Maestría en Ingeniería - Mecánica

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Análisis de uniones soldadas obtenidas por los procesos de soldadura GTAW y LBW en acero inoxidable AISI 304 en la fabricación de un intercambiador de una freidora continua
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Cortés Gallego , Edwin Armando; Rodríguez Baracaldo , Rodolfo; Espejo Mora , Edgar;
Para la fabricación de la cámara del intercambiador de calor de la máquina de freído continuo se usa acero inoxidable AISI/SAE 304 de 4.75 mm, este intercambiador se viene produciendo bajo el proceso de soldadura GTAW el cual requiere de un técnico con alta habilidad para su aplicación. El objetivo de este estudio es el de analizar comparativamente juntas soldadas a tope mediante los procesos de soldadura GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) y LBW (Laser Beam Welding) mediante ensayos no destructivos END y ensayos destructivos ED, condicionados a las probetas fabricadas bajo la norma AWS D1.6/D1.6M:2017 siendo estos; radiografía, tintas penetrantes, de doblez guiado, prueba tensión, y análisis metalográfico. Se obtuvo a partir del ensayo de tracción en las probetas soldadas mediante el proceso LBW sin aporte valores de resistencia a la tracción que alcanzaron hasta un 20% más de la del metal base, igualmente se observó una calidad microestructural que favorece el comportamiento del material a la exigencia mecánica. El proceso LBW proyecta ser una alternativa tecnológica que tiene alto potencial en la fabricación de los intercambiadores de calor de las freidoras continuas, la entrada de calor reducida , una zona afectada por el calor disminuida y la formación controlada de fases frágiles, inducen a obtener buenos resultados tanto en la fabricación del equipo como en los procedimientos postsoldadura, a pesar de las limitaciones impuestas como la estabilidad de arco, la velocidad de avance, y el control de la entrada de calor, por ser un proceso de ejecución manual (Texto tomado de la fuente).
Modelado computacional de una turbina hidrocinética de eje vertical a bajos números de Reynolds utilizando malla sobrepuesta y el método de volumen de fluido
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-09-04) Morales Ramírez , Carlos Mario; Benavides Morán, Aldo Germán; López Mejía , Omar Darío; Morales Ramirez, Carlos Mario [0009000960197718]; Gnum Grupo de Modelado y Métodos Numericos en Ingeniería
La instalación de turbinas hidrocinéticas de eje vertical (en inglés, Vertical Axis Hydrokinetic Turbines (VAHTs)) en entornos fluviales de baja profundidad plantea desafíos importantes debido a la interacción con la superficie libre, la cual influye en el desempeño de la turbina y en la recuperación de la estela. Este estudio presenta una metodología computacional que combina el uso de mallas sobrepuestas (en inglés, Overset Mesh (OM)) y el método de volumen de fluido (en inglés, Volume of Fluid (VOF)), implementada en OpenFOAM, con el objetivo de analizar el desempeño de turbinas bajo distintas profundidades de inmersión. Se realizaron simulaciones bidimensionales y tridimensionales, resolviendo las ecuaciones promediadas de Navier-Stokes para flujos transitorios (en inglés, Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations (URANS)) con el modelo de turbulencia k-ω SST. Los resultados muestran que el modelo implementado reproduce adecuadamente el desempeño de la turbina, con un error relativo de 17.1% en el coeficiente de potencia promedio para el caso bidimensional. Por su parte, las simulaciones tridimensionales presentaron una mejor concordancia con los datos experimentales, alcanzando un error cuadrático medio (en inglés, Root Mean Square Error (RMSE)) de 0.1607 en la predicción del déficit de velocidad en la estela. Se observó que la proximidad a la superficie libre retrasa significativamente la recuperación del flujo, incluso en casos con deformación mínima de la interfaz. Sin embargo, se estableció que la representación explícita de la superficie libre no es necesaria cuando la inmersión supera el 50% de la altura del rotor, lo que permite reducir la complejidad computacional sin comprometer la precisión del modelo. La metodología implementada busca fortalecer la capacidad predictiva de modelos de dinámica de fluidos computacional (en inglés, Computational Fluid Dynamics (CFD)) aplicados al diseño de soluciones energéticas sostenibles, facilitando una mayor adopción de VAHTs en regiones remotas y no interconectadas de países en desarrollo. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación comparativa del ciclo de vida de pirólisis y carbonización hidrotérmica para valorización de biosólidos
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Fonseca Castro, Santiago; Gómez Mejía, Alexánder; Biomasa y Optimización Térmica de Procesos Biot
