approaches developed and other software tools. Additionally, the focus is on highlighting the accuracy and reliability of the IMU sensors used in data collection. A significant part of the project involves collecting IMU sensor data during a variety of movements and activities. These data undergo a meticulous preprocessing procedure, including cleaning and organization, to ensure data quality and integrity, and to enable data interpretation in OpenSim. Subsequently, the data is processed in OpenSim, and the resulting curves are interpreted. Finally, these curves are compared with curves obtained from other processing methods, allowing for an assessment of OpenSim's capabilities in processing data collected by IMUs. Furthermore, the validity of using IMUs for the analysis of everyday exercises outside a controlled environment will be assessed. This research seeks to shed light on the advantages and limitations of OpenSim when working with IMU data. It contributes to the growing body of knowledge surrounding motion analysis, as well as the practicality and accuracy of IMU sensors for tracking joint kinematics and kinetics during various tasks. Ultimately, the findings of this study can have significant implications for the fields of biomechanics, sports science, and physical therapy, where precise movement analysis is crucial for optimizing performance and injury prevention. By comparing OpenSim's performance with other methods, this research aims to inform researchers and practitioners about the best approaches for motion analysis using IMUs and OpenSim, which will undoubtedly impact future studies and clinical applications in the field.
Descripción: En el presente trabajo de integración curricular titulado "ANÁLISIS DE LA CINEMÁTICA Y CINÉTICA ARTICULAR EN OPENSIM USANDO DATOS RECOLECTADOS CON SENSORES INERCIALES (IMUs)," se evalúa la utilidad y la idoneidad del software OpenSim para procesar datos recopilados a través de sensores inerciales IMU. Estos sensores se ubican en varias partes del cuerpo, como la cadera, las rodillas y los tobillos, y se analizan las cinemáticas articulares al levantar una caja. Para evaluar los resultados, se comparan los resultados de OpenSim con otros enfoques de procesamiento de datos desarrollados y otras herramientas de software. Además, el enfoque se centra en resaltar la precisión y confiabilidad de los sensores IMU utilizados en la recopilación de datos. Una parte importante del proyecto implica la recopilación de datos de sensores IMU durante una variedad de movimientos y actividades. Estos datos pasan por un procedimiento de preprocesamiento meticuloso, que incluye limpieza y organización, para garantizar la calidad e integridad de los datos y permitir la interpretación de los datos en OpenSim. Posteriormente, los datos se procesan en OpenSim, y se interpreta las curvas resultantes. Finalmente, estas curvas se comparan con las curvas obtenidas mediante otros métodos de procesamiento, lo que permite evaluar las capacidades de OpenSim en el procesamiento de datos recopilados por IMUs. Además, se evaluará la validez de utilizar IMUs para analizar ejercicios cotidianos fuera de un entorno controlado. Esta investigación busca arrojar luz sobre las ventajas y limitaciones de OpenSim cuando se trabaja con datos IMU. Contribuye al creciente cuerpo de conocimientos relacionados con el análisis del movimiento, así como a la practicidad y precisión de los sensores IMU para rastrear las cinemáticas y cinéticas articulares durante diversas tareas. En última instancia, los hallazgos de este estudio pueden tener implicaciones significativas en los campos de la biomecánica, la ciencia del deporte y la fisioterapia, donde el análisis preciso del movimiento es crucial para optimizar el rendimiento y prevenir lesiones. Al comparar el rendimiento de OpenSim con otros métodos, esta investigación tiene como objetivo informar a investigadores y profesionales sobre los mejores enfoques para el análisis del movimiento utilizando IMUs y OpenSim, lo que sin duda tendrá un impacto en futuros estudios y aplicaciones clínicas en el campo.2023-11-08T00:00:00ZDiseño y fabricación de una propela para dron de material compuesto de matriz polimérica reforzado con material natural : diseño y fabricación de propelas con material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural y obtenidas por el método de compresión.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25005
Título: Diseño y fabricación de una propela para dron de material compuesto de matriz polimérica reforzado con material natural : diseño y fabricación de propelas con material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra natural y obtenidas por el método de compresión.
