DSpace Comunidad: Tesis de la Maestría en Diseño y Simulación
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20094
Tesis de la Maestría en Diseño y Simulación2024-03-28T15:48:56ZEstudio 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.2023-12-05T00:00:00ZEstudio y análisis de la fiabilidad de señales biofísicas (fotogrametría y electromiografía) del miembro inferior en una determinada actividad física.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24774
Título: Estudio y análisis de la fiabilidad de señales biofísicas (fotogrametría y electromiografía) del miembro inferior en una determinada actividad física.
Autor: Gómez Toapanta, Mario Bayardo
Director: Venegas Toro, William Ricardo
Resumen: The human being is in constant movement, from the daily walk, work activities and high-performance activities in sports. These activities involve the activation of muscles and the specific coordination of skeletal mechanisms to generate specific movements. In many of the activities mentioned, a correct technique is not used, even for walking, leading to complications in the future. Studying biomechanics in the strength form of it and based on normalization techniques will help to establish functional movement characteristics and physiological capacity through the implementation of functional movement patterns.
Functional patterns are obtained by comparing theoretical and experimental data. Experimental data is obtained using the techniques of photogrammetry and electromyography. In order for the experimental data to be validated, connection relationships are determined. For photogrammetry, the correlation is determined by analyzing theoretical data from a double pendulum model and from an OpenSim model. OpenSim is a free software that allows to analyze, build, and exchange dynamic movement simulations and musculoskeletal models. To determine correlations in electromyography, data from “The Gran Challenge Competition to Predict in Vivo Knee Loads”, a competition conducted by ASME, is analyzed. In this way it is possible to determinate the functional patterns of the movement of the lower limb in a certain physical activity. The established methodology is reproducible for different movements with the photogrammetry technique and for certain muscles with the electromyography technique.
Descripción: El ser humano está en constante movimiento, desde la caminata diaria, actividades laborales y actividades de alto rendimiento en el deporte. Estas actividades implican la activación de músculos específicos y la coordinación de los mecanismos del esqueleto para generar movimientos específicos. En muchas de las actividades mencionadas no se emplea una correcta técnica, incluso para caminar, derivando en complicaciones en el futuro. Estudiar la biomecánica en su capacidad de fuerza basado en técnicas de normalización ayudará a establecer características funcionales del movimiento y capacidad fisiológica a través de la implementación de patrones funcionales de movimiento.
Los patrones funcionales se obtienen comparando datos teóricos y experimentales. Los datos experimentales se obtienen utilizando las técnicas de fotogrametría y electromiografía. Para que los datos experimentales puedan ser validados se determinan relaciones de correlación, en el caso de la fotogrametría, la correlación se determina analizando datos teóricos de un modelo de péndulo doble y de un modelo del OpenSim, software libre que permite construir, intercambiar, y analizar modelos musculoesqueléticos y simulaciones dinámicas de movimiento. Para determinar las correlaciones en electromiografía, se analizan datos de “Gran Challenge Competition to Predict in Vivo Knee Loads”, una competencia realizada por ASME. De esta manera se logra establecer los patrones funcionales del movimiento del miembro inferior en una determinada actividad física. La metodología establecida es reproducible para diferentes movimientos con la técnica de la fotogrametría y para determinados músculos con la técnica de la electromiografía.2023-08-24T00:00:00ZOptimización de la eficiencia de tanques de tratamiento de agua de producción mediante simulación CFD.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24769
Título: Optimización de la eficiencia de tanques de tratamiento de agua de producción mediante simulación CFD.
Autor: Rodríguez Sierra, Fabrizio Paúl
Director: Hidalgo Diaz, Victor Hugo; Cando Narvaez, Edgar Hernán
Resumen: In the oil and gas industry, the content of oil in water (OIW) is a critical factor in controlling hydrocarbon losses and an indicator to avoid blockages in treatment equipment and receiving formations. Today, through Computational Fluid Dynamics (CFD) is possible to evaluate the phase separation process and optimize the equipment design to maximize separation efficiency. In the present study, a CFD multiphase simulation of a skimmer tank has been developed through the academic license of the commercial CFD software ANSYS FLUENT. The conditions inside a skimming tank were replicated and validated with the OIW control carried out by the tank operator company The multiphase phenomenon of the water flow and the oil fraction dragged into the tank was simulated by the eulerian-lagrangian approache through the Discrate Phase Model (DPM) in a transient state. The project was developed with the RANS turbulence model (k- ε) in a three-dimensional domain according to the design and dimensions of the tank. Once the model was validated, new cases were simulated with internal variations: propagators in the inlet flow and collector for the tank discharge, managing to reduce the concentration of crude oil in the discharge from 146,5 ppm to 83,64 ppm and increase the separation efficiency from 70,95% to 81,11%-
Descripción: En la industria petrolera, el contenido de petróleo en agua (OIW) es un factor crítico de control de pérdidas de hidrocarburos y un indicador para evitar obstrucciones en equipos de tratamiento y formaciones receptoras. Hoy en día a través de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se puede evaluar el proceso de separación de fases y optimizar el diseño de equipos para maximizar la eficiencia de separación. En el presente estudio se ha desarrollado una simulación CFD multifásica de un tanque skimmer (desnatador) a través de la licencia académica del software comercial de CFD ANSYS FLUENT, en el cual se replicó las condiciones en el interior del tanque y se validó con la información obtenida del control de OIW realizado por la empresa operadora. El fenómeno multifásico del flujo de agua y la fracción de petróleo arrastrada al interior del tanque fue simulado por el enfoque eulerian - lagrangian a través del modelo Discrate Phase Model (DPM) en estado transitorio con el modelo de turbulencia RANS (k- ε) en un dominio tridimensional de acuerdo al diseño y dimensiones del tanque. Una vez validado el modelo se simuló nuevos casos con variaciones en los internos: propagadores en el flujo de entrada y colector para la descarga del tanque, lográndose disminuir la concentración de crudo en la descarga de 146,5 ppm a 83,64 ppm e incrementar la eficiencia de separación de 70,95% a 81,11%.2023-03-01T00:00:00ZAnálisis de parámetros dimensionales en la aireación de chorros rectangulares turbulentos de vertido libre por coronación de presas.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24764
Título: Análisis de parámetros dimensionales en la aireación de chorros rectangulares turbulentos de vertido libre por coronación de presas.
Autor: Enríquez Fuenmayor, Christian Andrés; Salazar Cedeño, María Belén
Resumen: The objective of this document is to present a comparison between the results obtained in this case of study called "Analysis of dimensional parameters in the aeration of turbulent rectangular jets of free discharge by crowning dams", for which it was proposed a numerically simulate of biphasic flows in 2D and 3D with high concentrations of air in free discharge jets with CFD ANSYS FLUENT software. In accordance with this analysis, the study of the fall of the jet was proposed in a parametric of 1 to 2 meters and a width of 1.05 meters; Furthermore, in order to evaluate by means of numerical simulations, prior to the adjustment of parameters in the definition of the mesh, the biphasic properties (air + water) and define the appropriate turbulence model to solve the problem, speeds and the degree of dissipation of energy of the jet (through the verification of the volume fraction), since with the results it was achieved in a first instance, to understand the mechanisms of energy dissipation in jets and to support dam engineers with hydraulic design criteria , and later, a comparison was made with the laboratory results obtained in Ortega's (2022) doctoral work.
