Diseño e implementacion de un sistema automático para el proceso de coagulación de leche y corte de cuajada para la industria artesanal

Implementar un sistema automático para el proceso de coagulación de leche y corte de cuajadaEl presente documento muestra el diseño e implementación de un sistema automático del proceso de coagulación de leche y corte de cuajada que permite disminuir las pérdidas en la producción de la industria artesanal mediante el control de tiempo, temperatura y la contaminación microbiana por manipulación directa del operario con la leche. El capítulo uno detalla el objetivo general y los objetivos específicos, el problema, justificación y alcance del proyecto. El capítulo dos es la extracción del fundamento teórico necesario para proceder a diseñar la máquina, tal como: proceso de elaboración de quesos frescos de forma artesanal, características de la materia prima, material para la fabricación y selección de los elementos que constituyen la máquina En el tercer capítulo se diseña cada elemento de los sistemas en la máquina los cuales son: la camisa de doble fondo, sistema de mezcla y corte, sistema motriz, sistema estructural y sistema automático, además muestra el montaje de la máquina, las pruebas de funcionamiento realizadas y el análisis de los resultados obtenidos luego de poner en marcha la máquina. El capítulo cuatro muestra el costo de realización de la máquina en base a la materia prima directa y mano de obra directa. Finalmente, se presentan las conclusiones a las que se llegó después de diseñada e implementada la máquina y se expone las recomendaciones a seguir en el presente trabajo

Estudio del mecanizado asistido por vibración

The objective of this work is to analyze the influence of assisted vibration, VAM, in the process of turning steel. Initially, the surface finish generated in a lathe displacement is studied utilizing a geometric intersection software developed in Pascal programming language. The average and maximum roughness are calculated both linearly and superficially for different cutting parameters. The conclusion is synchronism between the vibration frequency and lathe spindle's speed reduce the roughness in the surface topography of the material. However, the values of the machining parameters are not easy to establish to generate synchronism on a conventional lathe. Then, the VAM is analyzed by means of the finite element method, FEM, using explicit dynamics in the commercial software ANSYS. The 2D model is proposed and validated for conventional turning conditions; this model used as the basis for the study of assisted vibration simulating under different conditions of frequency and oscillation of the tool. It concluded that vibration assisted cutting reduces the value of the average force used in the cut. Next, the energy efficiency of VAM turning is studied, using the specific cut-off energy, SCE, in the models assisted by vibration in EMF as an evaluation indicator. This indicator commonly used in the study of machining and therefore used as one of the validation variables of the conventional turning model. A comparison made through the specific relative cutting energy between machining using VAM and conventional cutting. It concluded that the machining by VAM is more energy-efficient than conventional machining, that it is even more if it vibrates in the direction of the cutting speed. Then, the experimentation of the linear turning carried out using a new resonant tool that vibrates in the cutting direction; for this, the coil circuit configured to work in resonance with the tool. The coil vibrates the tool in its second natural mode and it oscillates in the direction of the cutting speed. Then proceed to carry out the tests on the lathe, the energy consumed by the lathe, the rate of material removed and the specific energy consumed is calculated. Finally, the results are analyzed and it concluded that the use of VAM reduces the specific energy consumed in the S235 alloy by an average of 13% and in the C45E 9%.El objetivo de este trabajo es analizar la influencia de la vibración asistida, VAM, en el proceso de torneado de acero. Inicialmente se estudia el acabado superficial generado en un cilindrado por torno, por medio de un software de intersección geométrica elaborado en lenguaje de programación Pascal. Se calcula la rugosidad media y máxima de manera tanto lineal como superficial para diferentes parámetros de corte. La conclusión es que el sincronismo entre la frecuencia de vibración y la velocidad del husillo del torno reducen la rugosidad en la topografía superficial del material. Sin embargo, los valores de los parámetros de mecanizado no son fáciles de establecer para generar el sincronismo en un torno convencional. Luego, se analiza el VAM por medio del método de elementos finitos, FEM, utilizando dinámica explicita en el software comercial ANSYS. Se plantea y valida el modelo 2D para las condiciones de torneado convencional, este modelo se utiliza como base para el estudio de vibración asistida simulando bajo diferentes condiciones de frecuencia y oscilación de la herramienta. Se concluye que el corte asistido por vibración reduce el valor de la fuerza media utilizada en el corte. A continuación, se estudia la eficiencia energética del torneado con VAM, utilizando como indicador de evaluación la energía especifica de corte, SCE, en los modelos asistidos por vibración en FEM. Este indicador es de uso común en el estudio de mecanizados y por tanto es utilizado como una de las variables de validación del modelo de torneado convencional. Se realiza una comparación por medio de la energía específica de corte relativa entre un mecanizado utilizando VAM y un corte convencional. Se concluye que el mecanizado por VAM es más eficiente energéticamente y que lo es aún más si vibra en la dirección de la velocidad de corte. Después, se realiza la experimentación del torneado lineal utilizando una nueva herramienta resonante que vibra en la dirección de corte, para ello, se configura el circuito de la bobina para trabajar en resonancia con la herramienta. La bobina hace vibrar la herramienta en su segundo modo natural y esta oscila en la dirección de la velocidad de corte. Luego, se realizan los ensayos en el torno, se mide la energía consumida por el torno, la tasa de material removido y se calcula la energía especifica consumida. Finalmente, se analizan los resultados y se concluye que el uso del VAM reduce la energía específica consumida en la aleación de acero S235 un promedio de 13% y en el C45E un 9%. Palabras clave: vibración asistida, mecanizado, energía específica de corte, energía específica consumida, método de elementos finitos, acabado superficial.Postprint (published version

