Departamento de Ingeniería Mecánicahttp://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/2202024-03-29T09:31:56Z2024-03-29T09:31:56ZModelado de una celda de combustible de carbonato fundido (MCFC).Sobarzo Navarrete, Leonardo Faviohttp://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/119482024-03-28T06:03:19Z2024-01-01T00:00:00ZModelado de una celda de combustible de carbonato fundido (MCFC).
Sobarzo Navarrete, Leonardo Favio
Las celdas de combustibles son sistemas que nos permiten generar energía eléctrica a partir de combustibles renovables como es el caso del hidrógeno. Si bien su investigación se lleva a cabo hace mucho tiempo su desarrollo ha sido lento debido a que se necesita de nuevas tecnologías y por ende una mayor inversión. En este informe se lleva a cabo un modelo 0-D, en primer lugar, se describe el funcionamiento y los componentes principales de las celdas y el modelo . También se describen las ventajas y desventajas que se tienen al momento de implementar las celdas de combustible como sistema de generación de electricidad.
Del modelo estático 0-D se obtienen diferentes gráficos de funcionamiento , en primer lugar, se tiene un gráfico que muestra la diferencia en la curva de polarización y las eficiencias al utilizar distintos combustibles (𝐻2,𝐶𝐻4,𝐶𝑂) y también se aprecia como varia su voltaje dependiendo del combustible , luego se tiene un gráfico con la influencia de la temperatura la cual influye positivamente al voltaje a medida que esta aumenta , mismo caso ocurre con la presión ya que cuando se grafica su influencia se demuestra que a mayor presión se tiene un aumento en la potencia entregada por la celda de combustible.; Fuel cells are systems that allow us to generate electrical energy from renewable fuels such as hydrogen. Although its research has been carried out for a long time, its development has been slow because new technologies are needed and therefore greater investment. In this report, steady-state modeling is carried out; first, the operation and main components of the cells and the model are described. The advantages and disadvantages of implementing fuel cells as an electricity generation system are also described.
Different operating graphs are obtained from the 0-D static model. Firstly, there is a graph that shows the difference in the polarization curve and the efficiencies when using different fuels (𝐻2,𝐶𝐻4,𝐶𝑂) and also You can see how its voltage varies depending on the fuel, then you have a graph with the influence of temperature which positively influences the voltage as it increases, the same case occurs with the pressure since when its influence is graphed it is shown that the higher pressure there is an increase in the power delivered by the fuel cell.
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2024-01-01T00:00:00ZImplementación banco de ensayos para el uso del pvc en conformado incremental.Torres Valdés, Luis Albertohttp://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/119462024-03-28T06:02:55Z2023-01-01T00:00:00ZImplementación banco de ensayos para el uso del pvc en conformado incremental.
Torres Valdés, Luis Alberto
Los procesos de manufactura orientados a productos producidos en lotes pequeños tienen la necesidad de adaptarse a las nuevas demandas, las cuales son cada vez más personalizadas. Sumado al desarrollo tecnológico, se abre la posibilidad de investigar la aplicación de nuevos procesos de fabricación y la implementación de nuevos materiales. Un proceso innovador que permite superar problemas de flexibilidad y disminuir costos es el conformado incremental mono punto SPIF.
Implementar un banco de ensayos para realizar el SPIF es el primer paso para investigar la conformabilidad de diferentes materiales. En este trabajo se pretende diseñar un banco que cumpla con las condiciones para realizar el proceso y fabricar geometrías que permitan caracterizar la deformación mediante herramientas como los ángulos máximos o diagramas límite de conformado.
Comprender los mecanismos de deformación y cómo afectan los distintos parámetros operacionales es crucial para lograr que el SPIF sea implementado en la industria. Por lo que, una vez implementado el banco de ensayos en el centro de mecanizado del Departamento de Ingeniería Mecánica, se procede a realizar ensayos experimentales del proceso. En primera instancia, se realizan pruebas de línea a diferentes velocidades de avance y de rotación, esto con la finalidad de analizar su influencia en el conformado y precisión geométrica de la pieza fabricada.
Finalmente, se fabrican dos modelos correspondientes a una pirámide y un cono truncados mediante el SPIF. Se presentan los resultados y se analiza la precisión geométrica lograda mediante la medición del espesor y un scanner de la superficie de la pirámide.; Manufacturing processes geared towards small batch production face the need to adapt to new demands, which are increasingly personalized. Coupled with technological development, there is an opportunity to explore the application of new manufacturing processes and the use of innovative materials. An innovative process that addresses flexibility issues and reduces costs is Single Point Incremental Forming (SPIF).
Implementing a test bench for SPIF is the first step in investigating the formability of different materials. This work aims to design a bench that meets the conditions for carrying out the process and manufacturing geometries that allow characterizing deformation through tools such as maximum angles or forming limit diagrams.
Understanding the deformation mechanisms and how they impact various operational parameters is crucial to ensure the implementation of SPIF in the industry. Therefore, once the test bench is implemented in the machining center of the Department of Mechanical Engineering, experimental tests of the process are carried out. Initially, line tests are conducted at different feed and rotation speeds to analyze their influence on the forming and geometric accuracy of the manufactured piece.