Autor: Sánchez Proaño, Ricardo Javier
Director: Rodríguez Salazar, Patricia Aracelly
Resumen: Physical activity in humans is constant in every daily action performed, from relaxing activities to actions that require high energy expenditure. In many cases, the executed movement is deficient or incorrect, leading to accidental or future-developed pathologies. This is why biomechanical study allows evaluating and understanding characteristic movement patterns in different parts of the human body, providing a useful tool in diagnosing a particular subject and thus enabling future correction of motor actions in the observed limb.
Given the importance of developing techniques focused on monitoring physical activity, the present work aims to validate the technique of collecting experimental data through inertial sensors in relation to Photogrammetry. To achieve this, a protocol for preferred movement is established, targeting the everyday motion exerted by cyclists, as it describes a stable and sequential movement pattern. Our analytical focus is on two points of the lower limb: the femur and the fibula. For this purpose, we turn to the development of programs in Matlab that allow us to control experimental data and compare the used techniques. These are based on numerical mathematical models of kinematic position, primarily quaternions, which enable the description of instantaneous position over time.
Furthermore, an additional data treatment is developed to simulate the executed movement using OpenSim software, in order to establish the observation and analysis of the movement virtually represented by musculoskeletal models.
Descripción: El siguiente texto presenta el proceso de concepción y manufactura de una propela APC 12X8 EP elaborada a partir de materiales compuestos, diseñada específicamente para su integración en sistemas de aeronaves no tripuladas (UAVs). La etapa primordial involucra un análisis en la selección del material compuesto óptimo, un compuesto híbrido constituido por fibras de piña combinadas con una matriz de resina epoxi. Esta elección resulta de una evaluación de propiedades mecánicas adecuadas para el área aeroespacial.
Luego se tiene la manufactura de moldes, donde la elección de madera como material para su construcción se sustenta en consideraciones de desmoldeo eficiente y costos de producción, frente a los materiales clásicos del acero o aluminio.
Finalmente, el proceso de prueba y validación de la propela se ejecuta en dos etapas. Inicialmente, se somete la propela a condiciones de ausencia de velocidad del viento (0 m/s) para determinar su capacidad operativa antes de alcanzar el punto de fractura, lo que proporciona información vital para asegurar la seguridad en futuros escenarios de vuelo. Posteriormente, utilizando un túnel de viento, se procede a evaluar la propela a una velocidad de flujo de 5 m/s, lo que simula condiciones realistas de vuelo. Las métricas tabuladas abarcan empuje, eficiencia, revoluciones por minuto, consumo de energía en amperios y aceleración. Dichos datos se extraen de un banco de pruebas especialmente configurado para sistemas de propulsión de UAVs de ala fija, con el enfoque particular en evaluar y analizar el consumo energético.2023-11-08T00:00:00ZValidación de las técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física : técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25004
Título: Validación de las técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física : técnicas basadas en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física.
Autor: Calva Cueva, Bryam Michael
Director: Venegas Toro, William Ricardo
Resumen: Physical activity in humans is constant in every daily action performed, from relaxing activities to actions that require high energy expenditure. In many cases, the executed movement is deficient or incorrect, leading to accidental or future-developed pathologies. This is why biomechanical study allows evaluating and understanding characteristic movement patterns in different parts of the human body, providing a useful tool in diagnosing a particular subject and thus enabling future correction of motor actions in the observed limb.
Given the importance of developing techniques focused on monitoring physical activity, the present work aims to validate the technique of collecting experimental data through inertial sensors in relation to Photogrammetry. To achieve this, a protocol for preferred movement is established, targeting the everyday motion exerted by cyclists, as it describes a stable and sequential movement pattern. Our analytical focus is on two points of the lower limb: the femur and the fibula. For this purpose, we turn to the development of programs in Matlab that allow us to control experimental data and compare the used techniques. These are based on numerical mathematical models of kinematic position, primarily quaternions, which enable the description of instantaneous position over time.
Furthermore, an additional data treatment is developed to simulate the executed movement using OpenSim software, in order to establish the observation and analysis of the movement virtually represented by musculoskeletal models.