Análisis de las fuerzas de corte en el proceso de cilindrado en aceros de media aleación mediante elementos finitos

La optimización de los procesos de mecanizado sostenible tiene una importancia muy radical en los procesos de manufactura, mecanismo por el cual se puede realizar piezas, elementos de máquinas, matricerías, pernos, entre muchas más, al momento de trabajar en el proceso de torneado, se debe presentar soluciones óptimas en los diferentes parámetros de corte (Pc), analizar correctamente la velocidad de corte (Vc), velocidad de rotación de la pieza (n), velocidad de avance (F), profundidad de corte (ap), rugosidad (Ra) y fuerzas en el proceso de cilindrado como: fuerza de corte (Fz), fuerza de empuje (Fy) y fuerza radial (Fx), con relación a los aceros de media aleación se trabajara en este caso con un acero AISI 4340 con un diámetro (Dc) de 40 mm de la pieza de trabajo (PT), mediante el análisis de elementos finitos y un ordenador se puede simular correctamente los procesos de cilindrado, roscado, entre otros, dando resultados favorables, este proceso es muy útil, menos costoso y sirve de validación para estudios de mucha importancia en la actualidad, el modelo 3D FEM permite obtener resultados experimentales con respecto a temperatura, Fz, Fy, ángulo de corte, los cuales después serán comprobados mediante ensayos en el material trabajado, por último se presenta resultados de mecanizado sostenibles obteniendo parámetros de trabajo adecuados en la herramienta de corte (Hc), geometría de la herramienta (GH), material, refrigeración, ahorro de energía y acabados favorables, por lo tanto los resultados de la simulación en el proceso de torneado mediante el software proporcionan una mejor comprensión de la situación de sostenibilidad a través del análisis del impacto ambiental.The optimization of sustainable machining processes has a very radical importance in manufacturing processes, a mechanism by which parts, machine elements, tooling, bolts, among many others, can be made when working in the turning process, optimal solutions must be presented in the different cutting parameters (Pc), correctly analyze the cutting speed (Vc), rotation speed of the piece (n), feed rate (F), depth of cut (ap), roughness (Ra) and forces in the turning process such as: cutting force (Fz), thrust force (Fy) and radial force (Fx), in relation to medium steels, in this case, AISI 4340 steel with a diameter (Dc) of 40 mm of the workpiece (PT), through the analysis of finite elements and a computer, it is possible to correctly simulate the processes of turning, threading, among others, giving favorable results, this process is very useful, less costs and serves and validation For studies of great importance today, the 3D FEM model allows experimental results to be obtained with respect to temperature, Fz, Fy, cutting angle, which will later be verified by tests on the worked material, finally machining results are presented sustainable by obtaining adequate work parameters in the cutting tool (Hc), tool geometry (GH), material, cooling, energy savings and favorable finishes, therefore the results of the simulation in the turning process using the software solid a better understanding of the sustainability situation through environmental impact analysis

