F.L. Maestría en Ingeniería Mecánica

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Análisis de espray diésel mediante modelado fluido dinámico computacional en un inyector 4JH1
(Universidad de Córdoba, 0024-08-23) Maussa Caballero, Álvaro Javier; Martínez, Rafael Arnold; Durango Padilla, Jairo Luis; Romero Piedrahita, Carlos Alberto; Rhenals Julio, Jesús David
En el presente trabajo de investigación se analiza numéricamente la formación de espray diésel en un inyector 4JH1, para esto se establece un modelo computacional fluidodinámico de los principales subprocesos que ocurren en la inyección de combustible usando el software comercial ANSYS FLUENT, se emplea un modelo de turbulencia híbrido K-Omega SST SBES-WALE al ofrecer ventajas de modelos LES y RANS, el enfoque de medio continuo hace transición de VOF a DPM y se utiliza un esquema de reconstrucción geométrica para calcular la interfaz entre fluidos, la malla se genera con el método cartesiano creando elementos hexaédricos cuadráticos que se adaptan y refinan por curvatura optimizando el costo computacional. Se emplea el modelo de dispersión turbulenta DRK con vida de remolinos aleatoria y el modelo de rompimiento de gotas KHRT con arrastre dinámico. El modelo es validado con datos experimentales tomados a un inyector aplicando la técnica de fotografía con iluminación trasera difusa y correlaciones de literatura obteniendo coeficientes de correlación para penetración de 0,9994 respecto a Dent, 0,9936 en referencia a Hiroyasu y 0,9923 con la base experimental. Con el ángulo de aspersión se obtiene un coeficiente de correlación de 0,9838 con la base experimental, 1,0405 respecto a Hiroyasu y 0,6957 en referencia a Abramovich. Validado el modelo CFD se realiza un análisis multifactorial utilizando un diseño experimental 2^k sin replicas para evaluar los efectos de temperatura de combustible, presión de inyección y presión del ambiente en las respuestas de penetración, longitud liquida, ángulo de espray, diámetro medio de Sauter y tasa de evaporación transcurridos 1,2 ms ASOI. En general se observa que para las variables macrométricas de penetración y ángulo de aspersión los factores principales son estadísticamente significativos y la influencia de las interacciones no son estadísticamente significativos. Para la longitud liquida no se identifica significancia estadística para los factores e interacciones, pero se observa una influencia considerable de la presión del ambiente. Para las variables micrométricas analizadas los factores principales y la interacción entre presión de inyección y temperatura del combustible son estadísticamente significativos para el diámetro medio de Sauter. Los factores e interacciones no tienen significancia estadística para la tasa de evaporación, pero se identifica una sensibilidad considerablemente alta respecto a la presión de inyección y la temperatura del combustible. Se concluye de la hipótesis planteada que incrementar la temperatura de combustible entre los niveles planteados disminuye su viscosidad, consecuentemente disminuye la turbulencia en la tobera inhibiendo la formación de gotas, aun así, aumenta la tasa de evaporación para el inyector 4JH1.
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Análisis exergético local de la gasificación de los residuos de la agroindustria del maíz en un reactor de tubos concéntricos
(UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA, 2022-10-26) Sofán Germán, Stiven Javier; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús David
Se desarrolló un modelo numérico para simular el proceso de gasificación de biomasa en un reactor de tubos concéntricos usando un enfoque euleriano-Lagrangiano a través de la mecánica computación del fluido (CFD). La biomasa se modeló en el marco de Lagrange usando el modelo de fase discreta (DPM) con interacción de fase continua. La incorporación de la mecánica computacional de fluidos permite representar escenarios que involucren procesos de conversión termoquímica orientados a la maximización del poder caloríficos del gas de síntesis, volviéndolos una herramienta más precisa de valorización de biomasas no maderables en el proceso de gasificación en el reactor de tubos concéntricos. Fue desarrollado un balance exergético local para determinar la cantidad de exergía destruida a lo largo del reactor de tubos concéntricos y para así, ver que mejoras ingenieriles pueden hacerse a este tipo de reactores de tal manera que esa destrucción de exergía por los procesos que ocurren pueda disminuir.