Este estudio evalúa los posibles impactos ambientales mediante un análisis de ciclo de vida (ACV) de tecnologías emergentes para el tratamiento de biosólidos, como la pirólisis en horno rotatorio (E1) y la carbonización hidrotérmica (E2), comparándolas con la incineración (E0), una tecnología madura. Se recolectó información experimental de biosólidos provenientes de la PTAR Salitre en Bogotá D.C., Colombia, cuya caracterización fisicoquímica reporta un alto contenido de humedad (77,4%), cenizas (41,8%), carbono, nutrientes (N, P y K) y metales pesados. El inventario del ciclo de vida (ICV) se construyó utilizando datos experimentales, simulaciones en Aspen Plus® V10 y con información de literatura disponible. La evaluación de impactos (EICV) consideró 13 categorías de impactos de punto medio, según las recomendaciones del Sistema Internacional de Datos de Ciclo de Vida (ILCD) en el software EASETECH: cambio climático (CC); agotamiento de la capa de ozono (AO); toxicidad humana, efectos cancerígenos (TH,c); toxicidad humana, efectos no cancerígenos (TH,nc); material particulado (MP); radiación ionizante (RI); formación de ozono fotoquímico (FOF); acidificación terrestre (AC); eutrofización terrestre (EUT,t); eutrofización de agua de agua dulce (EUT,ad); eutrofización marina (EUT,m); ecotoxicidad de agua dulce (ET,ad); y finalmente, agotamiento de recursos abióticos (AR). En la interpretación de los resultados se empleó un análisis de sensibilidad global (GSA, por sus siglas en inglés). En E0, se generaron impactos por la limpieza de gases. E1 genera mayores impactos en TH,nc, EUT,ad y EUT,m debido al requerimiento de energía y aplicación en suelos. E2 impacta en TH,c, TH,nc y ET,ad principalmente por la transferencia de Zn y Cr al suelo. Los beneficios ambientales de E1 y E2 se deben a la sustitución de fertilizantes y de la generación de electricidad en el caso de E1. El posible uso de gas natural para requerimientos de energía térmica o calor aumentaría las emisiones de GEI en un 82% para E1 y 5% para E2. El GSA identificó como aportes más relevantes: la cantidad de ceniza de biosólidos, variables de proceso y en especial eficiencia del sistema (tasa de sustitución con electricidad, eficiencia energética y captura de metales). E2 presentó un mejor desempeño en 6 de las 13 categorías de impacto evaluadas: CC, AO, MP, RI, AC, ET,ad. Por su parte, E1 tuvo un mejor desempeño en 5 de 13 categorías: TH,c, TH,nc, EUT,ad, EUT,m y AR. E0 tuvo un mejor desempeño en 2 de 13 categorías: FOF y EUT,t. EUT,m y AR. Por otro lado, la categoría E1 tuvo un mejor desempeño en 3 de 13 categorías: TH,c, TH,nc y ET,ad. El escenario E0 tuvo mejor desempeño en 1 de 13 categorías: EUT,ad. (Texto tomado de la fuente)
Diseño de las trabéculas de un scaffold para ingeniería de tejidos óseos considerando cargas mecánicas en dos dimensiones
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Cortés Sierra, Fabián Guillermo; Garzón Alvarado, Diego Alexander; Velasco Peña, Marco Antonio; Grupo de Modelado y Métodos Numéricos en Ingeniería
En este trabajo se presenta una metodología de diseño para la obtención de trabéculas orientadas en un scaffold para ingeniería de tejidos óseos, enfocándose especialmente en condiciones de carga mecánica en dos dimensiones. Se propone un modelo basado en el método de los elementos finitos que permite orientar y distribuir las trabéculas en función de la dirección del esfuerzo principal máximo dentro de una geometría definida. Para validar la metodología, se analizan diferentes configuraciones geométricas mediante la generación de modelos CAD. El estudio abarca desde el diseño de una cuña con trabéculas orientadas para una osteotomía de tibia proximal de cuña abierta, hasta la evaluación de dos secciones geométricas de la mandíbula. Adicionalmente, se evalúa el comportamiento mecánico de los scaffolds mediante ensayos de compresión, cuyos resultados confirman que las trabéculas se alinean predominantemente con la dirección de los esfuerzos principales máximos. Finalmente, los hallazgos demuestran que la metodología de orientación trabecular propuesta contribuye a mejorar la resistencia mecánica y la eficiencia estructural de los scaffolds diseñados para aplicaciones en regeneración ósea. (Texto tomado de la fuente)
Efecto del bias y de la presión de trabajo sobre las propiedades mecánicas y tribológicas de recubrimientos de nitruro de alta entropía (TiAlTaZrNb)Nx
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) González Lozano, Juan Pablo; Olaya Flórez, Jhon Jairo; Piamba Tulcán, Oscar Edwin; Grupo de Investigación en Corrosión, Tribologia y Energía
En este trabajo final de maestría se estudia experimentalmente el efecto del voltaje bias del sustrato y de la presión de trabajo sobre las propiedades mecánicas y tribológicas de recubrimientos de nitruro de alta entropía (TiAlZrTaNb)Nx. Utilizando la técnica de pulverización catódica por magnetrón de impulsos de alta potencia (HiPIMS) se depositaron películas delgadas de nitruro de TiAlZrTaNb sobre sustratos de aleación (Ti6Al4V) y superaleación de Ni (Hayness 282), variando el voltaje de polarización del sustrato entre 0 V a -75 V y la presión de trabajo entre 0,3 Pa a 0,7 Pa. Se investigó el efecto de la polarización del sustrato y la presión de trabajo sobre la estructura, morfología y dureza de las películas. La microestructura, morfología y composición química de los recubrimientos se analizaron mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía. Las propiedades mecánicas se evaluaron mediante nanoindentación, y las propiedades tribológicas se estudiaron con las técnicas de pin-on-disk y scrach tech. Se pudo observar que existe un efecto del voltaje Bias y de la presión de trabajo sobre las propiedades mecánicas y tribológicas de los recubrimientos depositados. La disminución de la presión en la cámara y los niveles de voltaje Bias mayores (- 75 V) permiten obtener películas densas, sin defectos, con microestructuras FCC, que presentaron durezas que alcanzaron los 57 GPa, bajos coeficientes de fricción (0,11), bajas tasas de desgaste y buena adherencia al substrato (Texto tomado de la fuente).
