Diseño y fabricación de prototipos de energía solar térmica de media temperatura y luz pasiva en edificios

El aprovechamiento de energía solar no fotovoltaica es un campo de innovación en el que han surgido numerosas patentes, la mayor dificultad que presenta su implantación efectiva es el coste de producción y de mantenimiento. El estudio y optimización de prototipos para hacerlo competitivo en costes es un aspecto fundamental para la implantación efectiva de estos sistemas. La Recepción de luz solar por colectores que son guiados por fibra óptica al interior del edificio ahorrando electricidad y creando ambientes más saludables por la cromaticidad y temperatura de calor del sol que es la ideal y muy difícil de imitar por métodos artificiales. Otra utilidad de estos colectores es la generación de electricidad fotovoltaica concentrada y, la depuración y esterilización de aguas utilizando la luz solar concentrada

Ingeniería de los sistemas de producción

Texto guía de la asignatura "Ingeniería de los Sistemas de Producción" que se imparte en 3er curso del título Grado en Ingeniería Química de la Universidad Politécnica de CartagenaIngeniería de los Sistemas de Producció

Curso de Ingeniería de la Calidad

La presente guía docente para la asignatura Ingeniería de la Calidad que se imparte en 5º curso de las titulaciones de Ingeniería Industrial e Ingenier ía Naval y Oceánica. El libro es fruto de la experiencia de 7 años que llevo impartiendo las asignaturas,y de las múltiples conversaciones con personas del mundo de la Industria responsables de programas de calidad en sus respectivas empresas. También se ha de tener en cuenta el desarrollo del exitoso curso de verano Calidad, Productividad y Competitividad en la fábrica del siglo XXI"de la UPCT que desde 2005 es un auténtico foro de intercambio de experiencias entre personas responsables de programas en las empresas multinacionales más punteras en este campo y en un país donde desgraciadamente año tras año se está quedando a la cola en productividad de Europa. La metodología didáctica de la asignatura sigue las recomendaciones del EEES en el que se busca principalmente que el alumno adquiera competencias que le den valor en el mercado laboral, y todo ello maximizando el rendimiento de un tiempo de estudio y dedicación a la adquisición de dichas competencias. De este modo el temario se ha dividido en 3 temas que se impartirían en las 15 semanas que dura el cuatrimestre, y cada tema tiene una estructura similar que prácticamente contienen los siguientes apartados: Introducción y explicación del tema en dos páginas. Plantillas de ayuda para llevar a cabo la técnica. Caso práctico resuelto. Practica a realizar en equipo. Comprobación nal. • Competencias adquiridas y otros ejemplos de aplicación • Tiempo de trabajo y posibles mejoras didácticas sobre la materia. Como ayuda complementaria se han plasmado los casos resueltos en videos docentes. Las encuestas y los desarrollos de las clases se realizan contando con la ayuda de una aplicación web cliente servidor al nal de la misma clase permitiendo una retroalimentación sobre la e cacia de las medidas didácticas plani cadas de clase en clase llevando a cabo un control estadístico del aprendizaje on line". Con esto pretendemos trasladar los mismos métodos que se usan en la industria para conseguir más competitividad de la universidad a través de la mejora continua del trabajo realizado en las aulas y talleres en donde la formación del factor humano, el orden y el aprovechamiento del tiempo tienen cada vez más importancia en las actuales circunstancias culturales.Ingeniería de la CalidadIngeniería IndustrialIngeniería Naval y Oceánic

Modelo de cálculo a presión superficial de engranajes cilíndricos de perfil de evolvente