Descripción: La actividad física en el ser humano es constante en cada acción cotidiana efectuada, desde actividades relajantes hasta acciones que demandan un desgaste energético alto, siendo en muchos casos deficiente o incorrecto el movimiento efectuado, lo que deriva en patologías accidentales o desarrolladas a futuro, es por ello que el estudio biomecánico permite evaluar y conocer patrones de movimiento característicos en diferentes miembros del cuerpo humano, dando lugar a una herramienta útil en el diagnostico de un determinado sujeto y con ello la corrección futura de la acción motriz en el miembro de observación.
Dada la importancia del desarrollo de técnicas orientadas al seguimiento de la actividad física, el presente trabajo pretende validar la técnica de recopilación de datos experimentales mediante sensores inerciales en relación a la Fotogrametría, para ello se establece un protocolo de movimiento preferencial destinado al movimiento cotidiano que ejercen los ciclistas, ya que describe un patrón de movimiento estable y consecutivo, siendo nuestro enfoque analítico en dos puntos del miembro inferior: el fémur y peroné. Para ello recurrimos al desarrollo de programas en Matlab que nos permitan el control de datos experimentales y el contraste de las técnicas utilizadas, basados en modelos matemáticos numéricos de posición cinemática, fundamentalmente cuaterniones, que permite la descripción de posición instantánea en el transcurso del tiempo. Además, se desarrolla un tratamiento de datos adicional para simular el movimiento efectuado mediante el software OpenSim, con el fin de establecer la observación y análisis del movimiento efectuado representado virtualmente por modelos musculoesqueléticos.2023-11-08T00:00:00ZDiseño y construcción de una torre solar a escala para la generación de energía eléctrica : diseño y construcción de un colector de una torre solar a escala para la generación de energía eléctrica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25003
Título: Diseño y construcción de una torre solar a escala para la generación de energía eléctrica : diseño y construcción de un colector de una torre solar a escala para la generación de energía eléctrica.
Autor: Escobar Lomas, Christian Fabricio
Director: Portilla Aguilar, Ángel Adalberto
Resumen: The main objective of the work carried out in this document is to design and build the collector of the solar tower to scale for the generation of electrical energy, knowing the environmental characteristics such as temperature, wind speed and solar radiation. For which a mathematical model is proposed, which seeks to find the temperature of the working fluid at the collector outlet based on the collector area, the global radiation of the sector where it is located. The collector is in charge of concentrating solar energy and with it, through heat transfer mechanisms such as radiation and convection, the air that passes over the absorbing surface is heated, which produces a change in densities, this being a fluid and increasing the temperature results in an increase in air velocity. When obtaining the mathematical model, the sizing and construction of the solar collector is carried out, which consists of an absorbing surface and a transparent cover which must have a material which facilitates the passage of solar rays. With the mathematical model and the experimental data of the prototype, the errors and average errors of 10% are obtained, this being an acceptable value in thermal designs.
Descripción: El trabajo realizado en este documento tiene como objetivo principal diseñar y construir el colector de la torre solar a escala para la generación de energía eléctrica, conociendo las características ambientales como son temperatura, velocidad del viento y radiación solar. Para lo cual se plantea un modelo matemático, el cual busca encontrar la temperatura del fluido de trabajo a la salida del colector en función del área del colector, la radiación global del sector en donde se ubique este. El colector es el encargado de concentrar la energía solar y con está mediante mecanismos de transferencia de calor como radiación y convección, el aire que pasa a sobre la superficie absorbedora se calienta, lo cual produce un cambio de densidades, este al ser un fluido y aumentar la temperatura tiene como consecuencia el aumento de la velocidad del aire. Al obtener el modelo matemático se procede a realizar el dimensionamiento y la construcción del colector solar el mismo que consta de una superficie absorbedora y una cubierta transparente la cual debe tener un material el cual facilita el paso de rayos solares.
Con el modelo matemático y los datos experimentales del prototipo se obtienen los errores y promedio de errores del 10% siendo este un valor aceptable en diseños térmicos.2023-11-08T00:00:00ZVerificación y comprobación de operaciones y parámetros de corte entre el torneado convencional y el torneado CNC : Operación de refrentado.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24944
Título: Verificación y comprobación de operaciones y parámetros de corte entre el torneado convencional y el torneado CNC : Operación de refrentado.