Finally, two models corresponding to a truncated pyramid and cone are manufactured using SPIF. The results are presented, and the achieved geometric accuracy is analyzed through thickness measurements and a surface scanner of the pyramid.
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2023-01-01T00:00:00ZImplementación de una método de medición y estimación del ángulo de ataque en una aeronave no tripulado de ala fija.León Rojas, Geovanni Ignaciohttp://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/119422024-03-28T06:03:21Z2024-01-01T00:00:00ZImplementación de una método de medición y estimación del ángulo de ataque en una aeronave no tripulado de ala fija.
León Rojas, Geovanni Ignacio
El ángulo de ataque (AOA) es el ángulo formado entre la dirección del viento relativo y la cuerda media aerodinámica. Este es uno de los parámetros con mayor importancia en el vuelo de una aeronave, debido a que se relaciona con las fuerzas aerodinámicas, la entrada en perdida y la eficiencia aerodinámica. En el presente trabajo se diseña, implementa y valida un método de medición y estimación del AOA en un aeronave no tripulada de ala fija.
El método de medición diseñado se basa en correlacionar una diferencia de presión normalizada con el AOA medido por la veleta pivotante, esta diferencia de presión se obtiene mediante la medición de presión en el eje longitudinal de la aeronave y una medición a 45º respecto a este eje, para luego normalizar dicha diferencia por la presión 𝑃45. Para lograr la medición de las presiones se diseña una sonda que cumpla los requerimientos de medición y se utilizan los sensores Ms4525do, los cuales son sensores de presión diferencial digitales que tiene una resolución de 0,84 [𝑃𝑎].
Se diseña un método de estimación del AOA basado en la fusión de sensores y algoritmos. En primer lugar, se obtiene el ángulo de ataque y el ángulo de deslizamiento lateral mediante un método algebraico. Luego se implementa un filtro de Kalman extendido (EKF) para estimar las velocidades lineales en el cuerpo de la aeronave y con estas calcular el AOA. El EKF utiliza el resultado del AOA obtenido del método algebraico como pseudomedición para ayudar a la convergencia. Para el EKF el vector de estado se compone de las velocidades en el cuerpo, el vector de medición se compone de la velocidad aerodinámica, velocidades inerciales y el AOA obtenido algebraicamente y el vector de entradas compuesto por las aceleraciones, velocidades angulares y ángulos de actitud. Para lograr las mediciones se utiliza un controlador de vuelo Pixhawk 6C el cual cuenta con unidades de medida inercial.
Para implementar los métodos, se habilita la aeronave Kadet LT-40, junto con las veletas pivotantes. Se instaló el hardware necesario para una operación básica, y posteriormente se llevó a cabo un vuelo de prueba, durante el cual se determinó que la autonomía de las baterías es de 6 minutos. Se implementa el Hardware necesario para el método de medición y estimación, la sonda diseñada se instala bajo el ala derecha y los sensores de presión dentro del fuselaje. El piloto automático se instala dentro del fuselaje cercano al centro de gravedad de la aeronave.
Para la validación de los métodos se realizan una serie de vuelos para la obtención de datos. En método de medición se realiza la correlación entre el AOA real y la diferencias de presiones, obteniendo una curva de relación polinomial de grado tres, la cual se aplica para obtener el AOA dando como resultado un AOA con una desviación estándar de 0,84° y un error cuadrático medio de 0,718. El método de estimación no logro la convergencia, esto debido a que las ecuaciones que relacionan las velocidades inerciales con las velocidades en el cuerpo no fueron apropiadas para utilizarlas en el paso de actualización, por otro lado, en las ecuaciones de propagación falto considerar una entrada de control que se relacione directamente con el AOA, como lo es la deflexión del elevador.; The angle of attack (AOA) is the angle formed between the relative wind direction and the aerodynamic mean chord. This is one of the most important parameters in the flight of an aircraft, because it is related to aerodynamic forces, stall and aerodynamic efficiency. In the present work, a method for measuring and estimating the AOA in an unmanned fixed-wing aircraft is designed, implemented and validated.
The measurement method designed is based on correlating a normalized pressure difference with the AOA measured by the pivoting vane, this pressure difference is obtained by measuring the pressure in the longitudinal axis of the aircraft and a measurement at 45º with respect to this axis, and then normalizing this difference by the pressure 𝑃 4545. To achieve the pressure measurement, a probe is designed to meet the measurement requirements and the Ms4525do sensors are used, which are digital differential pressure sensors with a resolution of 0.84 [Pa].
An AOA estimation method based on sensor and algorithm fusion is designed. First, the angle of attack and sideslip angle are obtained using an algebraic method. Then an extended Kalman filter (EKF) is implemented to estimate the linear velocities on the aircraft body and with these calculate the AOA. The EKF uses the AOA result obtained from the algebraic method as a pseudo-measurement to aid convergence. For the EKF the state vector is composed of the velocities on the body, the measurement vector is composed of the aerodynamic velocity, inertial velocities and the AOA obtained algebraically and the input vector is composed of the accelerations, angular velocities and attitude angles. A Pixhawk 6C flight controller with inertial measurement units is used to achieve the measurements.