Embargo
Análisis mecánico y térmico de un material compuesto de matriz de resina de poliéster y fibras del mesocarpio del coco elaborado a través de la técnica de moldeo por transferencia de resina asistido al vacío
(Universidad de Córdoba, 2024-11-15) Machado Acosta, Samir Alejandro; Espitia Sanjuán, Luis Armando; Unfried Silgado, Jimy; Rivero Romero, Oswaldo
En este trabajo se elaboraron materiales compuestos con matriz de resina de poliéster y adición de tejidos con 1, 2 y 3 hilos trenzados de fibras de coco sin tratar y tratadas con NaOH al 5 % mediante la técnica de moldeo por transferencia de resina asistido al vacío (VARTM); las fibras de coco fueron extraídas manualmente y secadas a 90 ºC para luego ser mercerizadas con NaOH al 5%. Las fibras de coco sin tratar y tratadas fueron caracterizadas mediante FTIR, microscopia electrónica de barrido (SEM) y análisis termogravimétrico (TGA), los materiales compuestos fueron sometidos a ensayos mecánicos y térmicos, para obtener propiedades a tensión, flexión y de conductividad térmica acorde a las normas ASTM D3039, ASTM D790 y ASTM C177. Se encontró que las fibras sin tratar están compuestas principalmente de celulosa, lignina y de hemicelulosa y otros minerales en menor cantidad, Se observó que el tratamiento químico generó un cambio superficial en las fibras y expuso microfibrillas en la superficie, las fibras
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Caracterización química, física y mecánica de materiales compuestos con matriz de ácido poliláctico y refuerzo particulado de cáscaras de marañón elaborados a través de la técnica de moldeo por deposición fundida
(2023-02-22) Paternina reyes, María José; Espitia Sanjuán, Luis Armando; Colorado Lopera, Henry Alonso
In this work, composite materials with polylactic acid matrix were made, varying the percentages of cashew shell particles 0.5%, 1% and 2% using the fused deposition molding (FDM) technique; The cashew shells were dried at 250ºC and crushed mechanically, using particles with a size smaller than 63 um to manufacture them. Polylactic acid and cashew shells were characterized by FTIR, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, lignocellulosic analysis, and for the composite materials obtained, mechanical tests were carried out to obtain tensile and flexural mechanical properties according to ASTM D638 and ASTM D790 standards, In addition to the analyzes of the fractures obtained in each test. It was found that the shell has the presence of hemicellulose, cellulose and lignin, in addition to other minerals present in smaller quantities. The drying process at 250ºC managed to eliminate the anacardic acid present in the cashew shell. It was evidenced that the composite materials with 0.5% cashew shell particles had higher values of modulus of elasticity and tensile strength, however, in the yield stress, the 1% composite materials presented the highest properties. On the other hand, in bending, an increase in bending resistance was observed as the percentage of added particles increased.
Embargo
Desarrollo de un material compuesto mediante impresión 3D por impregnación in situ con matriz termoplástica y refuerzo continuo de fibra de mesocarpio de coco
(Universidad de Córdoba, 2024-08-16) Ávila Díaz, César Iván; Unfried, Jimy; Jaramillo Muñoz, Andrés Felipe; Colorado, Henry
El uso de fibras naturales provenientes de cultivos agroindustriales han demostrado ser un importante insumo para la generación de materiales compuestos, debido a que presenta propiedades mecánicas superiores a matrices poliméricas comunes. Este estudio desarrolló un material compuesto de matriz de ácido poliláctico (PLA) reforzado con fibra continua del mesocarpio de coco, fabricado mediante impresión 3D por filamento fundido (FFF) con impregnación in-situ. El objetivo fue investigar la influencia del porcentaje de adición de fibra y el tratamiento superficial en las propiedades mecánicas del compuesto. Se implementaron métodos de funcionalización para fabricar hilos continuos de mesocarpio de coco con diferentes fracciones volumétricas y se adaptó la técnica FFF para generar muestras. La metodología incluyó caracterización morfológica y térmica de las fibras, optimización de parámetros de impresión, y análisis de adhesión interfacial fibra-matriz. Se evaluaron propiedades mecánicas a tensión y flexión del compuesto y la matriz pura. Los resultados mostraron que el tratamiento superficial y la fracción volumétrica de las fibras influyen significativamente en las propiedades mecánicas del compuesto. Además, la optimización de los parámetros de impresión mejoró la calidad del material compuesto. Se concluyó que la técnica de FFF con impregnación in-situ es viable para producir materiales compuestos reforzados con fibras naturales, ofreciendo un enfoque prometedor para el desarrollo de materiales sostenibles con mejoras en sus propiedades mecánicas.