Autor: Escobar Ruiz, Emmet Wladimir
Director: Ayabaca Sierra, César Ricardo
Resumen: In the present research work, the comparison of the surface quality resulting from the facing operation between the TORRENT T-72-42 manual lathe and the ROMI C420 CNC lathe was characterized, with a combination of cutting parameters (rotation speed, feed and depth) in AISI 1018 steel specimens. For the comparison and selection of optimal operation parameters, the final length, operation time, flatness, parallelism, amperage and roughness were analyzed.
Starting from the determination of the cutting parameters based on the specifications of the tool to be used and the capacities of the machines, the design of the experiment was carried out. First, the experimentation and measurement of parameters was carried out on a manual lathe and later the operation procedure was repeated on a CNC lathe. Time and amperage measurements were made during machining while length, flatness, parallelism and roughness measurements were made after machining.
Based on the results obtained within the study carried out on the facing of steel specimens, the optimal operating parameters that result in a piece with a low relative error in its final length were determined, in the shortest possible machining time, with a consumption optimum energy, with low flatness and parallelism. Compare their results under the experimental conditions proposed in this study for machining on the TORRENT T-72-42 manual lathe and on the ROMI C420 CNC lathe.
Descripción: En el presente trabajo de investigación se caracterizó la comparación de la calidad superficial resultante en la operación de refrentado entre el torno manual TORRENT T-72-42 y el torno CNC ROMI C420, con una combinación de parámetros de corte (velocidad de rotación, avance y profundidad) en probetas de acero AISI 1018. Para la comparación y selección de parámetros óptimos de operación se analizó la longitud final, el tiempo de operación, la planicidad, el paralelismo, el amperaje y la rugosidad.
Partiendo de la determinación de los parámetros de corte en base a las especificaciones de la herramienta a usarse y las capacidades de las máquinas, se realizó el diseño del experimento. Primero se realizó la experimentación y medición de parámetros en torno manual y posteriormente se repitió el procedimiento de operación en torno CNC. Las mediciones de tiempo y amperaje se realizaron durante el mecanizado mientras que las mediciones de longitud, planicidad, paralelismo y rugosidad se realizaron posterior al mecanizado.
En base a los resultados obtenidos dentro del estudio realizado al refrentado de probetas de acero, se determinó los parámetros de operación óptimos que resultan en una pieza con un error relativo bajo en su longitud final, en el menor tiempo de maquinado posible, con un consumo energético óptimo, con una planicidad y paralelismo bajos. Comparar sus resultados bajo las condiciones de experimentación propuestas en este estudio para el mecanizado en el torno manual TORRENT T-72-42 y en el torno CNC ROMI C420.2023-10-05T00:00:00ZAutomatización con aplicaciones web (WEB APP) del proceso de mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM) para facilidades hidromecánicas : Automatización con Web App, del proceso RCM para una central hidroeléctrica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24880
Título: Automatización con aplicaciones web (WEB APP) del proceso de mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM) para facilidades hidromecánicas : Automatización con Web App, del proceso RCM para una central hidroeléctrica.
Autor: Herrera Pozo, Darío Gabriel
Director: Aguinaga Barragán, Álvaro Gonzalo
Resumen: The objective of this Curricular Integration Work is to implement a web application to simplify and automate the Reliability-Based Maintenance (RCM) process applied to the Delsitanisagua Hydroelectric Power Plant. The implementation of the web app will improve the planning and preparation of the maintenance plan, increasing the safety and operational reliability of the plant's facilities, systems, equipment and devices, thus reducing the costs associated with maintenance. The fundamental part of a hydroelectric plant is the generation unit, which is highly complex and critical. The efficiency and reliability of your equipment or systems are crucial to maintaining stable energy production. Maintenance plays a vital role in ensuring optimal operation and extending the life cycle of assets. Therefore, the RCM process is applied, a systemic approach to determine failure modes and apply maintenance strategies. So the different common failure modes are analyzed and identified for each of the systems or equipment of the electrical generation unit. To address these failures, possible specific solutions to prevent them are presented. Finally, a web app based on Google Sheets will be developed and implemented to automate the RCM process. The web application provides multiple functionalities, including registration of maintenance and failure data, maintenance activities, and access to the library of proposed solutions. This tool provides an intuitive interface that can be used by any user to simplify decision-making and effectively manage maintenance strategies of the RCM process for each of the facilities, systems, equipment and ISED devices of the hydroelectric plant.
