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Publicación Acceso abierto Diseño de la cámara de combustión de una cocina ecoeficiente a biomasa tipo rocket con mesocarpio de coco(Universidad de Córdoba, 2023-12-07) Fuentes Martínez, Luis Javier; Florez Padilla, Alex Alfonso; Rhenals Julio, Jesús David; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Arango Meneses, Juan FernandoEn Córdoba, las estadísticas indican que el 32,3% de los hogares utilizan leña para cocinar. De este porcentaje, el 66,3% se concentra en las zonas rurales. La mayoría de estos hogares utilizan cocinas tradicionales que emiten altos niveles de contaminantes. De ahí que sea necesario evaluar nuevas tecnologías capaces de aprovechar los residuos agrícolas. Para abordar este problema, diseñamos una cámara de combustión de tipo Rocket con un alimentador de combustible en ángulo de 45º paralelo a la entrada de aire. Realizamos la simulación de la cámara de combustión utilizando el programa ANSYS FLUENT 2023 R1. Este estudio adoptó un enfoque bidimensional y de estado estacionario, utilizando el modelo de turbulencia k-ε realizable y el concepto de disipación de remolinos para la interacción turbulencia-química. Además, la radiación se modeló utilizando el modelo P-1, y la inyección de partículas se simuló como una fase discreta (DPM). La simulación de este estudio alcanzó una tasa de convergencia de carbono del 99,916%, lo que dio como resultado una temperatura media de salida de 1161,6 K. En consecuencia, esto confirma que la configuración de estufa interna propuesta permite reducir los gases contaminantes al tiempo que presenta un excelente rendimiento energético.Publicación Acceso abierto Evaluación energética bajo medidas de bioseguridad del edificio bioclimático de la Universidad de Córdoba(2023-08-28) Ricardo Muñoz, Deimer David; Rhenals Julio, Jesús David; Durango Álvarez, Demóstenes JoséEl objetivo de este proyecto es evaluar el gasto energético del edificio bioclimático de la Universidad de Córdoba, considerando las medidas de bioseguridad sugeridas por el Ministerio de Salud en respuesta a la pandemia de Covid-19. Además, se busca implementar un sistema de aire acondicionado en aulas y oficinas para garantizar el confort térmico dentro de ellas. Se construirá un modelo 3D del edificio y se utilizará el software CYPETHERM LOADS® para evaluar las cargas térmicas, considerando factores como la iluminación, la refrigeración y la ocupación. A continuación, se empleará el software CYPETHERM EPLUS® para determinar los informes de consumo energético mediante dos simulaciones: una contemplará cinco renovaciones de aire por hora, mientras que la otra no considerará renovaciones, pero mantendrá los parámetros de la primera simulación. Finalmente se compararán los resultados obtenidos con los consumos obtenidos en estudios previos para analizar el impacto de las medidas de bioseguridad y la implementación del sistema de aire acondicionado en las aulas del edificio. Esto permitirá analizar el impacto de las medidas de bioseguridad y la implementación del sistema de aire acondicionado en las aulas del edificio bioclimático de la Universidad de Córdoba, brindando información relevante para la toma de decisiones futuras. Se encontró que existe un aumento de 25,84% mayor en la demanda de energía para la condición sin renovación, a comparación de la evaluación antecesora a esta y, a su vez, un incremento energético del 26,38% en la variación de cinco renovaciones en contraste a con la condición de no renovaciones.Publicación Acceso abierto Modelado cinético del secado de contenido ruminal con efectos multidimensionales(2023-07-12) Hernández Ruiz, Andrés Camilo; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Rhenals Julio, Jesús DavidEn el presente trabajo de investigación se realizó un modelo cinético para el proceso de secado de contenido ruminal. A partir de ensayos de secado del contenido ruminal en un equipo TGA, se determinaron las curvas de secado a una tasa de calentamiento de 10 𝐾𝑚𝑖𝑛−1, para posteriormente mediante el modelo de Coats y Redfern, que describe la evolución de la pérdida de humedad en función de la temperatura (el cual hace uso de la ecuación de Arrhenius y un modelo de desaceleración), encontrar los valores de energía de activación, orden de reacción y factor pre exponencial. Una vez obtenido el modelo cinético, se procede a acoplar dicho modelo a la teoría de transferencia de calor en estado transitorio, simulando el comportamiento tanto de la temperatura como de la pérdida de masa