Desarrollo de sistema experto para análisis de fallas en ejes basado en redes neuronales
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04) Adame Escobar, Mario Alberto; Espejo Mora, Edgar; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
El presente trabajo se trata sobre el desarrollo de un sistema experto basado en redes neuronales para clasificar modos de falla. En su contenido, menciona los aspectos preliminares básicos de antecedentes nacionales e internacionales sobre sistemas expertos para análisis de fallas. Además, presenta unos aspectos básicos relacionados con análisis de fallas post mortem para ejes de maquinaria, y con redes neuronales. Posteriormente incorpora una metodología propuesta para la construcción de tres motores de inferencia basados en redes neuronales de perceptrón multicapa, redes neuronales profundas, y redes neuronales recurrentes con capas de memoria de corto y largo plazo. Dichos motores de inferencia para ser implementados en un sistema experto para diagnóstico de modos de falla en ejes. Posteriormente, se presentan los resultados obtenidos de dichos motores de inferencia, al ser probados con unos casos reales. Un análisis de resultados, donde se analiza el desempeño de estos motores y una comparación de los mismos; entre ellos mismos, y los resultados obtenidos en los trabajos previos desarrollados en la universidad nacional qué fueron implementados con motores de inferencia bayesiana, inferencia clásica y lógica difusa. Donde se encontró un impacto negativo relacionado con la creación de casos sintéticos en el desempeño global de los modelos programados. Esto en comparación con el desempeño de trabajos previos desarrollados en la Universidad Nacional de Colombia donde se usaron datos reales para el entrenamiento. Esto siendo particularmente relevante para casos de modos de falla con bajas frecuencias de aparición. En general, los modelos programados presentaron una tasa de aciertos comprendida en un rango del 40% hasta un máximo de 63%. Sin embargo, si se identificó una diferencia en la calidad de las predicciones basado en la probabilidad promedio de coincidencia con los modos de falla correctos valorados por el criterio humano experto, obteniendo mejoras absolutas cercanas en algunos casos al 10%. Sobre el desempeño de los modelos, puede decirse que tuvieron un mejor comportamiento global que las redes bayesianas de tipo enumeración, eliminación de variables, y “Metropolis-Hastings” del documento [3], pero inferiores a la red bayesiana implementada en el documento [2] considerando las cuatro familias de modos de falla: fractura, deformación, corrosión, y desgaste. Finalmente, se presentan unas conclusiones, y recomendaciones, en relación con la metodología desarrollada, el análisis de resultados, y los recursos computacionales. Así mismo, unos anexos donde se listan las librerías de Python con las cuales se desarrolló este proyecto. (Texto tomado de la fuente)
Operación de brazo robótico mediante una interfaz humano-máquina empleando señales mioeléctricas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Narváez Orjuela, Diana Carolina; Cortés Rodriguéz, Carlos Julio
En la actualidad, los entornos industriales requieren de procesos más dinámicos y ergonómicos que optimicen la eficiencia productiva, reduzcan el impacto ambiental y prevalezca el cuidado de la salud de los trabajadores. A pesar de la implementación de las nuevas tecnologías que viene con la automatización industrial aún existen tareas repetitivas desarrolladas por el humano las cuales a largo plazo pueden generar lesiones musculoesqueléticas, lo que resalta la necesidad de sistemas que mejoren la interacción humano-máquina, y permitan realizar procesos innovadores. Este trabajo propone el desarrollo de una interfaz basada en señales mioeléctricas para operar un brazo robótico de cuatro grados de libertad, utilizando una red neuronal que interpreta y clasifica cuatro gestos específicos. Para lo cual se utilizo un desarrollo por etapas en donde se realiza el reconocimiento de los gestos, así como la generación de una base de datos, una propuesta de diferentes tipos de redes neuronales junto con una evaluación en donde se busca la red más apropiada para la aplicación, la generación de los códigos de operación del brazo robótico y la integración de todo el sistema en una interfaz humano-máquina. Dentro de los resultados obtenidos se generó una base de datos con 8931 gestos, una red neuronal recurrente BiLSTM que tiene una exactitud de validación del 96,62% y una pérdida en la validación de 0.11, los códigos necesarios para operar el brazo robótico en dos modos diferentes, así como, realizar configuraciones en los parámetros del movimiento, y una interfaz de usuario la cual permite conocer el estado de todo el sistema, así como interactuar directamente con cada una de las funcionalidades del