Descripción: El presente documento tiene por objetivo dar a conocer una comparación de resultados obtenidos en el estudio del caso de “Análisis de parámetros dimensionales en la aireación de chorros rectangulares turbulentos de vertido libre por coronación de presas”, para el cual se planteó simular numéricamente flujos bifásicos en 2D y 3D con altas concentraciones de aire en chorros de vertido libre con software CFD ANSYS FLUENT. En concordancia con este análisis, se planteó el estudio de la caída del chorro en una paramétrica de 1 hasta 2 metros y un ancho de 1.05 metros; lo expuesto, con la finalidad de evaluar mediante simulaciones numéricas, previo al ajuste de parámetros en la definición del mallado, las propiedades bifásicas (aire + agua) y definir el modelo de turbulencia adecuado para resolver el problema, velocidades y el grado de disipación de energía del chorro (mediante la verificación de la fracción de volumen), ya que con los resultados se logró en una primera instancia, comprender con mayor profundidad los mecanismos de disipación de energía en chorros y apoyar con criterios de diseño hidráulico a los ingenieros de presas, y posteriormente se hizo una comparación con los resultados de laboratorio obtenidos en el trabajo doctoral de Ortega (2022) para caudales de 0,024 m3/s/m, 0,048 m3/s/m y 0,096 m3/s/m.2023-06-01T00:00:00ZDesarrollo de un modelo paramétrico para predecir el comportamiento de turbinas hidráulicas tipo Pelton en pequeñas centrales hidroeléctricas.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24519
Título: Desarrollo de un modelo paramétrico para predecir el comportamiento de turbinas hidráulicas tipo Pelton en pequeñas centrales hidroeléctricas.
Autor: Erazo López, José Luis
Resumen: The present study focuses on the development of a parametric model to predict the behavior of a Pelton turbine used in small-scale electricity generation. For that, the Illuchi N2 hydroelectric plant belonging to the Cotopaxi electric company ELEPCO S.A. was taken as a case study. For the development of the model, energy losses that occur in the pressure pipe due to friction and accessories, power losses in the turbine due to hydrodynamic effects, power losses due to mechanical effects and electrical losses in the generator were considered. Based on these factors, a system of equations was formulated and implemented in the Python programming language to facilitate its manipulation and resolution. The results obtained from the model were verified by CFD and experimentally validated obtaining a maximum error of 2.7% for the power of the turbine when the plant operates at full load. To demonstrate the applicability of the developed model, an optimization of the case study was carried out. The results obtained from the optimization show that it is possible to improve the turbine power by 3.00% as long as the operating parameters are β = 168 °, B / do = 2.77 and L / do = 2.33.
Descripción: El presente proyecto se enfoca en el desarrollado de un modelo paramétrico para predecir el comportamiento de una turbina tipo Pelton empleada en la generación de energía eléctrica a pequeña escala. Para ello, se tomó como caso de estudio a la central hidroeléctrica Illuchi N2 perteneciente a la empresa eléctrica del Cotopaxi ELEPCO S.A. Para el desarrollo del modelo se consideraron las pérdidas de energía que se producen en la tubería de presión debido a la fricción y a los accesorios, las pérdidas de potencia en la turbina debido a los efectos hidrodinámicos, las pérdidas de potencia por efectos mecánicos y las perdidas eléctricas en el generador. En base a estos factores se formuló un sistema de ecuaciones mismo que fue implementado en el lenguaje de programación Python para facilitar su manipulación y resolución. Los resultados obtenidos del modelo fueron verificados mediante CFD y validados experimentalmente obtenido un error máximo de 2.7% para la potencia de la turbina cuando la central opera a plena carga. Para demostrar la aplicabilidad del modelo desarrollado se llevó a cabo una optimización del caso de estudio. Los resultados obtenidos de la optimización muestran que es posible mejorar en un 3.00% la potencia de la turbina siempre y cuando los parámetros de operación sean β = 168 °, B / do = 2.77 y L / do = 2.332022-06-01T00:00:00ZOptimización de la Geometría de un rodete Pelton mediante el uso de técnicas metaheurísticas y análisis numérico computacional.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24518
Título: Optimización de la Geometría de un rodete Pelton mediante el uso de técnicas metaheurísticas y análisis numérico computacional.
Autor: Barragán Montalvo, Guillermo Enrique
Descripción: El presente estudio se enfoca en el desarrollo de una metodología para el diseño y la optimización de rodetes tipo Pelton, aplicando técnicas metaheurísticas de optimización en conjunto con simulación numérica computacional. Para ello, se realizó como caso de estudio el análisis de una turbina Pelton en operación perteneciente a ELEPCO SA. Se desarrolló un algoritmo para el dimensionamiento y la caracterización de los cangilones Pelton, el cual posteriormente se implementó dentro del algoritmo de optimización multiobjetivo NSGA-II. Los parámetros por optimizar considerados son β_1, β_2, B y L. Se determinó que bajo las condiciones reales de operación de la turbina se logrará la eficiencia máxima si β_1=4°, β_2=170°, B = 24 [cm] y L =24 [cm]. Con base en los resultados de la optimización, se realizó una simulación en OpenFOAM mediante la cual se constató un aumento del 2.5% en la eficiencia. Para determinar posibles deformaciones y la capacidad de carga del cangilón, se llevó a cabo una simulación FSI mediante el acoplamiento del software OpenFOAM con CalculiX.2022-03-01T00:00:00ZAnálisis numérico del flujo anular bifásico petróleo-agua en tuberías horizontales.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24477
Título: Análisis numérico del flujo anular bifásico petróleo-agua en tuberías horizontales.
Autor: Iza Toapanta, Anabel Cristina
Resumen: The present work focuses on CFD modeling for two-phase annular flow in horizontal pipes. To this end, the study Oil-Water Two-Phase Flow Characteristics in Horizontal Pipeline – A Comprehensive CFD Study was based on the study for The development of this phenomenon itself that different aspects of hydrodynamic stability such as speeds, pressure gradients, oil-water interface, contact angle were considered as main variables. The study of this type of flow was carried out by numerical analysis using Ansys with the fluid volume (VOF) model; the phenomenon represented was full-scale and in 2D. The simulation allowed to reproduce the biphasic annular flow with a contact angle of 8.5° despite previous studies recommending an angle of 75° or 105°. The results obtained from the simulation were verified by studies of the same line of work in a qualitative manner and show the formation of the annular flow along the pipe.
Descripción: El presente trabajo se enfoca en el modelamiento CFD para flujo anular bifásico en tuberías horizontales. Para ello, se tomó como base el estudio Oil-Water Two-Phase Flow Characteristics in Horizontal Pipeline – A Comprehensive CFD Study para el desarrollo de este fenómeno mismo que se consideraron diferentes aspectos de estabilidad hidrodinámica como velocidades, gradientes de presión, interface petróleo-agua, ángulo de contacto entre las principales. El estudio de este tipo de flujo se realizó mediante análisis numérico empleando Ansys con el modelo volumen de fluido (VOF); el fenómeno representado fue a escala real y en 2D. La simulación permitió reproducir el flujo anular bifásico con un ángulo de contacto de 8,5° pese a que estudios previos recomiendan un ángulo de 75° o 105°. Los resultados obtenidos de la simulación fueron verificados mediante estudios de la misma línea trabajo de manera cualitativa y muestran la formación del flujo anular a lo largo de tubería.2023-01-01T00:00:00ZAdaptación de un sistema de captura de movimiento para el laboratorio de biomecánica de la facultad de ingeniería mecánica de la Escuela Politécnica Nacional.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23678
Título: Adaptación de un sistema de captura de movimiento para el laboratorio de biomecánica de la facultad de ingeniería mecánica de la Escuela Politécnica Nacional.