Una de las causas de fallo que con mayor frecuencia se presentan en transmisiones por engranajes es la conocida como fatiga superficial o picadura. Se caracteriza por una especie de desmoronamiento en la zona de rodadura, en cuya superficie se produce desprendimiento de material, en forma de conos, muy característico de este fenómeno. Pese a ser menos temido que el fallo por rotura en la base, por lo general repentino y de naturaleza catastrófica, la aparición de la picadura, aunque progresiva, termina alterando las características de una buena transmisión, introduciendo ruido, vibraciones y sobrecargas, que pueden llegar a alcanzar valores inaceptables. Asimismo, cuando se trabaja con aceros endurecidos, el riesgo de aparición de picaduras suele ser muy superior al de rotura, lo que determina la necesidad de un buen modelo de comportamiento, del que se puedan extraer predicciones fiables. Hoy se admite que el fallo por picadura responde a un fenómeno de fatiga. La distribución de presiones en la superficie, en la región próxima al punto de contacto, crea un estado tensional en la subsuperficie del diente, que depende tanto de la geometría de los dientes en contacto como de las características de la lubricación. La máxima tensión de cortadura producida por esta distribución subsuperficial localiza el origen de la grieta, caso de rebasarse el valor de la tensión de fatiga admisible para los ciclos de carga establecidos. Esta grieta incipiente se propaga hasta la superficie, favorecida eventualmente por la inyección a presión de lubricante, hasta provocar el desprendimiento de material. Para predecir el comportamiento del material frente a esta solicitación, las normas internacionales de diseño, en particular las dos más extendidas, AGMA e ISO, formulan un modelo basado en la distribución de presiones de Hertz para el contacto entre sólidos. En función de los radios de curvatura de los perfiles de los dientes y los módulos de 9 elasticidad de los materiales, localizan el punto de máxima presión superficial y su valor, para a partir de ellos determinar el valor crítico de la tensión de cortadura en la subsuperficie y compararlo con la resistencia correspondiente. La carga normal se supone uniformemente distribuida a lo largo de la línea de contacto, cuya longitud varía a lo largo del engrane, y la resistencia se estima en función de la dureza del material y los ciclos de carga previstos, si bien, para facilitar los cálculos y a la vista de la proporcionalidad entre la tensión de cortadura máxima y la presión superficial en el punto de contacto, dichos valores de la resistencia se dan afectados de ese factor de proporcionalidad, para ser comparados directamente con la presión de Hertz en el punto de contacto. Sin embargo, este modelo no parece ser del todo preciso. Sorprende, en primer lugar, que los puntos donde las dos normas anteriores localizan la presión de contacto crítica no coincidan. Mientras ISO considera como punto crítico el punto de rodadura, AGMA toma, para engranajes helicoidales, el llamado punto medio del piñón, que sólo coincide con el de rodadura cuando la distancia entre centros de funcionamiento coincide con la nominal, y para engranajes rectos el punto de contacto único inferior del piñón, que no coincide con el de rodadura más que en casos auténticamente singulares. Pero más sorprendente aún resulta el hecho de que ni uno ni otro coinciden con el punto teórico de máxima presión superficial que predice el modelo de Hertz. Como quiera que la práctica, a pesar de ello, parece corroborar los resultados así obtenidos, en especial en la localización de la aparición de la picadura, cabe concluir que, si bien los ajustes efectuados parecen eficaces, el modelo no es preciso. En la presente Tesis Doctoral se ha realizado una exhaustiva revisión del modelo de cálculo a presión superficial de engranajes cilíndricos, rectos y helicoidales. En primer lugar, se ha estudiado la distribución de la carga a lo largo de la línea de contacto, en cada punto de la línea de engrane. En lugar de suponer reparto uniforme de la misma, se ha partido de la hipótesis de mínimo potencial de deformación. A partir de la geometría de los dientes se han obtenido los potenciales de deformación, que se han minimizado mediante la aplicación de métodos variacionales, obteniéndose así tanto la distribución de la carga entre las parejas de dientes simultáneamente en contacto, como entre las distintas secciones de un mismo diente, en las que el reparto de carga no resulta uniforme si se trata de dentaduras helicoidales. Todo ello, naturalmente, en todos los puntos de la línea de engrane, en cada uno de los cuales varía tanto el módulo de rigidez del diente como la longitud de la línea de contacto. Aplicada esta distribución de carga al cálculo de la presión de contacto mediante la teoría de Hertz, el punto crítico se localiza ya en la zona de aparición de la picadura que muestra la experiencia, y los valores teóricos de las presiones máximas se asemejan más a los que predicen las normas, que aunque se localizan en puntos que siguen sin coincidir con el crítico teórico (si bien ahora están mucho más próximos), al emplear una distribución de 10 carga más desfavorable, los efectos se compensan, y los valores se aproximan. Sin embargo, todavía aparecen