brazo robótico a través de las señales EMG obtenidas de realizar un gesto. La implementación de esta tecnología permitirá una integración intuitiva y adaptable en entornos industriales, mejorando la precisión en tareas como el ensamble de piezas y manipulación de cargas, o en actividades no estándar que estén relacionadas con el aprendizaje de máquina, al tiempo que se minimiza la fatiga laboral y se incrementa la seguridad. La solución se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible ODS 8 y 9, promoviendo la innovación en la automatización industrial y el bienestar de los trabajadores a través de la robótica colaborativa (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de parámetros de obtención de piezas en acero inoxidable 17-4PH fabricados mediante Filamento Fundido
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Mongui Muñoz, Daniel Alejandro; Herrera Quintero, Liz Karen; Rodriguez Baracaldo, Rodolfo; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
La manufactura aditiva ha revolucionado la industria de manufactura en los últimos años, gracias a su capacidad de generar piezas con alta complejidad geométrica, reduciendo a su vez el material necesario, en comparación con la manufactura sustractiva. De distintas técnicas que se han desarrollado de manufactura aditiva, la fabricación por fundición de filamento presenta características llamativas para su investigación y aplicación; gracias a que, el proceso brinda una gran libertad geométrica para las piezas fabricadas, así como una alta gama de materiales aptos para este proceso, sin mencionar el bajo requerimiento tanto económico, por el uso de equipos más económicos que otras técnicas, así como de materiales y energía. Sin embargo, el proceso presenta una limitante que no se puede ignorar, a diferencia de otras técnicas de manufactura aditiva, la fabricación por fundición de filamento requiere definir un alto número de parámetros, desde el diseño del material compuesto hasta los parámetros de sinterizado, los cuales influencian las propiedades finales de las piezas. Por lo anterior, este proyecto busca definir un grupo de parámetros que permitan generar probetas metálicas de acero 17-4PH a partir de la fundición de un filamento de carga de polvos del 52% en volumen, además de evaluar como diferentes temperaturas y atmósferas de sinterizado llegan a influenciar las propiedades finales de las piezas como lo son su densidad relativa, microdureza y las microestructuras que se generen en el metal. El trabajo realizado presenta seis capítulos, en los primeros tres se explora la parametrización del proceso, desde la composición de la mezcla hasta las variables que se trabajarán; seguido del desarrollo de una prueba piloto, la cual logró identificar el comportamiento del compuesto y los efectos de una de las atmósferas, para culminar en el desarrollo experimental y caracterización de los efectos de los distintos parámetros explorados en la densidad microdureza y microestructura de las piezas (Texto tomado de la fuente).
Parametric computational model of endochondral ossification
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Bustamante Porras, Cristian Rodrigo; Garzón Alvarado, Diego Alexander; Grupo de Modelado y Métodos Numéricos en Ingeniería (GNUM)
La osificación endocondral es el principal mecanismo de crecimiento de los huesos largos, regulado por la interacción entre fuerzas mecánicas, señales bioquímicas y diferenciación celular. En esta tesis se propone una aproximación de crecimiento basada en un modelo acoplado que integra tres componentes fundamentales: (1) estímulos mecánicos, a través de un modelo elástico en deformación plana para predecir los patrones de osificación en función de la geometría y carga aplicada; (2) factores bioquímicos, mediante una formulación de difusiónreacción para la dinámica espacial de Ihh y PTHrP; y (3) actividad celular, representada mediante índices de osificación basados en la distribución de tensiones y señales locales. Se consideran distintas geometrías de articulaciones construidas mediante parametrizaciones de B-Splines Racionales No Uniformes (NURBS, por sus siglas en inglés), abarcando desde formas cóncavas hasta convexas, así como frentes de osificación en diferentes etapas. Además, se exploran dos escenarios de historia de carga: uno con contacto único y otro con doble contacto, representando configuraciones como la metacarpofalángica, tibiofemoral, humerocubital y humerorradial. Los resultados predicen la localización y forma de centros secundarios de osificación (SOC), demostrando que la forma y carga determinan la progresión del crecimiento óseo. La contribución principal radica en el desarrollo de un marco paramétrico computacional, altamente personalizable, para modelar de forma integrada el ambiente mecanobiológico del crecimiento óseo (Texto tomado de la fuente).
