Diseño de una turbina experimental de vapor de baja potencia.

Este trabajo se enfoca en el diseño de una turbina de vapor de carácter experimental para simular, en un laboratorio de transferencia térmica, la dinámica propia de una turbina de mayor tamaño en el circuito secundario de un ciclo de potencia. La máquina diseñada produciría 185 kW de potencia en el eje a 9.000 RPM con un rendimiento interno del 88 %, tomando en la entrada 0,4 kg/s de vapor saturado a 40 bar y descargando a una presión de 1,5 bar. Se desarrolló la teoría de turbomáquinas necesaria para realizar los cálculos fuidodinámicos y se propuso un método de diseño apropiado para el alcance del trabajo. Se decidió que la turbina sería de tres etapas, dos Curtis y una de impulso, y se realizaron los cálculos correspondientes. Una vez que el diseño fluidodinámico estaba definido, se procedió a dimensionar los distintos elementos mecánicos, con el alcance correspondiente a ingeniería conceptual y básica. Se realizaron detalladamente los cálculos propios del dimensionado del rotor (eje y discos), rodamientos, carcasa, válvula de seguridad de presión y asociados. Además se presentó el diseño conceptual de los elementos restantes, sistema de control y otros auxiliares. Finalmente, se realizaron los modelos en software 3D de todas las piezas y se produjeron los planos correspondientes.

Diseño de un condensador para un loop experimental para probar maniobras de arranque del reactor CAREM.

En este trabajo se diseñó un condensador de vapor sobrecalentado (320°C@2bar) de 78KW que formará parte de un arreglo experimental en el cual se probarán maniobras de arranque del reactor CAREM. Con este objetivo se hizo un estudio de las distintas tecnologías de condensadores existentes en el mercado y se seleccionó el más apropiado para este proyecto. Se encontró que el formato carcasa-tubo de orientación horizontal era el más apropiado. Se efectuó un dimensionamiento termohidráulico del mismo y se realizó posteriormente un diseño mecánico para satisfacer los requerimientos siguiendo las normas TEMA y ASME. Se efectuó el armado de un circuito termohidráulico, empleando un intercambiador carcasa y tubo de la CNEA. Obteniendo experiencia en dicha tarea. Una vez finalizado el proceso de análisis y diseño del condensador, se realizaron los planos de ingeniería básica del mismo empleando un programa de diseño 3D.

Diseño de máquina para ensayos de Creep, Creep-Fatiga y falla por carga sostenida.

El objetivo del presente trabajo es el diseño de una máquina para ensayos de Creep, con capacidad de aplicar carga variable. Se busca una máquina liviana, desmontable y fácilmente transportable entre laboratorios. El diseño de la máquina parte de una ingeniería básica, pasando por una etapa de detalle y finalizando en la fabricación y montaje de la misma. Se incluye en el diseño un sistema de adquisición y control de carga. Se diseñó y construyó una máquina accionada por resorte capaz de aplicar 5 kN. Se evalúa su respuesta ante distintos programas de carga. El control de carga es capaz de seguir referencias con evolución suave en el tiempo sin mayores dificultades y mantener la carga constante durante intervalos largos de tiempo. La adquisición de datos se realiza mediante un módulo QuantumX y transductores de desplazamiento y carga HBM.

Diseño de una turbina experimental de vapor de baja potencia.

Este trabajo se enfoca en el diseño de una turbina de vapor de carácter experimental para simular, en un laboratorio de transferencia térmica, la dinámica propia de una turbina de mayor tamaño en el circuito secundario de un ciclo de potencia. La máquina diseñada produciría 185 kW de potencia en el eje a 9.000 RPM con un rendimiento interno del 88 %, tomando en la entrada 0,4 kg/s de vapor saturado a 40 bar y descargando a una presión de 1,5 bar. Se desarrolló la teoría de turbomáquinas necesaria para realizar los cálculos fuidodinámicos y se propuso un método de diseño apropiado para el alcance del trabajo. Se decidió que la turbina sería de tres etapas, dos Curtis y una de impulso, y se realizaron los cálculos correspondientes. Una vez que el diseño fluidodinámico estaba definido, se procedió a dimensionar los distintos elementos mecánicos, con el alcance correspondiente a ingeniería conceptual y básica. Se realizaron detalladamente los cálculos propios del dimensionado del rotor (eje y discos), rodamientos, carcasa, válvula de seguridad de presión y asociados. Además se presentó el diseño conceptual de los elementos restantes, sistema de control y otros auxiliares. Finalmente, se realizaron los modelos en software 3D de todas las piezas y se produjeron los planos correspondientes.