Autor: Freire Bonilla, Byron Andrés
Resumen: It has been proposed to define an adaptation of a motion capture system for the Biomechanics Laboratory of the Faculty of Mechanical Engineering using free Open source software. A total of 10 programs were evaluated and the combination of 3 of these as support for 2 of them. Three stages are presented for use, with a calibration process, data collection protocol and a data collection plan. The analysis was limited to four programs because three of them presented compilation problems. Motion captures were performed with homemade webcams, fixed on suitable supports with a distance to the test subject of no more than 5 meters. The software was tested on three computers (two fixed and one portable). The final comparative analysis recommends the use of two of the programs, one of which will work in combination with open source software.
Descripción: Se ha propuesto definir una adaptación de un sistema de captura de movimiento para el Laboratorio de Biomecánica de la Facultad de Ingeniería Mecánica con uso de software libre. Se evaluó un total de 10 programas y la combinación de 3 de estos como apoyo para 2 de los mismos. Se presenta tres etapas para uso, con un proceso de calibración, protocolo para toma de datos y un plan de recolección de datos. Se limitó el análisis a cuatro programas debido a que 3, presentaron problemas de compilación. Las capturas de movimiento se realizaron con cámaras web caseras, fijadas en soportes adecuados con una distancia hacia el sujeto de prueba de no más de 5 metros. Se probó el software en tres equipos (dos fijos y uno portátil). El análisis comparativo final recomienda el uso de dos de los programas, uno de los cuales trabajará en combinación con software libre.2023-02-01T00:00:00ZEstudio numérico del comportamiento dinámico del flujo en los cangilones de una Turbina Pelton mediante OpenFoam.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22842
Título: Estudio numérico del comportamiento dinámico del flujo en los cangilones de una Turbina Pelton mediante OpenFoam.
Autor: Simbaña Caiza, Stalyn Fabian
Resumen: In the present work, a methodology was developed to study Pelton-type turbines using the free and open source CFD software OpenFOAM, from two analysis alternatives with the AMI and ACMI methods for a transient state. Some previous works were used to obtain a final 3D model based on the information extended by the “Illuchi N°2” Hydroelectric Power Plant. OpenFOAM offers an extensive range of CFD tools that are in continuous development that allow the study of turbomachinery. Finally, once the two case studies for AMI and ACMI were developed, some of the results were compared, such as meshes, velocity profiles, pressure, contours and finally the torque generated on one of the buckets. The simulation for both cases was developed with the interFOAM solver using the k-ω SST turbulence model and a file was added which allows us to calculate all the forces on the intermediate bucket. The results obtained for the simulation showed us that the torque generated for both studies is similar and the variation with the real data is 4 to 6%, which is an acceptable value, it is also clear that the simulation took less time for the ACMI case.
Descripción: En el presente trabajo se desarrolló una metodología para estudiar las turbinas tipo Pelton utilizando el software CFD libre y de código abierto OpenFOAM, desde dos alternativas con los métodos AMI y ACMI para un estado transitorio. Algunos trabajos previos fueron utilizados para obtener un modelo 3D final en base a la información extendida por la Central Hidroeléctrica “Illuchi N°2”. OpenFOAM ofrece una gama extensa de herramientas CFD que están en continuo desarrollo que permiten estudiar turbomaquinaria. Finalmente, una vez desarrollados los dos casos de estudios AMI y ACMI se procedió a comparar algunos de los resultados como mallas, perfiles de velocidad, presión, contornos y finalmente el torque generado sobre uno de los cangilones. La simulación para ambos casos fue desarrollada con el solver interFoam empleando el modelo de turbulencia k-ω SST y se adiciono un fichero el cual nos permite calcular todas las fuerzas sobre el cangilón intermedio. Los resultados obtenidos para la simulación nos arrojaron que el torque generado para ambos estudios es similar y la variación con el dato real es del 4 a 6% que es un valor aceptable, además es claro que la simulación ACMI llevó un menor tiempo.2022-07-01T00:00:00ZAnálisis numérico del lavado hidráulico (flushing) de un embalse.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21868
Título: Análisis numérico del lavado hidráulico (flushing) de un embalse.
Autor: Galarza Hidalgo, José Luis
Resumen: This work develops the numerical simulations of the reservoir flushing, using the finite difference method, applied with the commercial software FLOW 3D. The RANS turbulence model k-ω was used to predict the liquid phase, while the Meyer-Peter Müller model was applied to estimate the sediment drag. The numerical simulations were carried out three-dimensionally in a transitory state. The results present an analysis of the specific case of the Toachi dam, located in the province of Santo Domingo de los Tsachilas in Ecuador. An analysis of the flow from the reservoir to the bottom drains is presented, as well as the sediment removed, starting from a critical condition of accumulation of solid material in the area near the dam, once the two bottom drains come into operation, with a 100% aperture. In this process, the predominant size of the accumulated sediments is considered, as well as their height in the area near the dam. An important factor for the analysis corresponds to the shape of the reservoir basin that remains at the close of the construction phase of the project, scheduled for 2021. For validation, the numerical results have been compared with the experimental study in physical model, carried out by the Escuela Politécnica Nacional in 2012. Finally, it is shown that the best alternative for the Toachi-Pilatón project is to form an approach channel to the bottom drains to improve the efficiency of the hydraulic flushing.
Descripción: La presente Tesis de grado desarrolla simulaciones numéricas del flujo de lavado del embalse, utilizando el método de diferencias finitas, a través del software comercial FLOW 3D. El modelo de turbulencia RANS de dos ecuaciones k-ω fue utilizado para la predicción de la fase liquida, mientras el modelo de Meyer-Peter Müller fue aplicado para la estimación del arrastre de los sedimentos. Las simulaciones numéricas se llevaron a cabo tridimensionalmente en estado transitorio. Los resultados presentan un análisis del caso específico de la presa Toachi, localizada en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas en Ecuador. Los resultados presentan un análisis del flujo desde el embalse hacia los desagües de fondo, así como del sedimento removido, partiendo de una condición crítica de acumulación del material sólido depositado junto a la presa, una vez que los dos desagües de fondo entran en operación con una apertura del 100%. Se ha considerado el tamaño predominante de los sedimentos acumulados, así como la altura de estos en la zona próxima a la presa. Un factor importante para el análisis corresponde a la forma del vaso del embalse que queda al cierre de la fase de construcción del proyecto. Para validación, se ha realizado una comparación cualitativa de resultados numéricos con los presentados en el estudio experimental en modelo físico, realizado por la Escuela Politécnica Nacional. Finalmente, se demuestra que la mejor alternativa para el proyecto Toachi-Pilatón es conformar un canal de aproximación hacia los desagües de fondo para mejorar la eficiencia del lavado hidráulico.2021-10-11T00:00:00ZFabricación de un motor eléctrico por manufactura aditiva y determinación de su eficiencia
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21703
Título: Fabricación de un motor eléctrico por manufactura aditiva y determinación de su eficiencia
Autor: Salazar Escobar, Adriana Victoria
Resumen: Additive manufacturing development and applications cover a wide research topic for several industries, such as the automotive, biomedical, and engineering ones. The aim of this project is to find the efficiency of a DC brushless motor, the design of which is free. The motor parts were made by using additive manufacturing. Three different materials were used for the stator: Resin RGD835, PLA (Polylactic acid), and magnetic iron PLA. The other parts are made of resin RGD835 only. The “Stratasys Object 24” 3D printer, with resin RGD835, was used to manufacture the rotor, one of the three stator cores, and all of the other fastening components designed to drive torque. As for the other two cores, they were made in the “Ultimaker Original +” 3D printer with PLA and magnetic iron PLA as materials. The coiling and assembly parts were acquired according to the local availability. The methodology consists in: the constructing and testing protocols of the motor, the motor assembly and the required tests in order to obtain important data, such as torque, power, efficiency, and the balancing analysis with vibrational tests. The construction, and the electric and vibrational tests were performed at Escuela Politécnica Nacional. The results regarding torque, input and output power, and efficiency show a close approximation to the commercial ones. The total price of the project is also discussed. By analyzing the results, it is concluded that the motor with stator core made of “magnetic iron PLA” has a greater efficiency and wider input power range.