Diseño del proceso productivo en la empresa Madereras Cabanillas y Servicios Generales S.R.L. para incrementar la productividad

RESUMEN El presente trabajo tiene como finalidad diseñar un proceso productivo para incrementar el nivel de productividad de la empresa Madereras Cabanillas y Servicios Generales S.R.L. (en adelante Madereras Cabanillas), en primera instancia se analiza la situación actual de los procesos y su productividad evaluando las causas que originan deficiencias en el tiempo de entrega y la calidad del producto; para finalmente realizar un análisis económico de costo/beneficio para determinar si es viable o no. Posteriormente, se desarrolla la propuesta de mejora en base a las herramientas Lean Manufacturing como: Planeación Sistemática de la Distribución en Planta (SLP), 5’s, Jidoka, Justo a Tiempo (JIT), Takt Time y Mapeo de Cadena de Valor (VSM); asimismo, los resultados mejorados se plasman en un sistema Promodel para obtener un mejor panorama de lo propuesto. En la investigación se determinó una producción actual de 143 unid. en la elaboración de parihuelas al mes; luego de la propuesta de mejora disminuyendo desperdicios, movimientos innecesarios, utilizando eficientemente la materia prima para que se logre un buen producto terminando; manteniendo el orden, la limpieza y una mejor atención al cliente se obtuvo incremento a 200 unid. de producción de parihuelas al mes. Finalmente, al realizar la evaluación económica en base a un modelo de costo/beneficio, se obtiene un VAN mayor a cero, TIR>COK y B/C mayor a 1, por lo tanto, se considera un proyecto económicamente viable. Así mismo, se logra incrementar la producción en un 40%, además de reducir los tiempos de entrega en 20.7% obteniendo un ahorro por cada sol invertido de 0.62 soles por eliminación de recorridos innecesarios y reducción de errores en la elaboración, de esta manera se comprueba que la metodología Lean Manufacturing incrementará considerablemente la productividad en la empresa, logrando reducir los retrasos en los tiempos de entrega y aumentar el nivel de la calidad en el producto final. PALABRAS CLAVE: Lean Manufacturing, VAN, TIR, SLP, Mapeo de la Cadena de Valor, takt time, Jidoka, 5 “S”, productividad, Promodel, Ishikawa y Pareto

Vivienda de interés prioritario para población desplazada: problemática, lineamientos, y propuesta de modelo de implementación

El desplazamiento forzado es un problema importante que afecta al país, en la actualidad existen en el RUPD cerca de 850.000 hogares desplazados, de los cuales el 84% no cuenta con una vivienda digna (DNP, 2010) Para atender esta situación el gobierno nacional a partir de la ley 387 de 1997 ha adoptado políticas para la prevención, atención, protección, consolidación y estabilización socioeconómica de la población desplazada, incluyendo la política de vivienda. Sin embargo, la implementación de esta política no ha sido suficiente para atender esta situación, ya que existen 707.000 familias que no cuentan con una vivienda adecuada (DNP, 2010). Algunos factores que influyen en la capacidad de proporcionar unidades de vivienda son la falta de recursos, la escasez de suelo habilitado y los riesgos de financiación que implica esta población para el sector financiero formal. Teniendo en cuenta lo anterior, este trabajo evalúa un sistema prefabricado e industrializado que permita ajustarse a las condiciones exigidas por la ley y pueda contribuir siendo una alternativa de bajo costo en la solución de la problemática habitacional para los hogares menos favorecidos. Adicionalmente, con el sistema constructivo seleccionado se realiza un estudio de caso para un proyecto de 80 unidades de vivienda en el municipio de Guapi (Cauca). Por último, se analiza un modelo de integración de los involucrados en el desarrollo de proyectos de VIPPD con el fin de mejorar la planeación y ejecución de este tipo de soluciones de vivienda.Magíster en Ingeniería CivilMaestrí