Descripción: El presente Trabajo de Integración Curricular tiene como objetivo implementar una aplicación web para simplificar y automatizar el proceso de Mantenimiento basado en Confiabilidad (RCM) aplicado a la Central Hidroeléctrica Delsitanisagua. La implementación de la web app mejorará la planificación y elaboración del plan de mantenimiento, aumentando la seguridad y confiabilidad operativa de las instalaciones, sistemas, equipos y dispositivos de la central reduciendo así los costes asociados al mantenimiento. La parte fundamental en una central hidroeléctrica es la unidad de generación, la cual es altamente compleja y critica. La eficiencia y confiabilidad de sus equipos o sistemas son cruciales para mantener la producción de energía estable. El mantenimiento desempeña un papel vital para garantizar un funcionamiento óptimo y alargar el ciclo de vida de los activos. Por ello, se aplica el proceso RCM, un enfoque sistémico para determinar los modos de fallo y aplicar estrategias de mantenimiento. De manera que se analiza e identifica los distintos modos de falla comunes para cada uno de los sistemas o equipos de la unidad de generación eléctrica. Para abordar estos fallos, se presentan las posibles soluciones específicas para prevenirlos. Por último, se desarrollará e implementará una web app basada en Google Sheets, para automatizar el proceso RCM. La aplicación web brinda múltiples funcionalidades entre ellas, el registro de datos de mantenimiento y fallos, actividades de mantenimiento, acceso a la biblioteca de soluciones propuestas. Esta herramienta proporciona una interfaz intuitiva que puede ser usada por cualquier usuario para simplificar la toma de decisiones y gestionar eficazmente estrategias de mantenimiento del proceso RCM para cada una de las instalaciones, sistemas, equipos y dispositivos ISED’s de la central hidroeléctrica.2023-10-02T00:00:00ZEvaluación Tecno-económica para la optimización de la producción de energía eléctrica a partir de residuos de palma africana con Ciclo Orgánico Rankine (ORC). Caso de estudio Planta San Daniel de la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas : Selección de alternativa energética.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24878
Título: Evaluación Tecno-económica para la optimización de la producción de energía eléctrica a partir de residuos de palma africana con Ciclo Orgánico Rankine (ORC). Caso de estudio Planta San Daniel de la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas : Selección de alternativa energética.
Autor: Gallegos Bosmediano, Sofía Isabel
Director: Palacios Encalada, José Luis
Resumen: This project evaluates the technical and economic feasibility of the energy proposal on the implementation of an ORC system in the African Palm Extraction Plant "San Daniel" to recover the residual energy produced throughout the process and improve the production of electricity. For these purposes, a bibliographic study of the case study is carried out, as well as the ORC system to be implemented and the technologies available in the market. Subsequently, the energy and resource consumption of the plant is evaluated, as well as the generation of electrical energy, and it is determined that the component with the greatest losses throughout the production process is the boiler, which generates residual energy through the exhaust gases. Once this is done, three possible alternatives of ORC equipment to be implemented are proposed and based on an analysis of criteria, the most economically, technologically and environmentally viable option is determined. Finally, the economic and environmental feasibility of the proposal is determined and it is concluded that the selected option is adequate to optimize and maximize the plant's efficiency.