Descripción: La manufactura aditiva constituye un amplio campo de investigación por parte de la industria manufacturera, aeroespacial, automotriz, biomédica, ingenieril, entre otras, esto implica el desarrollo de nuevos materiales y tecnología para las diferentes áreas y sus aplicaciones. El presente proyecto consiste en determinar la eficiencia del motor eléctrico brushless de diseño libre fabricando todas sus partes mediante manufactura aditiva, en el Laboratorio de Fundición, utilizando tres estatores de diferentes materiales. Con la impresora Stratasys object 24, se fabricaron: rotor, collar, núcleo del estator, elementos de sujeción para torque del motor brushless con Resina RGD 835 y mediante la impresora Ultimaker Original +: los estatores para bobinado con: PLA y magnetic iron PLA. Se utiliza elementos de bobinado y ensamble disponibles en el mercado local. Como parte de la metodología se tiene el protocolo de construcción y protocolo de pruebas del motor, aquí se detalla los componentes impresos, ensamble del motor y pruebas realizadas para obtener: torque, potencia, eficiencia y el análisis de balance de imanes mediante pruebas vibracionales. Tanto la construcción, pruebas eléctricas y de vibraciones se realizaron en los Laboratorios de la Escuela Politécnica Nacional. Los resultados de torque, potencia de entrada y salida, eficiencia que se obtuvieron presentan una buena aproximación con motores comerciales. El análisis de resultados concluye que el motor ensamblado con el estator magnetic iron PLA presenta mayor eficiencia y trabaja en un rango mayor de voltaje de alimentación. Aquí también se describe el costo total del proyecto.2021-06-02T00:00:00ZTechno economic assessment of unmanned aerospace platforms for environmental monitoring with a visual spectrum camera
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21389
Título: Techno economic assessment of unmanned aerospace platforms for environmental monitoring with a visual spectrum camera
Autor: Vera Hensiek, Daniel Javier
Resumen: This document proposes a methodology based on a techno-economic analysis to select the best performing aerospace platform for an environmental monitoring mission using a camera. The platforms in this study are: a weather balloon, a nanosatellite, and an unmanned fixed-wing aircraft designed for research projects of the National Polytechnic School. The techno-economic study is based on four main indicators; three that evaluate the technical part, these being the flight autonomy, area of operation, and payload capacity, while the economic part is evaluated by considering the life cycle cost of the platform in the context of a one-year program. The results obtained do not deviate much from what experience would have proposed, with the unmanned fixed-wing aircraft being the best option for this task. Nevertheless, the results propose that each platform has its weaknesses and strengths. This is the foundation of a methodology that can be used to evaluate the use of different aerospace platforms in the context of different missions. The indicators presented in this thesis allow a quantitative assessment in the context of aerospace missions, thus providing measurable parameters useful in early design and selection of the most suitable aerospace vehicle.
Descripción: Se propone una metodología a partir de un análisis tecno-económico para seleccionar la plataforma aeroespacial con mejor rendimiento para una misión de monitoreo ambiental usando una cámara de color. Las plataformas en este estudio son: un globo meteorológico, un nanosatélite, y una aeronave de ala fija no tripulada diseñados para proyectos de investigación de la Escuela Politécnica Nacional. Este estudio se basa en cuatro ejes principales; tres que evalúan la parte técnica: la autonomía de vuelo, área de operación, y capacidad de carga, mientras que en lo económico se evalúa el costo de ciclo de vida en el contexto de un programa de un año. Los resultados obtenidos no se alejan mucho de la que la experiencia hubiera propuesto, siendo el avión no tripulado de ala fija la mejor opción. Sin embargo, los resultados proponen que cada plataforma tiene sus debilidades y fortalezas. Esto da lugar al origen de una metodología para evaluar el uso de diferentes plataformas aeroespaciales en el contexto de misiones diferentes. Los indicadores presentados en esta tesis permiten una evaluación cuantitativa en el contexto de misiones aeroespaciales, proporcionando de esta manera parámetros medibles, útiles para el diseño preliminar y la selección del vehículo aeroespacial más apropiado.2020-09-01T00:00:00ZAnálisis de esfuerzos mecánicos en prototipos de elementos planos con geometría compleja utilizando el método fotoelástico
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21120
Título: Análisis de esfuerzos mecánicos en prototipos de elementos planos con geometría compleja utilizando el método fotoelástico
Autor: Pupiales Brusil, Lenin René
Resumen: The objective of this project is to a¡:railze the distribution of stresses in prototypes of flat elements
that have birefringence properties to then make a comparison with results obtained by
computational techniques. This analysis was developed based on the photoelasticity, u,hich is based
on the property that has diffraction light when striking on mechanicallv charged elements, by the
other way the comparison of the results obtained by photoelasticity was made based on finite
element, all with the pur¡rose of obtaining an experimental methodology that allows the
development of experimental techniques in the field of mechanical design. This document is aimed
at those professionals focuscd on the freld of mechanical design, since it shows an experimental
methotlology that can validate or contrast the studies carried out in this field in order to optimize
the design process.
Descripción: El presente proyecto tiene por otrjetivo analizar la distribución de esfuerzos en prototipos de
elementos planos que presentan propiedades de trirrefringencia y realizar una comparación con
resultados otrtenidos mediante técnicas computacionales, dicho análisis fue desarrollado en l¡ase al
método fotoelástico, el cual se basa en la propiedad que posee la luz de difractarse at incidir sobre
cuerpos cargados mecánicamente, por otra parte la comparación de los resultados obtenidos por
fotoelasticidad se realizó en base a los análisis por elementos finitos, todo esto con la finalidad de
obtener ur¡a rnetodología experimental que permita el desarollo de las téc¡licas experirnentales en
el cam¡ro del diseño de elementos mecánicos. El presente documento está orientado para aquellos
profesionales enfocados en el cam¡ro del diseño de elementos mecánicos, ya que muestra una
metodología experimental que puede validar o contrastar los estudios realizados en dicho campo
con el fin de optimizar el proceso de diseño.2020-09-01T00:00:00ZDiseño de un sistema estructural y de climatización de un planetario giratorio tipo cúpula astronómica para el Observatorio Astronómico de Quito de la Escuela Politécnica Nacional
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21108
Título: Diseño de un sistema estructural y de climatización de un planetario giratorio tipo cúpula astronómica para el Observatorio Astronómico de Quito de la Escuela Politécnica Nacional
Autor: Benalcázar Rojas, David Eduardo
Resumen: The present project aims at the design, simulation and construction of a metallic structure in the form of dome itself that will be installed in the Astronomical Observatory of Quito, for the design referred to in the Ecuadorian construction norm, and it was taken in Consideration of the fluency resistances of the materials, and taking on consideration the NEC 2015 once the design is made, it is entered in the SAP 2000 program, and Inventor Professional 2018, through the finite elements design the elements that are more complex to design, finally, the workshop and the dome is built, dead, live loads, earthquake loads, SSP, and the respective safety factors for the correct design of the structure were considered in this project. For the air conditioning part, the different thermal loads to which the dome will be subjected are analyzed. and the respective calculation is made, and the respective equipment is chosen according to the energy demands of bringing the environment to the comfort zone.