Análisis técnico económico para la implementación de vehículos de carga tipo tractomula de celdas de combustible en una compañía de logística y transporte en Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-10) Poveda Jerez, Oscar Fabián; Gómez Mejía, Alexánder; https://orcid.org/0009-0003-7523-6982
En el contexto actual de la industria de transporte y logística, la búsqueda de alternativas sostenibles y eficientes se ha convertido en una prioridad estratégica y las tractomulas FCEV (Vehículos Eléctricos de Celdas de Combustible, por sus siglas en inglés), representan una alternativa prometedora para la descarbonización del transporte de carga, al utilizar hidrógeno como combustible y reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Su adopción está condicionada por diversos factores económicos y tecnológicos que requieren un estudio detallado. Esta investigación aborda un análisis técnico y económico para la implementación de tractomulas de celdas de combustible (FCEV) en una empresa de logística y transporte en Colombia, con el objetivo de realizar un análisis tecnoeconómico mediante los costos totales de propiedad (TCO, por sus siglas en inglés) para la implementación de vehículos de carga tipo tractomula de celdas de combustible en una compañía de logística y transporte en Colombia e identificar los principales habilitadores técnicos y regulatorios necesarios para su despliegue. El análisis evalúa el costo total de propiedad (TCO) de las tractomulas FCEV en comparación con las tractomulas diésel, considerando variables como los costos de adquisición, uso y operación, mantenimiento, seguros y subsidios gubernamentales. A través de la matriz de análisis y comparación del TCO, se evalúa un escenario base que incluye datos como, el precio de los combustibles, costo de las tractomulas diésel, FCEV y las proyecciones del costo del mantenimiento, obtenidos mediante revisión bibliográfica. Con los resultados obtenidos se realizan el análisis de sensibilidad para la identificación de escenarios y las variables para tener en cuenta en la implementación de las tractomulas FCEV en Colombia. Los resultados del estudio para los dos modelos muestran que la variable que tiene mayor impacto dentro del TCO es el costo del combustible. Por lo tanto, bajo las condiciones actuales, la implementación de tractomulas FCEV no es económicamente viable a corto plazo, a causa del elevado costo del hidrógeno en Colombia, la limitada infraestructura de producción y distribución, y el alto costo inicial de los vehículos. A pesar de los beneficios ambientales, la tecnología enfrenta importantes barreras económicas que dificultan su adopción a corto plazo. Si bien las tractomulas FCEV presentan la opción más viable para descarbonizar el transporte de carga en Colombia, su implementación será factible cuando se logre una reducción significativa en el costo del kg de hidrógeno, a través del desarrollo de la infraestructura del hidrógeno, junto con políticas públicas que impulsen la reducción de costos. Además, se destaca la importancia de la colaboración entre el gobierno, la industria y la academia para superar los desafíos económicos y tecnológicos que incentiven su implementación, con miras a un futuro más sostenible en el transporte de carga. (Texto tomado de la fuente).
Síntesis de películas delgadas de Sb2Se3 con propiedades adecuadas para su uso como capa absorbente en celdas solares
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Méndez Acuña, Alvaro Iván; Gordillo Guzmán, Gerardo; Méndez Acuña, Alvaro Iván [0000087988]; Méndez Acuña, Alvaro Iván [Alvaro Iván Méndez Acuña]; Méndez Acuña, Alvaro Iván [0009-0005-3396-0221]; Grupo de Materiales Semiconductores y Energía Solar
Las celdas solares basadas en el compuesto seleniuro de antimonio (Sb2Se3) ofrecen una alternativa interesante respecto a las tecnologías fotovoltaicas de CIGS y CdTe dominantes en la actualidad. La importancia de su aplicación como capa absorbente en celdas solares radica en la abundancia de sus precursores, su baja toxicidad y sus notables propiedades ópticas y eléctricas. En este trabajo, se realizó el estudio de los parámetros de deposición de una capa delgada de Sb2Se3 que incluyó las variables: masa de Se, temperatura y tiempo de selenización; además, se enfatizó en el desarrollo de un reactor automatizado que permitiera la síntesis de las capas absorbentes de Sb2Se3. Este reactor, con diseño novedoso, permite crecer cualquier tipo de compuesto calcogenuro mediante calcogenización de sus precursores metálicos. El proceso de recocido incluye selenización del precursor metálico (Sb) en una atmósfera controlada de mezcla de Argón e Hidrógeno, seguido de calentamiento en presencia de selenio por medio del reactor diseñado. Este proceso de selenización se lleva a cabo controlando el tiempo y la temperatura de selenización con la ayuda de un algoritmo de control PID desarrollado utilizando el entorno de programación LabVIEW. Los resultados del estudio permitieron encontrar los factores adecuados para la síntesis de películas de Sb2Se3 libres de fase secundarias, con buenas propiedades estructurales, ópticas y morfológicas, lo que indica que las películas de Sb2Se3 preparadas mediante la rutina de calcogenización desarrollada en este trabajo podrían usarse, posteriormente, como capa absorbente en celdas solares. De esta forma, se logró obtener muestras de Sb2Se3 con buena reproducibilidad de sus propiedades. En este trabajo de tesis se presentan también resultados de caracterización SEM, EDX, XRD y reflectancia difusa realizada a las películas de Sb2Se3 depositadas que permitió evaluar las propiedades ópticas, morfológicas y estructurales. (Texto tomado de la fuente).