Descripción: El presente proyecto se enfoca en evaluar la factibilidad técnica y económica de la propuesta energética sobre la implementación de un sistema ORC en la Planta Extractora de Palma Africana “San Daniel” para recuperar la energía residual producida a lo largo del proceso y a su vez mejorar la producción de energía eléctrica. Para estos fines, se realiza un estudio bibliográfico del caso de estudio, así como del sistema ORC a implementar y de las tecnologías disponibles en el mercado. Posteriormente, se evalúa el consumo de energía y recursos de la planta, así como la generación de energía eléctrica y se determina que el componente con mayores pérdidas a lo largo del proceso de producción es la caldera, la cual genera energía residual a través de los gases de escape. Una vez hecho esto se plantean 3 posibles alternativas de equipos ORC a implementar y en base a un análisis de criterios se determina la opción más viable económica, tecnológica y ambientalmente. Finalmente se determina la factibilidad económica y ambiental de la propuesta y de esa manera se concluye que la opción seleccionada es adecuada para optimizar y maximizar la eficiencia de la planta.2023-10-02T00:00:00ZDiseño y simulación de una máquina de vibración para pruebas de niveles de ruido y vibración en una planta de producción de autoradios
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24876
Título: Diseño y simulación de una máquina de vibración para pruebas de niveles de ruido y vibración en una planta de producción de autoradios
Autor: Fuentes Fuentes, Jorge Mauricio
Director: Guerrero Barragán, Víctor Hugo
Resumen: The vibrations generated by moving vehicles produce unwanted noises in the dashboard components, affecting occupants' comfort. In this work, an innovative approach has been developed, involving a device that simulates these vibrations to detect issues in components before installation. Inspired by noise measurement standards from vehicle manufacturers, this device provides an affordable alternative that doesn't currently exist in Ecuador. The design followed a proven methodology, from problem identification to component selection. The outcome is a system with adaptable sound insulation and error control, eliminating subjectivity and discrepancies in operator acceptance criteria. This design can be implemented in automotive parts production plants, detecting undesirable noises and preventing future issues in vehicle assembly. The device is valuable in validating components during prototypes and pre-launch phases, promptly identifying potential design problems. Its versatility extends to various electronic equipment production plants in Ecuador, creating opportunities to enhance product quality and reliability. This, in turn, contributes to occupants' comfort in vehicles and reinforces the local manufacturing industry.
Descripción: Las vibraciones de vehículos en movimiento generan ruidos no deseados en los componentes del tablero, afectando la comodidad de los ocupantes. En este trabajo, se ha desarrollado un enfoque innovador: un dispositivo que simula estas vibraciones para detectar problemas en componentes antes de su instalación. Inspirado en estándares de medición de ruido de fabricantes de vehículos, este dispositivo ofrece una alternativa asequible inexistente en Ecuador. El diseño siguió una metodología probada, desde la identificación del problema hasta la selección de componentes. El resultado es un equipo con aislamiento acústico adaptable y control de errores, eliminando subjetividad y discrepancias en criterios de aceptación de operadores. Este diseño puede implementarse en plantas de producción de autopartes, detectando ruidos no deseados y evitando problemas futuros en la ensambladora de vehículos. El dispositivo es útil en la validación de autopartes durante prototipos y prelanzamientos, identificando tempranamente posibles diseños problemáticos. Su versatilidad lo hace aplicable en diversas plantas de producción de equipos electrónicos en Ecuador, abriendo oportunidades para mejorar calidad y confiabilidad de productos manufacturados en el país. Con esto, se contribuye al confort de los ocupantes de vehículos y se fortalece la industria manufacturera local.2023-09-29T00:00:00ZConstrucción y Evaluación de parámetros óptimos para la impresión 3D de una prótesis mecánica de mano muñeca: mecanizado de piezas con polimeros.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24875
Título: Construcción y Evaluación de parámetros óptimos para la impresión 3D de una prótesis mecánica de mano muñeca: mecanizado de piezas con polimeros.
Autor: Díaz Guilcamaigua, Manolo Ismael
Director: Ayabaca Sarria, Cesar Ricardo
Resumen: For the development of the complete printing of a prosthesis in 3D printing, it is necessary to take into consideration the necessary variables for an optimal printing before generating an excessive expenditure of material in the initial printing tests. The main motivation stands out in the high cost of existing prostheses in the Ecuadorian market, in addition to the versatility that we allow us in terms of the use of additive manufacturing for these reasons, it was necessary to use different filaments.