Descripción: El presente proyecto tiene como objetivo el diseño y simulación de una estructura metálica en forma de domo, mismo que será diseñado para su uso en las instalaciones del Observatorio Astronómico de Quito en el parque Jerusalén. Para el diseño se baso en la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC 2015 y se consideró las resistencias a la fluencia o modulo elástico de los materiales, una vez realizado el diseño se ingresa en el programa SAP 2000, e Inventor Profesional 2018, SolidWorks 2019 y Ram Conexión para a través de estos recursos computacionales, diseñar los elementos que por su geometría son más complejos de dibujar y diseñar y finalmente se genera los planos de taller para la posterior construcción del domo. Adicionalmente, se consideró en el presente proyecto cargas muertas, vivas, cargas de sismo, SSP y los respectivos factores de seguridad para un correcto diseño de la estructura. Para la parte de climatización, se analizará las diferentes cargas térmicas a las que estará sometida la cúpula y se realizará el respectivo cálculo, para proceder a escoger el equipo acorde a las demandas energéticas que conlleva el ambiente a la zona de confort.2020-09-01T00:00:00ZDesagregación tecnológica del tren de rodadura para un teleférico de transporte público
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21065
Título: Desagregación tecnológica del tren de rodadura para un teleférico de transporte público
Autor: Guerra Medina, Andrea Alejandra; Tapia Morales, Ana Gabriela
Resumen: Public transport represents one of the biggest challenges in Latin America. A good transportation is the key to access to employment, education, and health, fundamental to reduce poverty and social exclusion in low-income urban areas. In Ecuador, companies are evolving, proposing new strategies to operate and maintain their position against others, with the proposal of monopolizing this market segment, so technological unbundling becomes an instrument of industrial policy that seeks to maximize own participation in the execution of investment projects by increasing the national technological component, with the objective of including a greater number of national suppliers and by increasing the Ecuadorian Added Value - VAE-.
In a public ropeway, one of the most important and sensitive systems in the technological field is the roller battery, that control the safety and stability of the system, which is why they are equipped with a different technological accessories such as wind sensors, derailment sensors and cable tension, which is the reason technical study merits specific research into this system, through technological disaggregation of processes, machinery and projects. The fundamental elements of the roller battery are analyzed using design criteria, load analysis and simulation of critical states using the ANSYS simulation software: Engineering Simulation and 3D Design, that allows results to be obtained from the functionality of mechanical elements.
Descripción: El transporte público representa uno de los mayores desafíos en Latinoamérica, la movilidad adecuada es clave para el acceso al empleo, educación y salud, fundamentales para aliviar la pobreza y la exclusión social en áreas urbanas de bajos ingresos. En el Ecuador, las empresas están en evolución, planteando nuevas estrategias para surgir en el mercado y mantener su posición frente a otras, con la finalidad de acaparar la demanda, por lo que la desagregación tecnológica se convierte en un instrumento de política industrial que busca maximizar la participación propia en la ejecución de proyectos de inversión por medio del incremento del componente tecnológico nacional, con el objetivo de incluir un mayor número de proveedores nacionales y por ende aumentar el Valor Agregado Ecuatoriano –VAE–.
En un teleférico público uno de los sistemas más importantes y sensibles en el ámbito tecnológico son los trenes de rodadura, ya que controlan la seguridad y estabilidad del sistema por lo que se encuentran equipados con una serie de accesorios tecnológicos como sensores de viento, descarrilamiento y tensión del cable, razón por la cual su estudio técnico amerita la investigación específica de este sistema, mediante desagregación tecnológica de procesos, maquinaria y proyectos. Los elementos fundamentales del tren de poleas se analizan mediante criterios de diseño, análisis de cargas y simulación de estados críticos mediante el software de simulación ANSYS: Engineering Simulation & 3D Design, que permite obtener resultados de la funcionalidad de elementos mecánicos.2020-08-12T00:00:00ZMetodología de diseño para turbinas tipo Pelton, mediante un estudio paramétrico
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20949
Título: Metodología de diseño para turbinas tipo Pelton, mediante un estudio paramétrico
Autor: Sarmiento Rojas, Javier Alexander
Resumen: The aim of this work is to develop a methodology that allows obtaining a parametric design for the buckets and the runner of the Pelton Turbines, validated through the real data of the Illuchi II Hydroelectric Power Plant. From the real operating data of the Pelton turbines, a sensitivity analysis of parameters related to the geometric design under the conditions of greater hydraulic efficiency has been carried out, the consideration for the parameters related to wear of Pelton Turbines during the phase of design, and through an analysis of ranges and recommended equations for the calculation of the parameters determined in the model, the geometry, performance angles for maximum hydraulic efficiency and the optimal location of the buckets in the impeller of the Pelton type turbine have been obtained.
This process ends with the validation of the results obtained and the development of the Pelton Type Turbine model.
Descripción: El presente documento tiene por objetivo desarrollar una metodología que permita obtener un diseño paramétrico para los cucharones y el rodete de las Turbinas Tipo Pelton, validado a través de los datos reales de la Central Hidroeléctrica Illuchi II. A partir de los datos de operación de las turbinas tipo Pelton se ha realizado un análisis de sensibilidad de parámetros relacionados al diseño geométrico bajo las condiciones de mayor eficiencia hidráulica, se ha investigado la consideración para los parámetros que intervienen en el desgaste durante la fase de diseño, y, mediante un análisis de rangos y ecuaciones recomendadas para el cálculo los parámetros determinados en el modelo se ha obtenido los ángulos para la máxima eficiencia hidráulica y la ubicación óptima de los cucharones en el rodete de la turbina tipo Pelton.
Este proceso termina con la validación de los resultados obtenidos y la elaboración del modelo de la Turbina Tipo Pelton.2020-06-24T00:00:00ZEstudio ergonómico en enfermeras que realizan la tarea de alimentación a infantes neonatos, mediante la validación, adquisición y procesamiento de datos capturados por sensores de profundidad
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20872
Título: Estudio ergonómico en enfermeras que realizan la tarea de alimentación a infantes neonatos, mediante la validación, adquisición y procesamiento de datos capturados por sensores de profundidad
Autor: Zambrano Moya, Luis Felipe
Resumen: Nowadays in Ecuador a considerable percentage of people is suffering from injuries and musculoskeletal disorders caused by ergonomic factors such as bad posture and inadequate load-handling that directly affects workers’ health, performance, and production. The present study is focused on nurses that attend neonates, and more in detail in the standup feeding activity. To measure the ergonomic risk, the REBA method analyzes the human body in two parts and get a final score that represents the risk level and the required action level in this task. Data will be obtained through the repetition of the task with voluntary participation in a controlled and settled space with two different systems, a reference one that is a photogrammetry laboratory and the other one is depth sensors, which will be assessed. Besides setting the risk level of the task, the project assess the sensor in a functional way and if this experimental method could be used in the future in real time and in real areas that need a quick and reliable ergonomic risk analysis.
The results showed that depth sensors can be used as a reliable instrument to determine the risk level and that feeding task presents a medium risk level that means that an action should be taken.