dentro de un paralelepípedo rectangular de contenido ruminal en un ambiente cuyas condiciones se asemejan a las de un secador solar ubicado en la ciudad de Montería. De los resultados obtenidos, se reflejó un ajuste del 98,92% de los datos de regresión lineal, y se observó que el perfil de temperaturas y humedad eran similares, lo cual implica que el modelo cinético tuvo buen acople a la transferencia de calor, los resultados experimentales se predicen adecuadamente con los resultados del modelo.Publicación Acceso abierto Diseño de una hélice de alto rendimiento para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río Sinú(2023-07-11) León Martínez, Gustavo Andrés De ; Mass Ortega, Juan Fernando; Rhenals Julio, Jesús David; Martínez Guarín, Arnold RafaelEste estudio se enfocó en el diseño una hélice para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río Sinú. Mediante una rigurosa investigación de literatura y antecedentes, se seleccionó el perfil NREL's S804 por su adecuado espesor y cumplimiento de los requisitos técnicos (fuerza de sustentación y arrastre) debido a las condiciones del rio. Implementando la teoría del elemento de aspa y la conservación del momentum, se desarrolló un procedimiento de diseño óptimo para la hélice. La validación y evaluación del rendimiento en condiciones operativas diversas se llevó a cabo mediante dinámica de fluidos computacional (CFD), utilizando una precisa y eficiente malla poly-hexcore adaptada a la compleja geometría de las hélices. Por otro lado, se realizó un montaje experimental para medir y comparar la formación de la estela con los resultados obtenidos en CFD. Para asegurar la precisión del modelo de simulación, se aplicó un modelo de calibración riguroso. Los resultados destacan una eficiencia máxima del 59,52% a 16,67 rps (1000 rpm) en el punto de diseño, demostrando la capacidad de la hélice para convertir la mayor cantidad posible de energía en empuje. Asimismo, el análisis CFD reveló una eficiencia máxima del 51,52% a 11 rps (660 rpm), subrayando la importancia de evaluar el rendimiento de la hélice en diversas condiciones operativas para comprender su comportamiento en situaciones reales. Este estudio proporciona una sólida base de conocimientos para futuras mejoras en la eficiencia y navegabilidad de vehículos acuáticos en el entorno del río Sinú.Publicación Acceso abierto Implementación de celdas de combustible microbianas para el aprovechamiento energético de la biomasa residual obtenida de la postcosecha del cultivo de plátano(2023-02-28) Castro Silgado, Luis Miguel; Escobar Olaya, Rafael Andrés; Mendoza Fandiño, Jorge Mario; Rhenals Julio, Jesús David; Gastelbondo Pastrana, Bertha IrinaPublicación Acceso abierto Análisis de un sistema de almacenamiento de energía solar térmica basado en materiales de cambio de fase para aplicaciones de calentamiento de aire(CONASIE 2019, 2022-11-17) Villadiego Medrano, Duban; Oquendo Meza, Amaury; Martínez Guarín, Arnold Rafael; Mendoza Fandiño, Jorge MarioEl aprovechamiento de la energía solar para aplicaciones domésticas e industriales se ha visto obstaculizado debido a su naturaleza intermitente, en este contexto, se han implementado diversos sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) en los dispositivos de aprovechamiento de radiación solar, para mitigar este problema. Estos utilizan calor sensible y latente para almacenar calor en momentos de alta radiación y posteriormente liberarlo en instantes de poca radiación. En la presente investigación se evalúa, experimentalmente, el impacto de la implementación de materiales de cambio de fase en colectores solares de placa plana en las condiciones de temperatura y radiación solar del departamento de Córdoba en Colombia, para comparar la eficiencia térmica entre ellos en operación transitoria. También se utiliza modelación por medio de dinámica de fluidos computacional (CFD), evaluando la transferencia de calor y comparándolo con los resultados experimentales. En esta investigación se analizan los parámetros que afectan el rendimiento térmico del calentador de aire solar de placa plana, con y sin PCM. Estos parámetros incluyen la radiación solar, la diferencia de temperatura del aire a través del calentador y la eficiencia térmica instantánea. En esta investigación se encontró que el sistema de almacenamiento de energía térmica permite obtener una mayor eficiencia térmica, además en momentos donde hay poca radiación solar se obtuvo temperaturas constantes a través del colector, garantizando mejor operación y desempeño.