The design consisted of 24 elements, of which 22 were printed using PLA and PLA with carbon fiber, varying the fillers to compare their performance. In addition, 2 elements were printed with TPU to confer flexion to the prosthetic hand. The tendons were formed using nylon threads. To carry out the printing process, Creality Slicer software was used to configure the 24 parts. In the final phase of the project, the resulting prostheses were evaluated from the different materials and configurations. The results obtained made it possible to identify the optimal combination for the mechanical hand and wrist prosthesis, considering key aspects such as strength, flexibility and functionality.
The development of this prosthesis offers an innovative and accessible solution for people with upper limb amputations. The use of materials such as PLA and carbon fiber, together with TPU for bending, proved to be effective in obtaining a prosthesis with adequate mechanical characteristics for a better adaptation and performance of the user. The findings of this research constitute an important advance in the field of 3D printed prostheses and can contribute significantly to improving the quality of life of patients who require this type of solution.
Descripción: Para el desarrollo de la impresión completa de una prótesis en impresión 3D, se debe tomar en consideración las variables necesarias para una impresión optima antes de generar un gasto excesivo de material en las pruebas de impresión iniciales. La motivación principal se destaca en el alto costo de las prótesis existentes en el mercado ecuatoriano, además de la versatilidad que nos permitimos en cuanto al uso de la manufactura aditiva por estas razones, fue necesario el uso de diferentes filamentos. El diseño constó de 24 elementos, de los cuales 22 fueron impresos utilizando PLA y PLA con fibra de carbono, variando los rellenos para comparar su desempeño. Además, se imprimieron 2 elementos con TPU para conferir flexión a la mano protésica. Los tendones se conformaron utilizando hilos de nylon.
Para llevar a cabo el proceso de impresión, se empleó el software Creality Slicer para configurar las 24 piezas. En la fase final del proyecto, se evaluaron las prótesis resultantes a partir de los diferentes materiales y configuraciones. Los resultados obtenidos permitieron identificar la combinación óptima para la prótesis mecánica de mano y muñeca, considerando aspectos clave como la resistencia, flexibilidad y funcionalidad.
El desarrollo de esta prótesis ofrece una solución innovadora y accesible para personas con amputaciones en la extremidad superior. La utilización de materiales como el PLA y la fibra de carbono, junto con el TPU para la flexión, demostró ser efectiva en la obtención de una prótesis con características mecánicas adecuadas para una mejor adaptación y desempeño del usuario. Los hallazgos de esta investigación constituyen un importante avance en el campo de las prótesis impresas en 3D y pueden contribuir significativamente a mejorar la calidad de vida de los pacientes que requieren este tipo de soluciones.2023-09-29T00:00:00ZCaracterización dinámica de una vía ferroviaria mediante un dispositivo de masa desbalanceada: diseño y simulación del dispositivo de masa desbalanceada con doble disco rigido y precarga en su estructura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24874
Título: Caracterización dinámica de una vía ferroviaria mediante un dispositivo de masa desbalanceada: diseño y simulación del dispositivo de masa desbalanceada con doble disco rigido y precarga en su estructura.
Autor: Sandoval Valencia, Erick David
Director: Reina Guzmán, Washington Salvatore
Resumen: A railway structure or track includes several elements that go from the rail to the platform where said structure sits. Each of these elements the superstructure in terms of safety such as its reliability or stability, environmental effects that occur such as noise and vibrations and high maintenance costs. Knowledge of the dynamic properties such as stiffness and damping of each element that makes up the railway structure is essential to predict performance of the structure in the project phase to optimize its maintenance so that it remains within the safety and impact margin. also taking into account small defects or wear over time. It is possible to characterize the railway through dynamic tests in a laboratory with specific equipment, but it is impossible for tests on assembled infrastructures. The unbalanced mass device that generates vibrations on railway tracks will evaluate the mechanical and dynamic properties of a track in operation, giving us relevant information on the damping and stiffness of the track with dynamic parameters such as the vertical force generated by this exciter in addition to defects or wear. that this structure has, avoiding auditory and environmental contamination.