To implement the methods, the Kadet LT-40 aircraft is enabled, along with the pivoting wind vanes. The necessary hardware for a basic operation was installed, and later a test flight was carried out, during which it was determined that the autonomy of the batteries is 6 minutes. The necessary hardware for the measurement and estimation method is implemented, the designed probe is installed under the right wing and the pressure sensors inside the fuselage. The autopilot is installed inside the fuselage near the center of gravity of the aircraft.
For the validation of the methods, a series of flights are made to obtain data. In the measurement method, the correlation between the real AOA and the pressure differences is made, obtaining a polynomial relation curve of degree three, which is applied to obtain the AOA, resulting in an AOA with a standard deviation of 0.84° and a mean square error of 0.718. The estimation method did not achieve convergence, this because the equations that relate the inertial velocities with the velocities in the body were not appropriate for use in the update step, and the propagation equations did not consider a control input that is directly related to the AOA, such as the elevator deflection.
Tesis para optar al título de Ingeniero/a Civil Aeroespacial
2024-01-01T00:00:00ZAnálisis experimental de las fuerzas sobre la malla de un harnero vibratorio de laboratorio.Bustos Gallegos, Pablo Enriquehttp://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/119382024-03-27T15:55:53Z2024-01-01T00:00:00ZAnálisis experimental de las fuerzas sobre la malla de un harnero vibratorio de laboratorio.
Bustos Gallegos, Pablo Enrique
Los harneros vibratorios son máquinas críticas en la industria minera cuya función es clasificar el mineral según su granulometría y es uno de los equipos claves para el procesamiento de minerales. Un movimiento adecuado de esta máquina, dado ciertas condiciones de operación, proporciona una reducción en costos del proceso de harneado. En la minería chilena, una correcta clasificación se traduce en un mejor rendimiento en la obtención del cobre y ahorro energético, evitando que ciertos tamaños de mineral pasen nuevamente por la etapa de chancado. El movimiento en estas máquinas es generado por un sistema de excitación de masas desbalanceadas. Además, este movimiento oscilatorio se ve influenciado por la carga de mineral sobre las mallas, tanto en cantidad como distribución espacial.
El objetivo principal de este trabajo es determinar las fuerzas sobre la malla clasificadora de un harnero de laboratorio y encontrar una relación con el tamaño de partícula. Se obtuvo fuerzas en 2 puntos de la malla clasificadora, así como la aceleración experimentada por la caja vibratoria durante los ensayos a distintas condiciones de operación y carga, para un tamaño de partícula en particular. Las cargas obtenidas en estos puntos varían según la amplitud de la fuerza excitadora del sistema.
Respecto a los objetivos específicos, se logró cumplir la mayoría, excepto encontrar una relación entre la fuerza y el tamaño de partícula, se realizó la puesta en marcha del harnero, se instalaron todos los sensores disponibles y necesarios para cumplir el objetivo principal, se efectuó el análisis de los datos experimentales en el programa MATLAB, donde se destacan principales resultados referente a cargas y amplitudes vibratorias, además, hubo un cambio en las condiciones de operación del harnero, en específico, se probaron varias fuerzas de excitación del sistema y se analizó el comportamiento del mismo. Lo que no se hizo fue realizar ensayos experimentales con bolas de acero de un diámetro menor para realizar una comparación
Las cargas sobre el harnero cambian la forma de vibrar del mismo y la magnitud de estas pueden variar según las condiciones de operación del harnero. La mayoría de las cargas producto de las partículas ocurren a altas frecuencias.; Vibrating screens are critical machines in the mining industry whose function is to classify the ore according to its granulometry. They are essential equipment for mineral processing. Given certain operating conditions, the proper movement of this machine, provides a cost reduction in the screening process. In Chilean mining, a correct classification translates into better obtaining copper and energy savings by avoiding that certain ore sizes go through the crushing stage again. The movement in these machines is generated by an unbalanced mass excitation system. In addition, this oscillatory movement is influenced by the mineral load on the screens, both in quantity and spatial distribution.
The main objective of this work is to determine the forces on the classifying screen of a laboratory sieve and to find a relationship with the particle size. Forces were obtained at 2 points of the classifying screen, as well as the acceleration experienced by the vibrating box during the tests at different operating and loading conditions, for a particular particle size. The loads obtained at these points vary according to the amplitude of the exciting force of the system.
Regarding the specific objectives, most of them were achieved except for finding a relationship between the force and the particle size, the start-up of the sieve was carried out, all the available and necessary sensors were installed to meet the main objective, the analysis of the experimental data was performed in the MATLAB program, where the main results regarding loads and vibratory amplitudes stand out, in addition, there was a change in the operating conditions of the sieve, specifically, several excitation forces of the system were tested and an analysis of its behavior was carried out. What was not done was to carry out experimental tests with steel balls of a smaller diameter to make a comparison between the two.
Loads on the screen change the way the screen vibrates, and the magnitude of these loads can vary depending on the operating conditions of the screen. Most particle loads occur at high frequencies.
Tesis para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a
2024-01-01T00:00:00Z