Acceso abierto
Desarrollo de un tejido de refuerzo a partir de fibras de pseudotallo de plátano para aplicaciones en materiales compuestos de matriz de resina de poliéster mediante el proceso de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM)
(Universidad de Córdoba, 2024-11-14) Altamiranda Suarez, Juan Carlos; Unfried Silgado, Jimy; Espítia Sanjuán, Luis Armando; Meza Meza, Juan Manuel; González Doria, Yahir Enrique; Unfried Silgado, Jimy
Este estudio investigó el uso de tejidos de fibras del pseudotallo del plátano originarias del departamento de Córdoba, Colombia, como refuerzo en materiales compuestos de matriz polimérica usando moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM). Las fibras del pseudotallo fueron extraídas usando decorticado manual y secadas a 40°C. Posteriormente, recibieron tratamientos superficiales de mercerizado con NaOH y recubrimiento con resina epóxica flexible. Hilos trenzados continuos con diferente número de fibras (10 y 15) fueron entonces desarrollados, para, finalmente realizar tejidos de tipo Tafetán que sirvieron como refuerzo. Se realizó análisis morfológico con microscopía óptica y electrónica, ensayos de FTIR y TGA, se estimó la permeabilidad, la fuerza de adhesión con resina de poliéster (matriz), pull-out, la fuerza de tracción de los tejidos, ensayo de tensión y flexión del compuesto. Los resultados mostraron que el diámetro de los hilos tratados aumentó ligeramente sin afectar significativamente las propiedades mecánicas. Con relación al ensayo de pull-out, los hilos tratados exhibieron menor tasa de extracción (25%) comparados a los no tratados (33%), sugiriendo mejor adherencia interfacial. La permeabilidad de los tejidos aumentó con los hilos tratados, mejorando la infiltración de resina. No obstante, la carga a tensión fue mayor para tejidos de 10 fibras sin tratamiento con 2,33 kN frente a 1,37 kN para tejidos tratados de 10 fibras y 1,55 kN a 0.80 kN para tejidos de hilos de 15 fibras sin y con tratamiento, respectivamente. Los tejidos tratados también mostraron menor fuerza de adhesión con la resina de poliéster. Finalmente, los compuestos reforzados con 3 capas de tejido sin tratamiento mostraron la mayor resistencia a tracción, mientras que los compuestos de 1 capa sin tratamiento alcanzaron la mayor resistencia a flexión.
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Efecto de la entrada de calor en la tenacidad a la fractura de las diferentes zonas de juntas soldadas de acero ASTM A572-Gr50 producidas por el proceso de soldadura GMAW y gas 90Ar-10CO2
(2022-02-27) Herrera de Oro, Edinson de Jesús; Unfried Silgado, Jimy; Zambrano Rodríguez, Habib
The effect of the heat input generated by the GMAW welding process and protective gas 90Ar10CO2 on the fracture toughness of the different welding zones in the joints of ASTM A572 Gr 50 steel, which is a high-quality steel, was evaluated. High strength and low alloy (HSLA). Initially, the characterization of the base metal was carried out through techniques such as: optical emission spectrometry, optical microscopy, tensile tests, hardness tests and fracture toughness tests, with these data on chemical composition, microstructure, stress creep, hardness and fracture toughness values, respectively. Subsequently, the welding of the 400mmX150mmX6,35mm steel plates was carried out, by means of GMAW, using different heat inputs (high and low). From the welding coupons, the different welding zones were identified by macrography; and the phases in said zones were identified by means of metallography and X-ray diffraction. Then the fracture toughness test was carried out on specimens with the pre-crack located in the thermally affected zone (HAZ) and in the weld metal zone, welded joints. It was evidence that the fracture toughness is correlated with the microstructural changes in the ASTM A572 Gr 50 steel product of the thermal inputs of the GMAW welding process, this has an impact on the resulting phases; as well as the size, location and composition of the precipitates.