Estudio de la temperatura y el tiempo de residencia de la fase sólida en las características fisicoquímicas y la distribución de los productos de la pirólisis de biosólidos en un horno rotatorio
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Sánchez Ramírez, Fabián Andrés; Rincón Prat, Sonia Lucía; Gómez Mejía, Alexánder; Sánchez Ramírez, Fabián Andrés [0000-0001-8535-8586]; Biomasa y Optimización Térmica de Procesos Biot
El presente trabajo de grado surge de la necesidad de evaluar una alternativa para el tratamiento de los biosólidos que se generan en la PTAR Salitre de Bogotá. La alternativa en cuestión es la pirólisis, un procesamiento termoquímico que se caracteriza por la degradación de la materia orgánica a altas temperaturas en ausencia de oxígeno. Este proceso termoquímico se desarrolló en un horno rotatorio de calentamiento indirecto con capacidad máxima de 3,5 kg/h. Gracias al desarrollo de la experimentación se pudo transformar biosólidos en productos sólidos, líquidos y gaseosos. Se estudió la influencia de los parámetros centrales de procesamiento, realizando experimentos en donde se varió la temperatura desde los 250 °C hasta los 700 °C y dos tiempos de residencia de 30 min y 45 min. Posteriormente se determinó la influencia de dichas variaciones sobre la distribución de los productos, la distribución de la energía y las características fisicoquímicas de los productos obtenidos. (Texto tomado de la fuente).
Estudio de la influencia de la temperatura en la pirólisis en reactor de lecho fluidizado de biosólidos generados en la PTAR El Salitre
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Pardo Martínez, Andrés Felipe; Rincón Prat, Sonia Lucia; Guío-Perez, Diana Carolina; Biomasa y Optimización Térmica de Procesos Biot
La producción de biosólidos en las plantas de tratamiento genera problemas de contaminación ambiental y salud pública. La ciudad de Bogotá D.C. busca desarrollar una estrategia de valorización de biosólidos ante el constante incremento en la producción de los mismos. En el presente trabajo se realiza un estudio de la pirólisis de biosólidos producidos en la PTAR El Salitre usando la tecnología de lecho fluidizado con el fin de establecer la influencia de la temperatura en el proceso. Inicialmente se realiza la puesta a punto del equipo experimental que incluyó el acople de sistemas de calentamiento y aislamiento térmico para diferentes componentes de la instalación, la instalación de un sistema de condensación de alquitranes y la adecuación de un punto para toma de muestra de gases. Posteriormente se realizó un análisis fluidodinámico que permitió determinar las velocidades de fluidización y transporte de los biosólidos y sus carbonizados y la influencia del cambio de propiedades físicas como densidad y tamaño de partícula debido a la reacción de pirólisis en el desempeño de la fluidización. Se realizan experimentos de pirólisis en el rango de temperatura para el lecho de 375 °C a 550 °C. Se analiza el perfil de temperatura a lo largo del reactor y se establecen relaciones entre la temperatura de la pirólisis y el rendimiento de carbonizado obtenido. Finalmente, se realiza la caracterización de los carbonizados y de los productos gaseosos obtenidos junto con el análisis de distribución de productos y energía. Este trabajo permitió establecer un modo de operación mediante el cual se pudo obtener carbonizados de biosólidos libres de arena con lo cual se establece la viabilidad de llevar a cabo el proceso a escala industrial (Texto tomado de la fuente).