Diseño y simulación de una máquina moleteadora de tubos para timones de bicicleta y motos de diámetro exterior hasta veinte y cinco milímetros con cuatro décimas y un metro de largo con ajuste mecánico y posicionamiento manual

It has been observed that in engineering industries processes knurled it done in conventional or CNC lathes, the design idea of this machine is just not underutilized resources rather think a design according to the conditions of a small workshop. The machine design focuses on the improvement and optimization of time, in a process of production. Its overall dimensions are suitable for a small machine shop, where its use and performance gives the opening for an inexperienced person knurled processes can perform the job. Finally, a simulation is performed to verify the reliability of the calculations and effectiveness in selecting materials for critical elements.Se ha observado que en las industrias metalmecánicas los procesos de moleteado se lo realizan en tornos convencionales o en CNC, la idea del diseño de esta máquina es justamente no subutilizar recursos y más bien pensar un diseño acorde a las condiciones de un taller pequeño. El diseño de la máquina se enfocó a la mejora y optimización de tiempos, en un proceso de producción en serie. Sus dimensiones generales son adecuadas para un taller metalmecánico pequeño, donde su utilización y desempeño da la apertura para que una persona sin experiencia en procesos de moleteado pueda realizar el trabajo. Finalmente se realizó una simulación para verificar la confiabilidad de los cálculos y la efectividad al seleccionar los materiales para elementos críticos

Diseño y simulación de una máquina cortadora de vidrio controlada por PLC Siemens S7-200

En la presente tesis para optar el título profesional de Ingeniero Mecatrónico titulado Diseño y Simulación de una máquina cortadora de vidrio controlada por PLC ST-200, se diseñó un prototipo de máquina cortadora de vidrio utilizando SolidWorks así como, se simulo el sistema de control mediante PLC. La tesis está dividida en cinco capítulos: los dos primeros están relacionados con el desarrollo de la problemática y el fundamento teórico, y los dos restantes están dedicados al estudio, análisis económico y resultados del proyecto en sí. En los capítulos referentes al diseño del proyecto, se ha dividido en 5 secciones importantes: El desarrollo de la parte mecánica, el desarrollo de la parte electrónica, el desarrollo de la parte eléctrica, el diseño del sistema de control y el de la parte de simulación, englobando así la sinergia de la Ingeniería Mecatrónica. Así mismo, se hace un análisis económico que se divide en tres factores fundamentales: Análisis de costo, análisis de tiempo y análisis de eficiencia.Tesi

Implementación de la sensórica para un exoesqueleto pasivo de miembros inferiores

En la Universidad Militar Nueva Granada se desarrolla un proyecto de investigación el cual consiste en realizar un exoesqueleto para miembros inferiores, este sistema se compone de una fase pasiva y una fase activa. Actualmente el proyecto se encuentra en el desarrollo de la primera fase es decir la parte pasiva, en la esta fase el exoesqueleto se compone de una parte mecánica la cual consiste en la construcción del modelo físico del exoesqueleto y una parte electrónica en la cual se desarrolla la parte del sistema de captura de movimiento para poder obtener las variables cinemáticas que se obtienen a la hora de la marchaPregrad

Simulación multifísica de los procesos de necrosis térmica durante el fresado robótico de hueso