Acceso abierto
Efecto de la variación del contenido y la orientación de fibra en las propiedades mecánicas de un compuesto termoplástico reforzado con fibra de plátano obtenido mediante fabricación por filamento Fundido con impregnación in-situ
(2023-02-27) Rivero Romero, Oswaldo; Unfried Silgado, Jimy
Los residuos provenientes de cultivos agroindustriales han mostrado ser fuentes interesantes de materia prima potencial para la obtención de materiales compuestos novedosos, ya sea como refuerzos de fibra o de partículas, lo que puede facilitar la posibilidad de mejorar a nivel socioeconómico la cadena de valor agroindustrial. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que tiene la variación del contenido y la orientación de fibra en las propiedades mecánicas de un material compuesto de matriz polimérica y refuerzo de fibra del pseudotallo del plátano aplicando la técnica de impresión 3D por fabricación de filamento fundido (FFF) con impregnación in-situ. Para ello, fueron evaluados parámetros de impresión para establecer una adecuada deposición del material compuesto, donde se encontró una la relación existente entre las velocidades de impresión y la velocidad de extrusión, minimizando así daños en la integridad física de la fibra, y generando volúmenes 3D de material termoplástico impregnado con fibra continua de plátano. Los resultados mostraron una tendencia a la disminución de la resistencia a tensión y flexión del material obtenido al variar el contenido y la orientación fibra, que respaldados con el análisis de varianza ANOVA mostraron un efecto significativo. Esto fue atribuido a las condiciones en la intercara entre los materiales, y a las características morfológicas del material de refuerzo utilizado.
Acceso abierto
Efecto de los parámetros de operación en la soldadura por fricción y agitación sobre la tenacidad a la fractura de la junta disímil de aleaciones aa6063-t6 y aa5052-h32
(2023-02-24) Osorio Díaz, Marco Antonio; Unfried Silgado,Jimy; Franco Arenas, Fernando
En esta investigación se evaluó el efecto que tienen los parámetros de operación del proceso de soldadura por fricción y agitación sobre la tenacidad a la fractura de una junta disímil de aleaciones de aluminio A6063-T6 y AA5052-H32, con el fin de establecer información sobre el comportamiento de este tipo de uniones frente a la propagación de grietas. La experimentación siguió un diseño factorial de dos factores, con el cual se establecieron correlaciones entre la velocidad de rotación de la herramienta y la velocidad de soldadura, con la microestructura y tenacidad a la fractura. De acuerdo con lo anterior, se procedió a soldar las placas de aluminio, posteriormente se caracterizó la microestructura de las juntas soldadas y se realizaron mediciones de microdurezas, resistencia a la tensión y la tenacidad a la fractura, con las cuales se llevó a cabo la correlación entre la microestructura generada en las juntas con su comportamiento mecánico. Se hizo énfasis en el estudio de la tenacidad a la fractura de las juntas soldadas, determinando que la velocidad de rotación de la herramienta (𝜔 − rpm) y la velocidad de soldadura (𝑣 − mm/min) influyen significativamente sobre el comportamiento de la junta frente a la propagación de una grieta. Las combinaciones de velocidad (𝑅 = 𝜔⁄𝑣) que obtuvieron un mayor valor en la tenacidad fueron 900/30 y 1800/112 rev/mm, con 18,57 y 18,36 𝑀𝑃𝑎 ∙ √𝑚, respectivamente.