Descripción: Existe en el Ecuador un porcentaje considerable de gente que padece lesiones musculares o trastornos musculoesqueléticos que son causados por muchos factores, entre estos, el ergonómico debido a malas posturas e inadecuada manipulación de cargas, que tienen un impacto directo en la salud del trabajador y una disminución en la producción y el desempeño laboral. Con lo antes mencionado, el presente estudio se ha centrado en las enfermeras que atienden infantes neonatos, ya que son un grupo vulnerable en la actualidad a este tipo de riesgo y especialmente en la tarea de alimentación de pie con biberón. Para poder determinar el riesgo ergonómico se utiliza el método de valoración ergonómica REBA que analiza el cuerpo humano en dos partes, cada una con sus respectivos miembros estructurales y que nos permiten obtener una puntuación final que representa el nivel de riesgo y nivel de acción necesario para esa tarea. Los datos se van a obtener mediante la reproducción de esta tarea mediante la participación de voluntarios en un ambiente controlado con dos sistemas diferentes, uno de referencia que es un laboratorio de fotogrametría y el otro a validar que es con sensores de profundidad. Adicional a determinar el nivel de riesgo de la tarea, se valida el sensor de manera funcional, de manera rápida, fiable.
Los resultados determinaron que se puede usar el sensor de profundidad como instrumento fiable para determinar el nivel de riesgo y que la tarea de alimentación presenta un nivel de riesgo mediano que amerita una acción de corrección.2020-04-30T00:00:00ZDesarrollo y estudio de un mallado estructurado para un Turbina tipo Francis con validación experimental
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20484
Título: Desarrollo y estudio de un mallado estructurado para un Turbina tipo Francis con validación experimental
Autor: Guascal Sanguña, Edison Javier; Quispe Quispe, Pedro Alexander
Resumen: This paper contextualizes the role of the methodology to develop a type of structured mesh as a fundamental support tool in the process of optimization and analysis of Francis turbines, this strategy offers a clear advantage in the following aspects: high quality and control degree, better alignment and convergence, uses less storage memory and computationally faster. The generation of structured meshes is developed in the ICEM CFD starting with optimization of the model and subsequently through a multi-block strategy, including the geometries and solid bodies present in the flow field or that enclose the flow domain can reach an acceptable mesh quality avoiding negative volumes. Stable and unstable conditions in ANSYS CFX simulate the effects of flow obtaining results of speed, pressure and efficiency of the turbine very close to experimental data to validate the type of structured mesh
Descripción: Este documento contextualiza la metodología para desarrollar un tipo de malla estructurada como una herramienta de apoyo fundamental en el proceso de optimización y análisis de las turbinas tipo Francis. Esta estrategia ofrece una clara ventaja en los siguientes aspectos: alta calidad y grado de control, mejor alineación y convergencia, usa menos memoria de almacenamiento y computacionalmente más rápida. La generación de mallas estructuradas se desarrolla en el software ICEM CFD a partir de una optimización del modelo para posteriormente a través de una estrategia de multibloques, incluidas las geometrías y cuerpos sólidos presentes en el campo de flujo o que encierren el dominio del flujo puedan alcanzar una calidad de malla aceptable evitando volúmenes negativos. Las condiciones estables e inestables en ANSYS CFX simulan los efectos del flujo, obteniendo resultados de velocidad, presión y eficiencia de la turbina muy cerca de los datos experimentales para validar el tipo de malla estructurada.2019-09-18T00:00:00ZDiseño e implementación de un software de mantenimiento para el aseguramiento de la fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y logística en la gestión de los recursos empresariales de la compañía Plasticsacks Cia. Ltda.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20368
Título: Diseño e implementación de un software de mantenimiento para el aseguramiento de la fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y logística en la gestión de los recursos empresariales de la compañía Plasticsacks Cia. Ltda.
Autor: Almeida Domínguez, Jorge Armando; Ramos Peña, Fernando Santiago
Resumen: The development of the user interface of the different software modules has been done in Visual Studio and the database has been developed in MySQL, for the development of the software the following modules have been considered: work order registration, machinery registration, warehouse spare parts management, human talent management, indicators, budget and activity planning. The information registered in each of these modules is managed through a database that allows the user of the system to generate reports that are requested by senior management, external audits and machinery suppliers, as well as to plan future activities that should be made mainly for preventive maintenance and overhaul. Through the implementation and commission of the software, the management of the maintenance area has been optimized guaranteeing the assurance of reliability, availability, maintainability and logistics in the management of the company's business resources. Through the use of indicators and the generation of reports that allow the head office to know the current status of the objectives set by the organization and thereby set goals in order to achieve continuous improvement within the process.
Descripción: El desarrollo de la interfaz del usuario de los diferentes módulos del software ha sido realizado en Visual Studio y la base de datos ha sido desarrollada en MySQL, para el desarrollo del software han considerado los siguientes módulos: registro de órdenes de trabajo, registro de maquinaria, gestión de repuestos de bodega, gestión de talento humano, indicadores, presupuesto y planificación de actividades. La información registrada en cada uno de estos módulos es gestionada a través de una base de datos que permite al usuario del sistema generar reportes que son solicitados por la alta dirección, auditorías externas y proveedores de maquinaria, además poder planificar las actividades futuras que deban ser realizadas principalmente para el mantenimiento preventivo y overhaul. Mediante la implementación y puesta en marcha del software se ha logrado optimizar la gestión del área de mantenimiento garantizando el aseguramiento de la fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y logística en la gestión de los recursos empresariales de la compañía. Mediante el uso de indicadores y la generación de reportes permite a la alta dirección conocer el estado actual de los objetivos planteados por la organización y con ello fijarse metas con la finalidad de conseguir la mejora continua dentro del proceso.2019-07-22T00:00:00ZDesarrollo de metodologías enfocadas a aplicaciones de ingeniería inversa para reproducir objetos mediante escaneado 3D, sistemas CAD/CAM y prototipado rápido
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20357
Título: Desarrollo de metodologías enfocadas a aplicaciones de ingeniería inversa para reproducir objetos mediante escaneado 3D, sistemas CAD/CAM y prototipado rápido
Autor: Valverde Bastidas, Javier Gonzalo
Resumen: In the present project, methodologies focused on reverse engineering applications were developed with the purpose of reproducing objects through 3D scanning CAD / CAM systems and rapid prototyping. The main applications that can exist in this field have been taken into account, for which two types of scanner are used, one portable and the other fixed, which allow to have the digital information of the reference object, the same that must have an initial preparation and in some cases the positioning of positioning targets to have adequate references in it and in this way the light emitted by the scanners falls on the surfaces of the object and is sent to a software of a computer. Then the different scanning information must go through a post-treatment stage in which it consists of finishing the information with a clean, aligned, merged, refined and without errors mesh; to then perform the reconstruction of the object based on the information of the mesh and using different tools to obtain a solid or surface modeling. Once this information is available, it is validated using tools that allow verifying the existing deviation between the reconstructed object and the scan mesh and if you have adequate approximations, you proceed to carry out the operations necessary for manufacturing using CNC equipment and rapid prototyping, for which adequate software is used to make these procedures and thus complete integration from 3D scanning to obtaining the final product digitally or physically, for which research was used equipment of Laboratory of Development and Innovation of New Technologies of Design, Manufacturing and Production of the Faculty of Mechanical Engineering of the National Polytechnic School, and with this work will be a guide for the development of future projects.