Diseño de un sistema de detección y clasificación de cambios emocionales basado en el análisis de señales fisiológicas no intrusivas

176 p.

Diseño e implementación del kernel de xDEVS, versión distribuida

Para entender nuestro proyecto, debemos comprender DEVS. Dentro de los formalismos más populares de representación de sistemas de eventos discretos se encuentra DES. En la década de los 70, el matemático Bernard Zeigler propuso un formalismo general para la representación de dichos sistemas. Este formalismo denominado DEVS (Discrete EVent System Specification) es el formalismo más general para el tratamiento de DES. DEVS permite representar todos aquellos sistemas cuyo comportamiento pueda describirse mediante una secuencia de eventos discretos. Estos eventos se caracterizan por un tiempo base en el que solo un número de eventos finitos puede ocurrir. DEVS Modelado y Simulación tiene múltiples implementaciones en varios lenguajes de programación como por ejemplo en Java, C# o C++. Pero surge la necesidad de implementar una plataforma distribuida estable para proporcionar la mecánica de interoperabilidad e integrar modelos DEVS diversificados. En este proyecto, se nos dará como código base el core de xDEVS en java, aplicado de forma secuencial y paralelizada. Nuestro trabajo será implementar el core de manera distribuida de tal forma que se pueda dividir un sistema DEVS en diversas máquinas. Para esto hemos utilizado sockets de java para hacer la transmisión de datos lo más eficiente posible. En un principio deberemos especificar el número de máquinas que se conectarán al servidor. Una vez estas se hayan conectado se les enviará el trabajo específico que deberán simular. Cabe destacar que hay dos formas de dividir un sistema DEVS las cuales están implementadas en nuestro proyecto. La primera es dividirlo en módulos atómicos los cuales son subsistemas indivisibles en un sistema DEVS. Y la segunda es dividir las funciones de todos los subsistemas en grupos y repartirlos entre las máquinas. En resumen el funcionamiento de nuestro sistema distribuido será comenzar ejecutando el trabajo asignado al primer cliente, una vez finalizado actualizará la información del servidor y este mandara la orden al siguiente y así sucesivamente.

Gimnasios inclusivos: “Diseño de interfaces de uso para la optimización de la interacción de personas con discapacidad en gimnasios regulares”

Esta tesis tiene dos objetivos, el primero es responder a la pregunta: ¿Cómo las personas con discapacidad pueden ser incluidos en los gimnasios regulares de la ciudad de Medellín y mediante la práctica de la actividad física aumentar su calidad de vida? -- El segundo objetivo es la aplicación de un proceso de diseño construido a partir de 3 metodologías: HCD Toolkit de IDEO, metodología de diseño y desarrollo de nuevos productos de Ulrich y Eppinger y las técnicas de ingeniería inversa y desarrollo de nuevos productos de Kevin otto y Kristin Wood, cuyo diferenciador es la ubicación de la usabilidad y la innovación social como eje transversal durante el proceso de diseño -- Para alcanzar estos objetivos, se diseñó una investigación aplicada y explicativa, en la que tuvieron participación medios documentales, de campo y de experimentación como libros, entrevistas, hallazgos guiados por la comunidad de personas con discapacidad en el gimnasio VIVO de la Universidad EAFIT y pruebas de uso de los productos diseñados con el usuario real en el contexto real; adicionalmente, esta tesis fue desarrollada bajo la modalidad de investigación cualitativa de acción en la que se tuvo contacto constante con la población y caso de estudio “población con discapacidad en gimnasios de la ciudad de Medellín” durante toda su ejecución, sin embargo, para efectos de la etapa de desarrollo de producto fue necesario aplicar la modalidad cuantitativa, por lo tanto tiene un carácter mixto -- Se realizó una investigación sobre las dificultades y necesidades que tenían las personas con discapacidad para acceder a un gimnasio regular, esto por medio de una validación en la que se llevó a dichos usuarios al gimnasio VIVO de la Universidad EAFIT donde luego del análisis del ejercicio de validación se identificó la necesidad de diseñar un kit de objetos de interacción que permitiera a las personas con discapacidad, usar los objetos de los gimnasios regulares, específicamente para la población con dificultades para agarrar como cuadripléjicos y artríticos; y para usuarios de sillas de ruedas con dificultades de equilibrio a la hora de interactuar con algunas de las máquinas -- El proceso de diseño aplicado para dicho desarrollo fue construido mediante la mezcla de tres metodologías diferentes mencionadas anteriormente y teniendo en cuenta la aplicación de la usabilidad y la innovación social como eje transversal del mismo proceso de creación -- Finalmente, se diseñó un freno para sillas de ruedas el cual evita que estas derriben al usuario hacia atrás cuando hace fuerza y un elemento tipo guante que reemplaza el agarre y la pinza gruesa de la mano; con estos objetos se logró que la mayoría de personas con dificultades para agarrar objetos o manijas puedan acceder a los gimnasios regulares y realizar una amplia serie de ejercicios con los que pueden aumentar la funcionalidad de su cuerpo y por tanto su calidad de vida