Acceso abierto
Estudio de las propiedades mecánicas y microestructura de juntas soldadas de acero ASTM A572 GRADO 50 mediante el proceso GMAW con gas 90Ar-10CO2 sometidas a corrosión por inmersión en FeCl3
(2023-02-22) Díaz Ávila, Álvaro Manuel; Jimy Unfried Silgado; Enrique Esteban Niebles Núñez
Se soldaron cupones de acero ASTM A572 Gr 50 con un equipo GMAW automatizado empleando gas de protección 90Ar-10CO2, mediante régimen de deposición de material por spray. La caracterización de las zonas de soldadura se realizó mediante microscopia óptica y se realizaron mediciones de microdureza Vickers a lo largo de la sección transversal del cupón. Los cupones fueron expuestos a pruebas de corrosión por inmersión en una solución de FeCl3 al 6% durante 12 y 48 horas. Seguido, se realizaron ensayos de tensión bajo la norma ASTM E8-M obteniendo las propiedades de esfuerzo de fluencia, esfuerzo último y porcentaje de elongación, se tuvieron en cuenta cupones sin inmersión con el fin de realizar un análisis comparativo. Se hizo un estudio de análisis de varianza ANOVA para determinar la influencia del aporte térmico del proceso de soldadura y el tiempo de inmersión en FeCl3 sobre las propiedades mecánicas. La caracterización de la microestructura mostró que el material base consta de granos de Ferrita y colonias de Perlita. Al momento de suministrar calor debido al proceso de soldadura hubo cambios en la microestructura dando paso a nuevas fases. Se evidenció que la zona parcialmente fundida fue donde se inició el ataque corrosivo, probablemente, a un efecto galvánico entre el cordón de soldadura y la zona afectada térmicamente. Los resultados de las pruebas de tensión mostraron que las probetas sometidas a corrosión presentaron una disminución drástica en la resistencia última y el porcentaje de elongación. De acuerdo con el ANOVA, el tiempo de inmersión en FeCl3 fue el factor que más influencia tuvo sobre la disminución de las propiedades mecánicas.
Acceso abierto
Estudio hidrodinámico del casco de una motonave fluvial para operar en el río Sinú que tenga la menor resistencia al avance, usando herramientas computacionales y validando los resultados con un modelo a escala
(Escuela Naval de cadetes Almirante Padilla, 2023-02-23) Torres Sánchez, Jairo Eulises; Durango Álvarez, Demóstenes José
In the present work, a study was carried out to establish how the geometry of the hull of a four meter long vessel influences the resistance to the advance in the water of the Sinu River in the city of Monteria, Colombia, using the theories of fluid mechanics associated to naval design and with the help of computational tools, particularly the programs Maxsurf and Ansys Fluent and a scale model. The system is modeled by previously establishing the ship's mission, in which the initial conditions of the design are established such as: Maximum length, number of occupants, propulsion type, among others. With this information, a database is built, where dimensions and characteristics of some commercial models are included. By means of a linear regression, the initial dimensions of the hull are obtained, taking into account the information provided by the database. Once the initial dimensions are established and with the help of Maxsurf Modeler, the first prototype of our study is designed. The next step consists of determining a hull with a geometry that has the least resistance to the advance but that also adjusts to the mission of the ship, for this we use the information that we already have from the database and we establish three dimensional relations of the hull, such as: Beam - Length, Depth - Length and Draft - Depth, where the minimum and maximum of these relations are taken and tabulated. From this process 9 dimensions are obtained, with which 9 models with their respective geometries can be obtained, using Maxsurf Modeler. To each of these geometries the curves of the resistance to the advance as a function of the speed of the boat are determined, using the software Maxsurf Resistance. With the data obtained and the relationships of dimensions, a design of experiments was carried out, using the response surface methodology, with the objective of finding the geometry with the least resistance to the advance that fulfilled the ship's mission. These results show the region where the geometry with the lowest drag is located. The result of this study establishes that the relationship that most influences the resistance to the advance Length - Beam. To determine the drag and compare this result obtained with Maxsurf Resistance, a Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis was used with the help of Ansys Fluent 2021 R1 software. In this study a meshing is performed, choosing a poly - hexacore mesh, which contains polyhedral and hexahedral cells that have the characteristic of combining two types of meshes (ANSYS Fluent, 2021). The ANSYS Fluent (with Fluent Meshing) module was used for the configuration of the mesh, in which three poly - hexacore meshes were created and used to carry out the mesh independence and select the appropriate mesh for the calculation of the forward resistance. Finally, a scale model (1:4) of the vessel was built to determine the total resistance to the advance by means of tests in a hydraulic test channel. These tests were carried out in the test channel of the Almirante Padilla Naval Cadet School in the city of Cartagena, Colombia. The results obtained were validated with the use of computational tools (Maxsurf and Ansys Fluent).