discrepancias para determinados casos, discrepancias tanto mayores cuanto mayores son los desplazamientos o la relación entre la distancia entre centros de funcionamiento y la nominal. En efecto, la hipótesis de Hertz para la distribución de presiones en la zona de contacto es admisible en el caso de superficies planas y lisas, pero la presencia de lubricante puede introducir notables distorsiones, que arrojarían una distribución de presiones en absoluto hertziana. En esta situación, la presión en el punto de contacto y la tensión de cortadura crítica en la subsuperficie dejan de ser proporcionales. A partir del modelo de distorsión de la distribución de presiones en la zona de contacto de Greenwood, se ha determinado el valor y la localización de la tensión de cortadura máxima en la subsuperficie, obteniéndose un valor mayor y una localización más cercana a la superficie de lo que predice la teoría de Hertz, y se han establecido los límites de aplicación del modelo de Hertz. La tensión de cortadura crítica así obtenida se ha relacionado con la presión de contacto de Hertz, lo que permite tener en cuenta las anteriores consideraciones en el modelo de cálculo tradicional mediante la simple inclusión de un factor de distorsión por lubricación, para el que se proponen unos valores en este trabajo. De modo análogo, tampoco es aplicable el modelo de Hertz al contacto no lubricado entre superficies rugosas. Para el caso de engranajes no lubricados se ha empleado el modelo de distribución de presiones de Johnson, y como antes, se ha relacionado la presión de contacto máxima con la de Hertz, lo que de nuevo permite adaptar el modelo tradicional mediante la inclusión de un nuevo factor, que se ha llamado factor de contacto rugoso, cuyos valores también se presentan en la presente Tesis. En resumen, en este trabajo se propone un nuevo modelo de cálculo a presión superficial de engranajes cilíndricos de perfil de evolvente, basado en la determinación de la máxima tensión de cortadura en la subsuperficie del diente que produce una distribución de presiones en la zona de contacto, eventualmente distorsionada por efecto de la lubricación o de la rugosidad, producida a su vez por una distribución de la carga a lo largo de la línea de contacto no uniforme, que minimiza el potencial de deformación, y todo ello estudiado en todos los puntos de contacto, a lo largo de toda la línea de engrane. La formulación del modelo se ha llevado a cabo mediante la obtención de las relaciones entre las tensiones de cortadura críticas obtenidas y las que predice el modelo de Hertz, para posteriormente expresar dichas relaciones en términos de la presión de contacto de Hertz. De este modo, el modelo se formula exactamente igual que lo hace el modelo tradicional, recogido en las normas AGMA e ISO, entre otras, con la única salvedad de que la tensión de contacto de cálculo se ve afectada por la inclusión de tres factores: el factor de intensidad de carga, el factor de distorsión por lubricación y el factor de contacto rugoso, que toman en 11 consideración todas las mejoras introducidas en este trabajo, y cuyos valores y métodos de cálculo se presentan en el mismo. Así pues, los objetivos perseguidos durante el desarrollo de la presente Tesis Doctoral se pueden concretar en los siguientes: - Establecer las relaciones geométricas de los parámetros que intervienen en el modelo, como los radios de curvatura del perfil o las variaciones del espesor del diente con el radio (necesarios para la determinación de la presión de contacto y la rigidez del diente, respectivamente), partiendo de la geometría de la herramienta de tallado y de las condiciones de operación. - Revisar los modelos de cálculo a presión superficial contemplados en las normas internacionales de diseño, verificando sus hipótesis de partida y acotando su rango de validez. - Desarrollar un modelo de distribución de carga a lo largo de la línea de contacto bajo la hipótesis de mínimo potencial de deformación. - Aplicar los modelos de Greenwood y Johnson a la distribución de presiones en la zona de contacto, a los casos de engranajes lubricados y no lubricados con superficies rugosas, respectivamente. - Obtener el mapa tensional en la subsuperficie de los dientes, con las hipótesis de reparto de carga y distribución de presiones anteriores, y establecer un nuevo modelo de cálculo a presión superficial, basado en la localización y evaluación de la máxima tensión de cortadura en la subsuperficie, que es la causa real del fenómeno de picadura, a lo largo de toda la línea de contacto y de toda la línea de engrane. - Formular el modelo obtenido en términos de la presión de contacto de Hertz, de manera que la tensión de contacto de cálculo se pueda expresar con la ecuación comúnmente utilizada, afectada por los factores de intensidad de carga, de distorsión por lubricación y de contacto rugoso. - Presentar los métodos de cálculo y los valores obtenidos para los factores citados.DGICYT la concesión del proyecto de investigación: "Estudio de la generación de perfiles conjugados para dentaduras de engranajes. Desarrollo de los modelos de comportamiento a rotura en la base y presión superficial" (código de referencia: PB95-0876-C02-02) en cuyo marco se ha realizado gran parte de la tesis.Universidad de Murci