Diseño y optimización de un sistema de integración energética con fuentes de energía renovable para procesos de secado de fruta realizados en la región de La Mesa en Cundinamarca, Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-10) Rincón Barón, Jhon Sebastian; Rincón Prat, Sonia Lucía; Biomasa y Optimización Térmica de Procesos Biot
La asociación ASOMEFRUT que se encuentra ubicada en La Mesa, Cundinamarca realiza la producción de mango, el cual presenta grandes pérdidas en las etapas postcosecha y comercialización. El secado de este mango se presenta como una alternativa para reducir las pérdidas y generar mayores ingresos a los integrantes de la asociación. El presente documento presenta el diseño conceptual y modelamiento computacional de un secador solar, el cual integra diferentes fuentes de energía renovables disponibles en la región para realizar un secado continuo del mango, independiente de las condiciones ambientales de la región. El secador cuenta con un sistema integrador de las diferentes fuentes disponibles, el cual cambiará de fuente principal de energía térmica dependiendo de las condiciones climáticas. Así mismo se prevé la inclusión de un sistema de generación fotovoltaico el cual suplirá el requerimiento de energía eléctrica del sistema y le dará autonomía al secado. Para la evaluación del modelo se consideran cinco escenarios posibles en la región, los cuales incluyen un día estándar, el día más caliente y el día más frío del año, con el cual se evalúa el modelo computacional. La temperatura mínima de secado es de 50 °C. El sistema de integración de energías renovables permite o restringe el calor proporcionado por los diferentes subsistemas para garantizar esta temperatura mínima (Texto tomado de la fuente)
Predicción mediante redes neuronales de los parámetros de diseño y de proceso para la fabricación por estereolitografía enmascarada (MSLA) de scaffolds sometidos a cargas de compresión
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-10-22) Najar Gomez, Brayan Sebastian; Narváez Tovar, Carlos Alberto; Innovación en Procesos de Manufactura E Ingeniería de Materiales (Ipmim)
En el presente trabajo se tiene por objetivo predecir mediante redes neuronales los parámetros de diseño y de proceso para la fabricación por estereolitografía enmascarada de scaffolds sometidos a cargas de compresión. Para ello se trabajó sobre una base de datos construida a partir de un diseño experimental Taguchi L9. Los parámetros por predecir corresponden a la compensación de la superficie media (O), el tamaño de la celda unitaria (CS) y el espesor de capa (LT). Las variables de entrada corresponden al esfuerzo de fluencia al 0.1% (Sy), así como el módulo elástico (E). Se planteo un modelo de regresión para los parámetros de O y CS, y un modelo de clasificación para LT. Para la definición de las arquitecturas de redes neuronales se recurrió a tres algoritmos de ajuste de hiperparámetros, los cuales corresponden a: GridSearch, RandomSearch y CoarseToFineSearch. El modelo de regresión seleccionado presenta tres (3) capas ocultas, con 8, 18 y 14 neuronas respectivamente, logrando un error medio absoluto (MAE) de 0.011 para el parámetro O, y de 0.144 para CS. En cuanto al modelo de clasificación la arquitectura consta de tres (3) capas ocultas, con 20, 20 y 16 neuronas respectivamente. La exactitud del modelo es de 77.8 %, sin embargo, hay presencia de sobreajuste. Durante la validación, se observó que el modelo mantiene la relación lineal entre E y Sy, con errores absolutos entre 0.176 MPa y 2.393 MPa para Sy y 5.07 MPa y 44.081 MPa para E. (Texto tomado de la fuente).
Desarrollo de una técnica de síntesis óptima dimensional de mecanismos planos con juntas de rotación para generación de movimiento
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Casas Estevez, Felipe; Cortés Ramos, Henry Octavio; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001957571
La síntesis dimensional de mecanismos es el primer paso en el diseño mecánico, tras la elección adecuada del mecanismo en la síntesis de tipo. La optimización dimensional se define a partir del diseño inicial del mecanismo, la técnica que se aborda para el diseño inicial del mecanismo es la síntesis grafica por curvas de acoplador como lo menciona (R. L. Norton, 2011). Este trabajo final de maestría se enfoca en el desarrollo de una técnica computacional para la obtención de la síntesis óptima dimensional de mecanismos planos con juntas de rotación, aplicando una formulación matemática eficiente. El desarrollo inicia con una búsqueda bibliográfica sistematizada de las metodologías existentes que aplican a la síntesis de mecanismos planos. Posteriormente se aplica la metodología de software para la obtención del diseño del algoritmo; esto se logra definiendo los requerimientos del cliente y dando más peso a los más relevantes. Luego se define la arquitectura individual para cada requerimiento unificándolos en una sola arquitectura general y llevando el algoritmo a un proceso de codificación e implementación en Matlab. Finalmente, se evalúan dos estudios de caso en la técnica computacional implementada: el primer estudio de caso es académico y consiste en un mecanismo de cuatro barras que emplea diez posiciones objetivo para la generación de movimiento, y el segundo estudio de caso es un mecanismo de cuatro barras para el avance de película, también para la generación de movimiento, empleando diecisiete posiciones objetivo. Los estudios de caso también se evalúan mediante la aplicación MotionGen. La técnica se evalúa con los algoritmos de optimización de Matlab, presentando criterios de optimalidad, convergencia, error relativo porcentual y el resultado óptimo del mecanismo (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la resistencia a la corrosión a altas temperaturas del recubrimiento TiAlVCuN