Diseño hidráulico de vertedores escalonados con pendientes moderadas: Metodología basada en un estudio experimental

Durante las últimas tres décadas el interés y diversidad en el uso de canales escalonados han aumentado debido al desarrollo de nuevas técnicas y materiales que permiten su construcción de manera rápida y económica (Concreto compactado con rodillo CCR, Gaviones, etc.). Actualmente, los canales escalonados se usan como vertedores y/o canales para peces en presas y diques, como disipadores de energía en canales y ríos, o como aireadores en plantas de tratamiento y torrentes contaminados. Diversos investigadores han estudiado el flujo en vertedores escalonados, enfocándose en estructuras de gran pendiente (  45o) por lo que a la fecha, el comportamiento del flujo sobre vertedores con pendientes moderadas (  15 a 30o) no ha sido totalmente comprendido. El presente artículo comprende un estudio experimental de las propiedades físicas del flujo aire-agua sobre canales escalonados con pendientes moderadas, típicas en presas de materiales sueltos. Un extenso rango de gastos en condiciones de flujo rasante se investigó en dos modelos experimentales a gran escala (Le = 3 a 6): Un canal con pendiente 3.5H:1V (  16o) y dos alturas de escalón distintas (h = 0.1 y 0.05 m) y un canal con pendiente 2.5H:1V (  22o) y una altura de escalón de h = 0.1 m. Los resultados incluyen un análisis detallado de las propiedades del flujo en vertedores escalonados con pendientes moderadas y un nuevo criterio de diseño hidráulico, el cual está basado en los resultados experimentales obtenidos. English abstract: Stepped chutes have been used as hydraulic structures since antiquity, they can be found acting as spillways and fish ladders in dams and weirs, as energy dissipators in artificial channels, gutters and rivers, and as aeration enhancers in water treatment plants and polluted streams. In recent years, new construction techniques and materials (Roller Compacted Concrete RCC, rip-rap gabions, etc.) together with the development of the abovementioned new applications have allowed cheaper construction methods, increasing the interest in stepped chute design. During the last three decades, research in stepped spillways has been very active. However, studies prior to 1993 neglected the effect of free-surface aeration. A number of studies have focused since on steep stepped chutes (  45o) but the hydraulic performance of moderate-slope stepped channels is not yet totally understood. This study details an experimental investigation of physical air-water flow properties down moderate slope stepped spillways conducted in two laboratory models: the first model was a 3.15 m long stepped chute with a 15.9o slope comprising two interchangeable step heights (h = 0.1 m and h = 0.05 m); the second model was a 3.3 m long, stepped channel with a 21.8o slope (h = 0.1 m). A broad range of discharges within transition and skimming flow regimes was investigated. Measurements were conducted using a double tip conductivity probe. The study provides new, original insights into air-water stepped chute flows not foreseen in prior studies and presents a new design criterion for chutes with moderate slopes based on the experimental results.

Sistemas de comunicación por imagines para niños autistas en el comienzo de la trayectoria: análisis y re-diseño de un sistema

En la educación especial para autistas el método principal de la comunicación se hace con imágenes que hacen posible la comunicación entre profesores y alumnos. El gran problema de un niño autista es la enfermedad que afecta la comunicación del niño. A partir del analisis del sistema de comunicación vigente - Las cifras del Sistema de Comunicación (PEC) – se detectaron algunas inconsistencias en los símbolos utilizados, como son la falta de informidad y usabilidad visual. Así, este trabajo parte de la propuesta de cambiar, renovando el sistema. Nos proponemos a la creación de un conjunto de símbolos uniforme, coherente y convincente. Una vez que, desde el punto de vista del diseño y la ilustración, consideramos como esencial para la enseñanza del autista un establecimiento de determinada calidad en las imágenes e ilustraciones utilizadas en este universo. La investigación se centrará en el campo de la ilustración y el producto se sentará en el intento de reformular el sistema de comunicaciones implementada hoy en día, con el objetivo principal de hacer la comunicación fácil e inmediata entre los niños autistas, los profesores, padres y amigos. Es decir, buscamos la eficacia de comunicación entre el autista y los que los rodean.