La necrosis térmica del hueso, también llamada, osteonecrosis térmica, es un trastorno que resulta en la muerte del tejido, se presenta cuando la temperatura en el hueso supera los 47º durante más de 50 segundos, este es el umbral mayormente aceptado en la literatura. Una de las varias razones que puede ocasionar un incremento de temperatura a tal punto es el corte o mecanizado de hueso, durante intervenciones médicas que lo requieran. El fresado de hueso es una técnica que se utiliza especialmente en neurocirugía o procedimientos médicos donde se debe llevar especial cuidado por los tejidos que pueden afectarse durante el corte del hueso. En la literatura revisada durante el desarrollo de este trabajo se puede evidenciar que la mayoría de estudios enfocados a esta técnica son procedimientos experimentales con huesos animales. De acuerdo a lo anterior, se identifica una necesidad de realizar estudios, como este trabajo de investigación, orientados a la simulación de este proceso, que sea una base para definir parámetros aceptables de fresado en huesos en la practica real y que sirva como una guía inicial para el especialista médico. En este trabajo se implementó un modelo del fresado de hueso, desarrollado en el software Comsol Multiphysics, que permite resolver sistemas de elementos finitos combinando diferentes fenómenos físicos. Se realizaron varias simulaciones del modelo, cambiando parámetros del fresado como la velocidad de desplazamiento de la herramienta con respecto al hueso, la rotación de la fresa y la fuerza o carga aplicada al hueso a través de la fresa. Los resultados obtenidos mostraron que ciertas combinaciones en los parámetros pueden elevar la temperatura del hueso más allá de los 47º generando un daño considerable en el tejido óseo, mientras que otras configuraciones mostraban resultados muy prometedores, elevando la temperatura del hueso unos cuantos grados durante un rango de tiempo que no representa peligro para la integridad ósea.Thermal necrosis of bone, also called thermal osteonecrosis, is a disorder that results in tissue death and occurs when the temperature in the bone exceeds 47° for more than 50 seconds, which is the most widely accepted threshold in the literature. One of the several reasons that can cause a temperature increase is the cutting or machining of bone, during medical interventions that require it. Bone grinding is a technique used primarily in neurosurgery or medical procedures where special care must be taken because of the tissues that may be affected during bone cutting. In the literature reviewed during the development of this work, it can be seen that most of the studies focused on this technique are experimental procedures with animal bones. According to the above, a need is identified for studies, such as this research work, oriented to the simulation of this process, which is a basis for defining acceptable bone grinding parameters in real practice and that serves as an initial guide for the medical specialist. In this work, a model of bone grinding was implemented and developed in the Comsol Multiphysics software, which allows for solving finite element models combining different physical phenomena. Several simulations of the model were performed, changing grinding parameters such as the tool displacement speed concerning the bone, the rotation of the drill, and the force or load applied to the bone through the drill. The results obtained showed that certain combinations of parameters can raise the bone temperature beyond 47º, causing considerable damage to the bone tissue. In contrast, other configurations showed very promising results, raising the bone temperature a few degrees during a range of time that does not represent a danger to bone integrity

Análisis numérico de la dinámica térmica en ambientes no convectivos

Se presenta una aplicación para la simulación de la dinámica térmica de objetos prismáticos en ambientes no convectivos basada en el método de volúmenes de control. Esto encuentra aplicaciones en ambientes con alto vacío como los espaciales, o en casos en donde los procesos convectivos son despreciables como puede ocurrir en sistemas de propulsión cohete o ram-jet. El paquete de simulación se desarrolla como módulo de extensión de un sistema tipo SCADA, lo cual permite utilizarlo como laboratorio virtual para la prueba de algoritmos de control térmico. Se analizan aspectos de la implementación de los algoritmos utilizados, de la definición geométrica para los casos de análisis y de la visualización de resultados. Se analizan los resultados, y se exponen conclusiones pasos a seguir para perfeccionar el sistema.Departamento de Aeronáutic