Acceso abierto
Evaluación de la factibilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase para cocinas solares parabólicas, con miras a la cocción de alimentos en el departamento de Córdoba, Colombia
(Universidad de Cordoba, 2024-02-27) Cogollo Torres, Cristina Isabel; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Arango Meneses, Juan Fernando; Palacio Vega, Mario Andrés
La investigación se centró en evaluar la viabilidad de un sistema de almacenamiento térmico con material de cambio de fase (PCM) para cocinas solares parabólicas en el departamento de Córdoba, Colombia, con el objetivo de mejorar la eficiencia en la cocción de alimentos. Tras evaluar cuatro PCM mediante una matriz de ponderación, se concluyó que el ácido oxálico es la mejor opción para ser implementado como sistema de almacenamiento térmico. Posteriormente, se llevaron a cabo experimentos utilizando cocinas solares parabólicas equipadas con dispositivos de almacenamiento térmico en configuraciones de diferentes espesores (DAT 1 cm y DAT 2 cm). Los resultados indicaron que los dispositivos con PCM lograron mantener temperaturas del fluido de trabajo más estables, destacándose el DAT de 2 cm por su mayor estabilidad térmica. Además, se comparó el desempeño de las cocinas solares con y sin dispositivos de almacenamiento térmico, evidenciando que, si bien los recipientes de cocción convencionales superan ligeramente a los dispositivos de almacenamiento térmico en la absorción de calor, estos últimos ofrecen una capacidad de almacenamiento de calor y estabilidad térmica superiores. Se sugiere explorar métodos alternativos para medir el calor absorbido por los dispositivos de almacenamiento térmico, considerando la transferencia de calor al material de cambio de fase, para obtener mediciones más precisas y completas del rendimiento de las cocinas solares parabólicas.
Acceso abierto
Evaluación de la resistencia a corrosión de juntas soldadas de acero ASTM A572 grado 50 usando soldadura de arco metálico con Gas protector 90Ar-10CO2
(Universidad de Córdoba, 2024-02-09) Medellín Pérez, Elkin Camilo; Espitia Sanjuán, Luis Armando; Unfried, Jimy; Calderón Hernández, Wilmar
En este trabajo se evaluó la resistencia a corrosión de juntas de acero ASTM A 572 Grado 50 producidas por soldadura de arco metálico con gas protector 90Ar-10Co2 con dos entradas de calor diferentes. La composición química elemental y las propiedades mecánicas del acero se verificaron por espectrometría de emisión óptica y ensayos de tensión acorde a la norma ASTM E8. Las juntas se obtuvieron mediante una sola pasada con penetración completa, acorde al código de soldadura AWS D1.1/D1.1M: 2020. Se tomaron probetas de la zona de fusión, de la zona afectada térmicamente y del metal base para ambas entradas de calor y se caracterizaron microestructuralmente mediante microscopía óptica, difracción de rayos X y medidas de microdureza. La resistencia a corrosión se evaluó mediante las técnicas electroquímicas de espectrometría de impedancia electroquímica y curvas de polarización potenciodinámicas en un electrolito de NaCl al 3,5 %. Se encontró que la composición química y los valores de las propiedades mecánicas cumplen con la norma ASTM A 572 Grado 50. La caracterización microestructural mostró que la entrada de calor a las juntas durante el proceso de soldadura modificó significativamente la microestructura de las juntas soldadas en las zonas de fusión y en las zonas afectada térmicamente. En todos los casos, el MB presentó una mayor resistencia a corrosión, seguido por las zonas de fusión y por último las zonas afectadas térmicamente. Estas diferencias son atribuidas a la heterogeneidad en la microestructura exhibida en estas zonas en comparación al metal base. La resistencia a corrosión de las probetas se discute en términos de microestructura, diagramas de Nyquist, circuitos equivalentes, resistencia a polarización y tasa de corrosión.
Acceso abierto
Evaluación experimental de la torrefacción parcialmente oxidativa de cáscara de coco con fines energéticos
(Universidad de Córdoba, 2024-10-20) Yanez Quiroz, Rafael Anyel; Doria Genes, Maria Eugenia; Rhenals Julio, Jesús David
Este trabajo se enfoca en evaluar experimentalmente la torrefacción de mesocarpio y epicarpio de coco como una estrategia de caracterización energética. Se realizaron ensayos de torrefacción a escala de laboratorio, para las muestras utilizadas se definió una geometría estándar (20mm x 20 mm x 20 mm) aproximadamente, en un set de seis experimentos se modificaron variables como la temperatura de trabajo, tiempo de precalentamiento, profundidad de la muestra y tiempo de torrefacción. Los resultados obtenidos fueron comparados entre sí para determinar combinación de variables que brinde el material torrefacto de mejores propiedades energéticas, también se comparan los resultados con investigaciones recientes sobre el procesamiento de biomasas para definir la calidad del material obtenido y en función de un análisis cuantitativo de las propiedades energéticas definir la calidad del material torrefacto obtenido de la materia prima disponible en la región de Córdoba.