Global Positioning from a Single Image of a Rectangle in Conical Perspective

This article presents a method to obtain the overall positioning of the focus of a camera from an image that includes a rectangle in a fixed reference with known position and dimension. This technique uses basic principles of descriptive geometry introduced in engineering courses. The document will first show how to obtain the dihedral projections of a rectangle after three turns and one translation. Secondly, we will proceed to obtain the image of the rectangle rotated in a conical perspective, taking the elevation plane as the drawing plane and a specific point in space as the view point, and represented in the dihedral system. Thirdly, we proceed with the inverse perspective transformation; we will expose a method to obtain the coordinates in the space of a rectangle obtained from an image. Finally, we check the method experimentally by taking an image of the rectangle with a camera in which the coordinates in the drawing plane (center of the image) are the only available position information. Then, the positioning and orientation of the camera in 3D will be obtained

Metodología para la estimación de la carga de trabajo del alumno dentro del espacio europeo de educación superior. Experiencias en nuevas tecnologías de innovación docente.

El reconocimiento internacional de los estudios universitarios requiere la realización de múltiples esfuerzos en la adaptación de las distintas asignaturas que formarán los nuevos planes de estudios. Las metas establecidas para alcanzar la convergencia hacia el EEES se fundamenta básicamente en el sistema europeo de transferencia de créditos (ECTS) y la formación basada en competencias. Con el fin de facilitar la compleja tarea de establecer una metodología objetiva para realizar la planificación de las asignaturas objeto de estudio en este trabajo, se ha recogido y analizado el reparto de horas de trabajo del alumno mediante encuestas semanales y finales. Asimismo en el presente trabajo se presentan distintas experiencias de innovación educativa en las que han participado los autores, entre las que cabe destacar: aula virtual (plataforma Moodle), tutoría on line, grabación de vídeos docentes mediante tablet-PC, y participación en el programa profesor-tutor. 1. Introducción La declaración de Bolonia firmada el 19 de junio de 1999 [1] surgió ante la necesidad del reconocimiento internacional de los estudios universitarios con el fin de facilitar la movilidad de los titulados hacia puestos de trabajo en el territorio europeo.Los autores agradecen el apoyo prestado por el Vicerrectorado de Calidad y Convergencia Europea y la Dirección de la ETSII de la UPCT a través de los distintos Proyectos de Innovación Educativa impulsados por la Consejería de Educación y Cultura de la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia

Positioning measurement using a new artificial vision algorithm in LabVIEW based on the analysis of images on an LCD screen

Research in vision systems applied to manufacturing processes has increased during the last years. Nevertheless, accurate positioning systems frequently require costly investments. This article presents a new algorithm developed in LabVIEW for controlling a novel positioning system that processes images to obtain the position, which could be implemented in micromachining. With this aim, the method uses the analysis of the LEDs shown in an image projected on an LCD screen to perform an accurate positioning. The ultimate goal of this method is to get the coordinates of the images shown on the screen in order to know the movement made by the system and, in this way, be able to compensate the error. The experimental results and related analysis developed proved the accuracy and consistency in dissimilar situations. In addition, once implemented the algorithm proposed in a closed loop program, a positioning system is achieved where the error is always convergent

Desarrollo de iniciativas docentes dedicadas a la promoción de las competencias de los alumnos de ingeniería medianta la realización de prototipos para competiciones internacionales

Como consecuencia del nacimiento del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), en la actualidad los centros universitarios se encuentran inmersos en un proceso de cambio que pretende no sólo la compatibilidad entre los estudios que se cursan en las diferentes naciones de la Unión Europea, sino también la dinamización de las enseñanzas impartidas y el impulso de las competencias profesionales. En el presente estudio se desea poner de relieve la conveniencia de articular proyectos destinados a la concepción y desarrollo de prototipos reales para competiciones internacionales dirigidas a alumnos universitarios, y en este sentido se detallan los objetivos perseguidos en el proyecto de innovación docente “FORINTECCOMP (Formación para la Innovación Tecnológica Competitiva)” que es coordinado por los autores de este trabajo. Dentro del citado proyecto educativo, los autores de este trabajo formarán y dirigirán tres equipos de alumnos con el reto de participar en competiciones tecnológicas tales como el “Formula Student”, “MotoStudent” y “MATE ROV Competition”. El desarrollo de estas iniciativas hace posible que los alumnos alcancen las competencias requeridas para su futuro profesional, al tiempo que representan a la ETSII de la UPCT a través de competiciones orientadas a escala internacional para estudiantes universitarios.Se desea expresar el agradecimiento al Vicerrectorado de Convergencia Europea y Calidad de la UPCT y la Dirección de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII) de la UCPT por la financiación proporcionada para los proyectos de innovación educativa coordinados por los autores, a través del convenio suscrito con la Consejería de Educación, Ciencia e Investigación de la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia (CARM)

Contact mechanics applied to the machining of thin rings

Precision machining of thin rings is of key importance in the performance of many mechanical components such as bearings, rings, turbines, etc. An important factor to take into account is to know the influence of the clamping forces values at different angular positions of the workpiece in the geometrical tolerances after machining. The lower the clamping force, better tolerances will be achieved, but with the disadvantage of reducing friction force and, therefore, increasing the risk of slipping. Therefore, achieving a minimum but safe clamping force is a key factor to control the process. This paper presents some contributions of contact mechanics to the determination of an optimum clamping force. A subsequent methodology is applied that takes into account model of bulk deformation and local contact stresses and experimental data with the object of obtain the optimum torque applied to the chuck.The authors would like to thank the Basque Government for supporting this work made under the ETORTEK Program within the MARGUNE CRC framework while the first author was a visiting professor at TECNUN

Development of an experimental procedure to anaylse the temperature field in the welded joint of structural stainless steel

[ENG] In this work, an experimental procedure to determine the temperature distribution in sheet buttwelded joints has been established. Related to light structures, the experiments are focussed on stainless steel elements welded by GTWA procedure. The proposed methodology lets the authors analyze the influence of welding parameters on the heat affected zone. The experimental method can be applied to other types of structural steels and arc welding processes