Descripción: Una estructura o vía ferroviaria incluye varios elementos que va desde el carril hasta la plataforma donde se asienta dicha estructura. Cada uno de estos elementos la superestructura en cuanto a seguridad como la fiabilidad o estabilidad de la misma, efectos ambientales que se producen como ruido y vibraciones y altos costos de mantenimiento. El conocimiento de las propiedades dinámicas como la rigidez y su amortiguamiento de cada elemento que conforma la estructura ferroviaria es esencial para predecir prestaciones de la estructura en fase de proyecto para optimizar su mantenimiento con el fin de que se mantenga dentro de margen de seguridad e impacto ambiental teniendo en cuenta también los pequeños defectos o desgaste con respecto al tiempo. Es posible caracterizar la vía ferroviaria mediante ensayos dinámicos en un laboratorio con equipos específicos, pero es para prueba en infraestructuras ensambladas es imposible. El dispositivo de masa desbalanceada que genera vibraciones en vías ferroviarias evaluará las propiedades mecánicas y dinámicas de una vía en funcionamiento dándonos información relevante sobre el amortiguamiento y rigidez de la vía con parámetros dinámicos como la fuerza vertical generada por este excitador a más de defectos o desgaste que tenga dicha estructura evitando la contaminación auditiva y ambiental.2023-09-29T00:00:00ZDiseño y construcción de un sistema calotest para evaluar la resistencia al desgaste de superficies duras: diseño mecánico.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24873
Título: Diseño y construcción de un sistema calotest para evaluar la resistencia al desgaste de superficies duras: diseño mecánico.
Autor: Galindo Franco, Brayan Jhair
Director: Pantoja Suarez, Luis Fernando
Resumen: To equip the material’s laboratory with an instrument that can characterize the thickness of hard coatings and evaluate their resistance to wear, the device called "Calotest" was built.
The operation of this equipment consists of rotating a steel sphere over a sample at high revolutions, a relative friction is generated between the parts due to the roughness of the materials, and as there is a single point of contact between both surfaces, a micro abrasion is produced, which has a shape of two concentric circles for flat samples and concentric ovals for cylindrical or spherical samples.
By means of a geometric analysis it is deduced that there is a direct relationship between the thickness of the coating and the distances of these concentric circles or ovals. The first distance is the one measured from one point of the external diameter of the surface crater to the other end of the internal crater of the base material, the second measurement is the width between the two circles, The diameter of the sphere is multiplied by these two values, and their division yields the thickness of the substrate layer., in addition, the with the internal diameter in the substrate and the sliding distance that made the sphere in the sample can be calculated to the roughing volume.
The performance of the equipment was tested with two chrome-plated steel shafts and its thickness was validated using ultrasound equipment, finding that the measurement error is less than 25%.
Descripción: Con la intención de equipar en el laboratorio de materiales con un instrumento que logre caracterizar los espesores de recubrimientos duros y poder evaluar su resistencia al desgaste, se construyó el equipo Calotest.
El funcionamiento de este equipo consiste en hacer girar una esfera de acero sobre una muestra a elevadas revoluciones, se genera una fricción relativa entre las partes debido a la rugosidad que presentan los materiales, al haber un único punto de contacto entre ambas superficies se produce una micro abrasión que tiene una forma de dos círculos concéntricos para muestras planas y óvalos concéntricos para muestras cilíndricas o esféricas.
Por medio de un análisis geométrico se deduce que hay una relación directa entre el espesor del recubrimiento y las distancias de estos círculos u óvalos concéntricos. la primera distancia es la que se mide desde un punto del diámetro externo del cráter de la superficie hasta el otro extremo del cráter interno del material base, la segunda medida es el ancho que hay entre los dos círculos, al multiplicar estos dos valores y dividirlos para el diámetro de la esfera, se encuentra de manera fácil el espesor de la capa del sustrato, además, el con el diámetro interno en el material base y la distancia de deslizamiento que hizo la esfera en la muestra se puede calcular al volumen de desbastado.
Se comprobó el funcionamiento del equipo con dos ejes de acero cromados y se validó su espesor usando equipos de ultrasonido, encontrando que el error en la medición es menor al 25%.2023-09-29T00:00:00Z