Acceso abierto
Evaluación termoenergética de la co-digestión de la mezcla cascarilla de arroz y estiercol bovino en condiciones termofilicas
(2023-01-26) Bonilla Gracia, Samuel Iván; Mendoza Fandiño, Jorge Mario
It is no secret that renewable energies are currently the fundamental basis for the energy sustainability of our humanity and the environment that surrounds us. Society at this time seeks to implement different energy alternatives to reduce the environmental damage that we have been carrying by the current energy system, which generates an exclusive dependence on fossil fuels. Due to this, different advances have been developed on new energy alternatives such as : Solar energy, wind energy, biomass and biogas. In Colombia, specifically in the department of Córdoba, there is a great capacity of accumulation of residual biomass by agro-industrial processes that have as a consequence a high production of rice husk biomass and bovine manure. This research seeks to evaluate the consequences of the co-digestion of the mixture of cattle manure and rice husk under thermophilic conditions [45-57] °C in an anaerobic reactor, which we consider the biomass components by means of experimental data and publications that share this information. Using the ADM1 model, which prioritizes the kinetics of the digestive process, the estimated retention time to be used for the reactor is 20 days and the results will help future experimental projects to continue the development of biogas studies under thermophilic conditions
Acceso abierto
Factibilidad de un distrito térmico de enfriamiento urbano, accionado por gas de gasificación de biomasa en la ciudad de Montería
(Universidad de Córdoba, 2024-08-20) Martinez Aguilar, Hector Armando; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Sagastume Gutierrez, Alexis; Vega Gonzalez, Taylor de Jesús de la
La biomasa ha surgido como una alternativa promisoria a los combustibles fósiles convencionales, que ha sido utilizada ampliamente en investigaciones enfocadas a las energías alternativas y en el campo industrial, la cual genera un menor impacto negativo en el ambiente al ser quemada en procesos termoquímicos de manera controlada (Moustakas et al., 2020). La utilización de biomasa tiene ventajas frente a otras fuentes de energía renovable, la cual puede ser almacenada fácilmente y no depende de las condiciones climáticas o ubicación geográfica. El biocarbón que puede ser obtenido a partir de biomasa ha mostrado altos niveles energéticos cuando se le compara con los combustibles derivados del petróleo (Khiari et al., 2019). En este contexto, la biomasa representa una alternativa viable en los procesos de cogeneración de energía eléctrica y calor, la cual exhibe propiedades adecuadas para ser usada como reemplazo de los combustibles convencionales de manera renovable y sostenible (Molino et al., 2016). Grandes cantidades de biomasa son obtenidas como subproductos o desechos de diferentes actividades económicas, principalmente en el campo agroindustrial. También, se obtiene biomasa de los residuos sólidos urbanos (RSU) que son generados diariamente en las ciudades. Debido a la alta disponibilidad de los RSU, su poder calorífico, y los problemas de disposición final que representan, se ha generado interés en usarlos como biomasa para obtener energía eléctrica e implementar sistemas de climatización (Acosta Rubio & Castro Camacho, 2021).
Acceso abierto
Influencia de la presión, el tiempo de retención y la fracción de la mezcla en las propiedades energéticas, de transporte y almacenamiento de briquetas de cascarilla de arroz y tusa de maíz
(Universidad de Córdoba, 2024-08-21) Otero Martínez, Daniel; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals julio, Jesus David; Doria Oviedo, Miguel Emigdio; Bonilla Gracia, Samuel Iván
En la actualidad se han implementado diversas alternativas de combustibles para la generación de energía que disminuyan el impacto ambiental y que permitan el desarrollo y uso de tecnologías limpias. Dado lo anterior, la biomasa residual se ha erigido como combustible que no solo cumple con esas características; sino que permite la diversificación de la matriz energética. Sin embargo, cuando se desea usar la cascarilla de arroz y la tusa de maíz para su aprovechamiento energético, existe el problema que su manipulación y transporte se dificulta por su baja densidad. Es por esto por lo que se hace necesario densificarlas sin que esto afecte sus propiedades energéticas. En consecuencia, esta propuesta dirige sus esfuerzos a la investigación de la influencia de los parámetros de briquetado (presión de compactación, tiempo de retención y fracción de la mezcla) sobre las propiedades energéticas, de transporte y almacenamiento de briquetas de mezclas de cascarilla de arroz y tusa de maíz realizando análisis de TGA y ensayos de durabilidad mecánica y resistencia a la compresión de las muestras, evaluando como variables respuesta la densidad, el índice de durabilidad, la resistencia mecánica y el poder calorífico, para identificar correlaciones entre los rangos de variables de entrada con el comportamiento en las propiedades en mención de las briquetas.