Programa computacional para calcular a potência requerida de máquinas e implementos agrícolas

O uso de programas computacionais no setor agrícola permite atingir objetivos específicos na área. Dentre esses, um dos mais complexos é a seleção adequada de máquinas e implementos agrícolas visando à otimização de operações agrícolas, devido, principalmente, à grande variedade de equipamentos existentes no mercado e a gama de tarefas e situações de trabalho que estas são submetidas no campo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um programa computacional para calcular a potência requerida de máquinas e implementos agrícolas normalmente utilizados na condução de operações de campo, desde o preparo do solo até as operações de implantação de culturas. Desenvolvido em linguagem PHP, o programa computacional baseia-se na norma ASAE D497.4 - Agricultural Machinery Management Data como referência para desenvolvimento de cálculos. A partir do programa desenvolvido, tornou-se possível a execução de tarefas para cálculos de avaliação da demanda de potência de máquinas e implementos agrícolas de forma simplificada pela internet.

Metodologia para estimar o número de dias trabalháveis com máquinas agrícolas

No atual modelo de agricultura, é indispensável que o produtor conheça a real disponibilidade de tempo para a execução das operações agrícolas ao longo do ciclo das culturas. Este é o primeiro passo para se planejar e se obter maior eficiência na execução dessas operações, que estão sujeitas às variações do clima. As variáveis meteorológicas de uma determinada região influenciam diretamente no número de dias disponíveis para trabalhar com máquinas agrícolas. O objetivo deste trabalho foi estimar as probabilidades de ocorrência de dias favoráveis para o trabalho mecanizado, utilizando-se informações meteorológicas do município de Santa Maria, RS, Brasil. As condições para se considerar o dia como favorável para o trabalho com máquinas foram a precipitação < 5 mm e o armazenamento de água no solo (ARM) entre 40 e 90% da capacidade de água disponível (CAD). O método da cadeia de Markov de primeira ordem foi utilizado para estimar as probabilidades condicionais de dias favoráveis ao trabalho com máquinas. Os resultados indicam que a metodologia aplicada para estimar as probabilidades de dias favoráveis ao uso de máquinas agrícolas foi viável, evidenciando as épocas mais apropriadas à execução de operações agrícolas mecanizadas no campo, para o município de Santa Maria, RS.

Sistema para formação e avaliação dos operadores das máquinas de inspeção ótica automática

A montagem de circuitos eletrónicos é um processo extremamente complexo, e como tal muito difícil de controlar. Ao longo do processo produtivo, é colocada solda no PCB (printed circuit board), seguidamente são colocados os componentes eletrónicos que serão depois soldados através de um sistema de convecção, sendo por fim inspecionados todos os componentes, com o intuito de detetar eventuais falhas no circuito. Esta inspeção é efetuada por uma máquina designada por AOI (automatic optical inspection), que através da captura de várias imagens do PCB, analisa cada uma, utilizando algoritmos de processamento de imagem como forma de verificar a presença, colocação e soldadura de todos os componentes. Um dos grandes problemas na classificação dos defeitos relaciona-se com a quantidade de defeitos mal classificados que passam para os processos seguintes, por análise errada por parte dos operadores. Assim, apenas com uma formação adequada, realizada continuamente, é possível garantir uma menor taxa de falhas por parte dos operadores e consequentemente um aumento na qualidade dos produtos. Através da implementação da metodologia Gage R&R para atributos, que é parte integrante da estratégia “six sigma” foi possível analisar a aptidão dos operadores, com base na repetição aleatória de várias imagens. Foi desenvolvido um software que implementa esta metodologia na formação dos operadores das máquinas AOI, de forma a verificar a sua aptidão, tendo como objetivo a melhoria do seu desempenho futuro, através da medição e quantificação das dificuldades de cada pessoa. Com esta nova sistemática foi mais fácil entender a necessidade de formação de cada operador, pois com a constante evolução dos componentes eletrónicos e com o surgimento de novos componentes, estão implícitas novas dificuldades para os operadores neste tipo de tarefa. Foi também possível reduzir o número de defeitos mal classificados de forma significativa, através da aposta na formação com o auxílio do software desenvolvido.