Descripción: En el presente proyecto, se desarrollaron metodologías enfocadas a aplicaciones de ingeniería inversa con la finalidad de reproducir objetos mediante escaneo 3D sistemas CAD/CAM y prototipado rápido. Se han tomado en cuenta las principales aplicaciones que pueden existir en este campo, para lo cual se utilizan dos tipos de escáner , el uno portátil y el otro fijo, los cuales permiten tener la información digital del objeto de referencia, el mismo que debe tener una preparación inicial y en algunos casos la colocación de blancos de posicionamiento para tener adecuadas referencias en el mismo y de esta manera la luz que emite los escáneres incida sobre las superficies del objeto y sea enviada a un software de un computadora. Luego las diferentes informaciones de escaneo deben pasar por una etapa de post-tratamiento en la que consiste en dejar a punto la información con una malla limpia, alineada, fusionada, afinada y sin errores; para después realizar la reconstrucción del objeto basada en la información de la malla y utilizando diferentes herramientas que permitan obtener un modelado sólido o de superficies. Una vez que se tiene esta información se procede a validarla mediante la utilización de herramientas que permitan verificar la desviación existente entre el objeto reconstruido y la malla del escaneo y si se tiene aproximaciones adecuadas se procede a realizar las operaciones necesarias para la fabricación mediante equipos CNC y prototipado rápido, para lo cual se utiliza software adecuado que permita hacer estos procedimientos y de esta manera realizar la integración completa desde escaneo 3D hasta la obtención del producto final de forma digital o física, para lo cual se utilizaron equipos de Laboratorio de Investigación, Desarrollo e Innovación de Nuevas Tecnologías de Diseño, Manufactura y Producción de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica Nacional, y con el presente trabajo será guía para el desarrollo de futuros proyectos.2019-07-16T00:00:00ZEstudio de la frecuencia de colapso de burbujas en flujo cavitativo basado en un modo empírico de descomposición de señales
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20290
Título: Estudio de la frecuencia de colapso de burbujas en flujo cavitativo basado en un modo empírico de descomposición de señales
Autor: Granja Novoa, Verónica Patricia; Sánchez Miranda, Ximena Jhoana
Resumen: The aim of this thesis is to study the frequency of bubble collapse in cavitary flow based on an empirical mode decomposition of signal. The cavitation signal process is performed by the Python programming language. In this algorithm, the empirical mode decomposition of the signal is performed, and the respective intrinsic mode functions and the residue are obtained. Spectral analysis is performed on each component of the signal using the Fast Fourier Transform. The characteristic frequency has been validated experimentally in previous researches. Moreover, numerical studies have been employed to verify these experiments. Finally, this characteristic frequency was identified in one of the intrinsic mode components without the common denoising process. This work is part of the junior research project PIJ17-13, which deals with the investigation and evaluation of cavitation-erosion models applied to prevention of hydraulic turbines damage from hydroelectric power plants in Ecuador.
Descripción: La presente tesis tiene por objetivo estudiar la frecuencia de colapso de burbujas en flujo cavitativo basado en un modo empírico de descomposición de señales. El procesamiento de la señal de cavitación se lleva a cabo mediante el lenguaje de programación Python. En este algoritmo, se realiza la descomposición empírica de la señal y se obtienen las respectivas componentes de modo intrínseco y el residuo. A cada componente de la señal se realiza el análisis espectral mediante la transformada rápida de Fourier. Con base en los ensayos de laboratorio y simulación numérica del fenómeno, se tiene un criterio de la frecuencia característica de la señal a ser identificada en proceso anterior. Finalmente, se identificó en una de las componentes de modo intrínseco dicha frecuencia característica sin necesidad de filtrar la señal para eliminar el ruido. Este trabajo es parte del proyecto de investigación junior PIJ17-13, el cual trata sobre la investigación y evaluación de modelos de cavitación-erosión aplicados a la prevención de daños en turbinas hidráulicas de las centrales hidroeléctricas del Ecuador.2019-06-20T00:00:00ZDiseño y construcción de una máquina prototipo de ensamblado de materiales termoplásticos por soldadura de transmisión láser.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20284
Título: Diseño y construcción de una máquina prototipo de ensamblado de materiales termoplásticos por soldadura de transmisión láser.
Autor: Jijón Valdivieso, Juan Diego
Resumen: A prototype to join thermoplastic materials by laser transmission welding was built in this work. The prototype design is based on the minimum specifications to meet for the study of the welding laser phenomenon, where the variables of welding speed and laser output power must be controlled by the machine operator. The construction phase is realized following the drawings obtained from the design phase; with these additionally, the prototype is reproducible and scalable. The analyzed variables for laser transmission welding process are welding speed, laser output power and pressure on samples of acrylic material. The prototype was tested with 40 laser welded samples in acrylic with different configurations of the control variables; whereby, the ultimate tensile strength of the weld zone reached 75 % of the nominal mechanical resistance of the acrylic material. Also, width and deep dimensions of the welded zone were calculated with the aid of digital photographs taken from the absorbent material. In general, tensile strength grows with enlarging the width of the welded zone, but at widths larger than 1 (mm) this strength is reduced back. Finally, simulations of the weld process with laser over the acrylic material were performed, where the heat transfer equation was parametrized as a spherical cap with the width and deep data observed in the sample showing the highest tensile strength. With this, the dynamic heat propagation mechanism of laser transmission welding is illustrated for the acrylic material in the absorbent part.
Descripción: En este trabajo se construyó un prototipo para soldar materiales termoplásticos por transmisión láser. El diseño del prototipo se basó en especificaciones mínimas a cumplir para estudiar el fenómeno del soldado láser en termoplásticos, donde se requirió que las variables de velocidad y potencia del láser sean controladas por el operador de la máquina. La fase de construcción se lo realizó a partir de planos obtenidos en el diseño, los cuales permiten que el prototipo sea replicable y escalable. Las variables analizadas en el proceso de soldado láser fueron: velocidad de soldado, potencia de salida del láser, y presión sobre las muestras del material acrílico. Con el prototipo implementado se realizaron 40 pruebas de soldado sobre el material de acrílico, con diferentes configuraciones de las variables de control. Como resultado se obtuvo probetas que soportaron una tensión máxima de rotura del cordón de soldadura del 75 % del valor de la resistencia mecánica del acrílico. Se estimó el ancho y profundidad del cordón de soldadura con fotografías digitales tomadas de las zonas soldadas del material absorbente, y se determinó que la tensión de rotura aumenta en general con el ancho del cordón, pero a valores superiores de 1 (mm) de ancho, esta tensión vuelve a disminuir. Por último, para comprender de mejor manera los procesos subyacentes a la tecnología, se realizaron simulaciones del proceso de fundido con láser sobre el material absorbente, donde se parametrizó la ecuación de transferencia de calor como un casquete esférico con los datos de ancho y profundidad observados en la muestra que alcanzó la mayor tensión. Esto permitió ilustrar el mecanismo de propagación de calor de forma dinámica para el material absorbente en el proceso de soldado.2019-06-11T00:00:00ZDesarrollo de un código de programación en lenguaje Python para el estudio de zonas forestales
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20184
Título: Desarrollo de un código de programación en lenguaje Python para el estudio de zonas forestales
Autor: Puga Gallegos, Diana Sofía
Resumen: The aim of this thesis is to study forest zones through the development of a programming code in Python language capable of determining plant cover by image processing. To achieve this goal two methodologies were proposed, the first one was grayscale image processing and the second one was color image processing of a forest zone previously studied by Bambang Trisakti in his paper “Vegetation type classification and vegetation cover percentage estimation in urban green zone using pleiades imagery”. First, the results of the two methodologies were obtained. Then, these results were compared with the results of the previously study made by mentioned author. This comparison was made in order to define and validate the optimal methodology for the study of forest zones. Color image processing using HSV model was defined as the appropriate methodology for forest zones analysis because it presented the least error and its results were closer to the results obtained in the article used for the validation. Afterwards, the color methodology was applied in images of the Wildlife Refuge La Chiquita and a statistical analysis was performed in the image processing results to conclude that the developed methodology gave the expected results. Finally, this thesis showed that it is possible to study physical-thermal parameters of forest zones using image processing because the results of the image processing was related with the soil moisture in the study area.