Acceso abierto
Modelación computacional de la deflexión en juntas soldadas por gtaw de acero inoxidable aisi 304, utilizando la técnica de análisis de elementos finitos
(23-02-24) Lancheros Montiel, Miguel Ángel; Lancheros Montiel, Daniel Valery; Lancheros Suárez, Valery José; Velilla Díaz, Wilmer Segundo
In recent years, housing and building construction in Cordoba, more specifically in the municipality of Monteria "presents a steady growth rate of 1.6% per year of the city's fabric" (Pretelt Blanco & Territorial, 2015), a situation that is evidenced by the development of the region, new neighborhoods, new buildings, updating of facades and structures with new materials. Due to this, the demand for ornamentation works (protection grids, balcony railings, handrails in stairs and others) is rising proportionally to the mentioned rate. The stainless steel AISI 304, became one of the favorite materials of the users that require some type of these mentioned structures for their houses and/or buildings. One of the characteristics of the designs of this type of ornamental structures is that they visibly present a linear appearance (straight) in their total length and in any of the visualization or coordinate axes.
Acceso abierto
Modelación numérica de la co combustión de carbón y tusa de maíz pulverizados
(2022-11-17) Doria Oviedo, Miguel Emigdio; Mendoza Fandiño, Jorge Mario
En este trabajo se desarrolla mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD) un modelo numérico de la co-combustión de carbón mineral y tusa de maíz pulverizado en una cámara de combustión a escala para combustibles pulverizados con el fin de estudiar el factor de emisiones y rendimiento energético del proceso. Para el modelo se usan de ecuaciones de Navier-Stokes, un modelo Lagrange-Euler para la trayectoria de las partículas, el modelo de turbulencia standard k épsilon, modelo de radiación DO, transporte de especies, modelo de dispersión, se definen los tamaños de partícula y su distribución Se tomaron datos de artículos anteriores sobre las propiedades energéticas de los combustibles a usar, así como la forma de estos. Al tener todos los parámetros y condiciones se simuló el proceso para cada tipo de mezcla usada. Al obtener los resultados, estos se analizan las emisiones de SOx, NOx, CO2 de lo cual se observó una disminución en las emisiones de los contaminantes a medida de que se agregaba biomasa y se validaron con las emisiones características de la combustión para carbón pulverizado.
Acceso abierto
Simulación multiescala de un Aluminio fisurado implementando un método que integre MD y FEM
(Universidad de Córdoba, 2023-03-01) Pacheco Agámez, Miguel José; Velilla Díaz, Wilmer Segundo; Lancheros Suárez, Valery José
Forty percent of the applications of Aluminum are made in its pure composition. In addition, fine grain size at the nanoscale shows ultimate tensile strength (UTS) on a scale of GPA. However, coarse grain size shows a UTS on MPa. This investigation studied the implementation of a multiscale method that couples molecular dynamics simulation results with the finite element method to estimate continuum properties. Atom-to-Continuum (ATC) method used positions and interatomic forces estimated from molecular dynamics simulations. The embedded atomic method for Aluminum proposed by Medelev was implemented in the simulation of a uniaxial tensile test in mode I for different grain sizes. ATC used a localization function that calculates the contribution of forces and positions on the estimation of stress on a material point. Local stress values estimated on material points (nodes) were interpolated with the lineal shape functions of the mesh. The ultimate tensile strength was compared with Hardy’s formulation. Results from different grain sizes showed a similar behavior but high relative differences values with Hardy's formulation. In addition, the investigation showed that grain size influences the strength of cracked single-crystal Aluminum.