Descripción: La presente tesis tiene por objetivo estudiar zonas forestales mediante el desarrollo de un código de programación en lenguaje Python capaz de determinar cobertura vegetal mediante el procesamiento de imágenes, para lo cual se propusieron dos alternativas que son el procesamiento de imagen en escala de grises y el procesamiento de imagen a color de una zona forestal previamente estudiada por Bambang Trisakti en su artículo “Vegetation type classification and vegetation cover percentage estimation in urban green zone using pleiades imagery”. Se comparó los resultados obtenidos de las dos metodologías propuestas con los resultados del estudio realizado por el autor mencionado para definir y validar la metodología óptima para el estudio de zonas forestales. Después de definir que la metodología más apropiada para el estudio de zonas forestales es el procesamiento de imagen a color usando el modelo HSV ya que presentó el menor error y sus resultados se aproximaron más a los resultados obtenidos en el artículo usado para la validación, esta metodología se aplicó en imágenes del Refugio de Vida Silvestre La Chiquita. A partir del análisis estadístico realizado en los resultados del procesamiento de imágenes de La Chiquita se concluyó que la metodología desarrollada presentó los resultados esperados. Finalmente, se determinó que sí es posible estudiar los parámetros físico-térmicos de las zonas forestales mediante el procesamiento de imagen, esto se obtuvo luego de relacionar la humedad del suelo con los resultados del procesamiento de imagen realizado al área de estudio.2019-04-23T00:00:00ZEstudio del riesgo ergonómico en operadores de una línea de ensamblaje de la empresa SEDEMI S.A. empleando el método rula en condiciones reales de trabajo mediante la aplicación de un sensor comercial
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20132
Título: Estudio del riesgo ergonómico en operadores de una línea de ensamblaje de la empresa SEDEMI S.A. empleando el método rula en condiciones reales de trabajo mediante la aplicación de un sensor comercial
Autor: Araujo Vizuete, Daniel Eduardo; Villacís Jara, Harold David
Resumen: Nowadays, there are several methods, mostly observational, to assess exposure to ergonomic risk factors, of which the RULA method is one of the most used. The disadvantage of observational methods in general, is that data collection is very subjective and based on projected angles estimation on photos and/or videos, which induces variations according to the criteria of each evaluator. The low cost commercial sensors are motion capture systems without markers, capable of detecting the human body and monitoring it (skeleton tracking). From this information it is possible to obtain the planes, angles and positions of the worker, which are needed by the ergonomic evaluation method used to determine the existence of risks. The application of the commercial sensor is carried out under real working conditions and was performed onto an operator of a bridge beam assembly line in the company SEDEMI. It is worth noting that the results obtained are also validated, when they are compared to a standard system of the BTS Bioengineering brand in a photogrammetry laboratory. In addition, the validation shows a great similarity of the charts of trajectories and angles achieved with the commercial sensor and with the photogrammetry laboratory system. Finally, the best conditions for positioning the sensor, limitations and future work are discussed.
Descripción: En la actualidad, existen diversos métodos, en su mayoría observacionales, para evaluar la exposición a factores de riesgo ergonómico, de los cuales el método RULA es uno de los más usados. La desventaja de los métodos observacionales en general, es que la recolección de datos es muy subjetiva y se basan en estimaciones de ángulos proyectados sobre fotos y/o videos, lo que induce a variaciones de acuerdo al criterio de cada evaluador. Se propone el uso de sensores comerciales que son sistemas de captura de movimiento sin marcadores, capaces de detectar el cuerpo humano y realizar su seguimiento (skeleton tracking). A partir de esta información se consigue obtener los planos, ángulos y posiciones del trabajador, que necesita el método de evaluación ergonómica utilizado para determinar la existencia de riesgos. La aplicación del sensor comercial se efectúa en condiciones reales de trabajo y se realiza a un operario de la línea de ensamble de vigas puente en la empresa SEDEMI. Vale destacar que, también se validan los resultados obtenidos, comparándolos con un sistema patrón de la marca BTS Bioengineering en un laboratorio de fotogrametría. Además, la validación muestra una gran similitud de los gráficos de trayectorias y ángulos conseguidos con el sensor comercial y con el sistema del laboratorio de fotogrametría. Finalmente, se discuten cuáles son las mejores condiciones de posicionamiento del sensor, limitaciones y trabajos futuros.2019-03-18T00:00:00ZEstudio paramétrico y simulación de dinámica de fluidos computacionales (CFD) para el reactor de lecho empaquetado del Laboratorio de Termodinámica de la Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria de la Escuela Politécnica Nacional
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20096
Título: Estudio paramétrico y simulación de dinámica de fluidos computacionales (CFD) para el reactor de lecho empaquetado del Laboratorio de Termodinámica de la Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria de la Escuela Politécnica Nacional
Autor: Carrera Flores, Iliana Elizabeth; Proaño Fiallos, Edwin Andrés
Resumen: The aim of this work is the parametric study and the simulation of computational fluid dynamics (CFD) of the packed bed reactor of the Thermodynamics Laboratory of the Chemical Engineering and Agroindustry Faculty of the EPN. For this, the simulation and experimental part of a chemical process was carried out, the extraction of hydrocarbons from ethanol was chosen. First, the one-dimensional, adiabatic mathematical model of the reactor was designed in a stationary and dynamic state. From the model, a CFD simulation was performed using the FlexPDE software. Based on the simulation, the parameters for the experimental part were determined. The parameters selected for the project were temperature and space velocity. Through a series of experiments, where several temperatures and space speeds are used, favorable results were obtained for obtaining gasoline at a temperature of 370 ° C and a space velocity of 0.5 and 1.0 s-1. Gasoline obtained with a space velocity of 1.0 s-1 presented a yield of 7.66%, while gasoline obtained with a space velocity of 0.5 s-1 is 25.26%.
Obtaining the highest yields, greater than 10%, with a space velocity of 0.5 s-1. In addition, chemical tests were conducted on gasolines obtained experimentally to compare them with the standards of a commercial gasoline, obtaining gasolines that meet the parameters of the INEN 935 standard. The simulation was favorable because its results differ from the experimental results by less than 25%.
Descripción: El presente trabajo tiene por objetivo el estudio paramétrico y la simulación de la dinámica de fluidos computacionales (CFD) del reactor de lecho empaquetado del Laboratorio de Termodinámica de la FIQA de la EPN. Para esto, se realizó la simulación y parte experimental del proceso de obtención de hidrocarburos a partir de etanol. Primero, se diseñó el modelo matemático unidimensional adibático del reactor en estado estacionario y dinámico. A partir del modelo, se realizó una simulación utilizando el software FlexPDE. Los parámetros seleccionados para el proyecto fueron la temperatura y la velocidad espacial. A través de una serie de experimentos, donde se utilizaron varias temperaturas y velocidades espaciales, se obtuvieron resultados favorables para la obtención de gasolina a una temperatura de 370 ºC y una velocidad espacial de 0,5 y 1,0 s-1. La gasolina obtenida con una velocidad de 1,0 s-1 presentó un rendimiento del 7,66%, mientras que la gasolina obtenida con una velocidad de 0,5 s-1 es del 25,26%. Además, las gasolinas obtenidas cumplen con los parámetros de una gasolina comercial con base en la norma INEN 935. La simulación fue favorable porque sus resultados difieren de los resultados experimentales en menos del 25%.2019-02-26T00:00:00Z