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Suarez Chaparro, Juan Camilo; Olaya Florez, Jhon Jairo; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
Esta investigación tiene como objetivo evaluar la resistencia a la oxidación de recubrimientos quinarios de TiAlVCuN producidos mediante un sistema de co-sputtering reactivo con fuentes HiPIMS y magnetron, depositados sobre sustratos de acero inoxidable AISI 316L. Los recubrimientos fueron depositados utilizando un blanco de Ti/Al y un blanco de V/Cu. Se variaron los parámetros de deposición en el blanco de V/Cu obteniendo dos recubrimientos con diferentes voltajes de descarga 535V y 550V. Las propiedades morfológicas, estructurales y químicas fueron analizadas en los recubrimientos producidos utilizando las técnicas de microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD) y espectrometría de dispersión de rayos X (EDS). Después de caracterizar los recubrimientos se efectuaron los ensayos de oxidación isotérmica a 800 °C, sosteniendo esta temperatura durante 10 horas. También se realizó el ensayo de oxidación cíclica a una temperatura de 600 °C durante cien ciclos, cada ciclo se conforma en una hora de calentamiento y una hora de enfriamiento. Las pruebas de oxidación a altas temperaturas mostraron como varia la ganancia de masa en función del tiempo durante los ensayos, estas pruebas fueron complementadas con la caracterización de los recubrimientos posterior a la oxidación. Se caracterizó la superficie de las muestras mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) e interferometría, las estructuras que se formaron luego de las pruebas de oxidación se caracterizaron mediante difracción de rayos X (XRD) y por último se relacionó la microestructura de los recubrimientos con la variación en la masa. Los recubrimientos y el sustrato revelaron un comportamiento muy similar en los ensayos de oxidación, el acero 316L perdió su integridad después de los 20 ciclos de oxidación, aunque los recubrimientos mostraron inicialmente mayor ganancia de masa, evidenciando corrosión rápida, exhibieron resistencia mejorada después de 25 ciclos. La oxidación isotérmica a 800 °C sugiere que los recubrimientos transfieren una capa de óxido con cinética de crecimiento lento al sustrato. El recubrimiento de TiAlVCuN consigue mantener y brindar una pequeña mejora frente a la resistencia a la corrosión hasta el ciclo 25, después de este ciclo los recubrimientos perdieron su integridad mostrando delaminaciones y una caída en su masa por debajo del valor inicial de la misma (Texto tomado de la fuente).
Modelado CFD de un horno de cocción continua de arepas de Maíz
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Zambrano Páez, Diego Alejandro; Duque-Daza, Carlos
Para la industria de las Arepas en Colombia el desarrollo tecnológico viene dado por conocimiento empírico, familias por décadas realizando el mismo proceso con las mismas herramientas, proceso muy natural en el país, es por lo cual que surge la necesidad de lograr dar inicio a la caracterización de los procesos, esto mediante el entendimiento de cada dispositivo por separado. El presente trabajo se enfatizó en los hornos, cuya función en el proceso de fabricación de arepas es la eliminación de carga microbiana, función indispensable en este sector. Mediante un modelo CFD en el software de código abierto OpenFoam se realizó la caracterización del proceso de horneado, definiendo en primera medida las condiciones de cocción y geometrías generales, posteriormente se genera un modelo geométrico y mediante los solucionadores del sofware se resolvieron las ecuaciones de Navier-Stokes . Los resultados obtenidos permitieron evidenciar una fuerte presciencia de vórtices en las zonas entre los quemadores y una rata de crecimiento de la temperatura en pocos pasos de tiempo elevada, con esto se logra comprender las posibles zonas de acumulación de calor ineficientes. A partir de estos hallazgos el presente trabajo intenta incentivar en la investigación de este tipo de hornos, como variantes se podría sugerir para trabajos futuros revisar una posible re-circulación de aire limpio en el interior del horno, incorporación de un modelo de transferencia de masa al producto, entre otros (Texto tomado de la fuente).
Medición de esfuerzos de tensión y compresión bajo condiciones de vuelo, para la determinación del perfil de elongación de los planos en la aeronave T-90 Calima de la Fuerza Aérea Colombiana, usando sensores de fibra óptica
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-04-30) Cortes Guaje, Diego Ernesto; Herrera Quintero, Liz Karen; Varón Durán, Gloria Margarita; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000182107; Cortes Guaje Diego Ernesto [0000-0003-3132-0149]
El impacto y la importancia del presente proyecto radica en que permitió obtener datos sobre las deformaciones en las zonas críticas de los planos de la aeronave T-90 Calima durante ensayos en vuelo a través de sistemas de monitoreo de fibra óptica Fiber Bragg Grating FBG, caracterizando los comportamientos mecánicos del material y calibrando el sistema de monitoreo para adquirir los datos de elongación del material compuesto del avión. Se seleccionaron los puntos críticos basados en los resultados de los ensayos estructurales realizados por el fabricante, donde se encontraron dos zonas críticas de deformaciones aplicando altos factores de carga. Una vez se caracteriza el material y los sensores ópticos FBG, se determinan las relaciones que pueden traducir la señal de longitud de onda en datos de deformación y fuerza aplicada para deformar el material compuesto de la aeronave, con el objetivo de implementar este sistema de sensores FBG y tomar datos en vuelo para determinar la existencia de esfuerzos de tensión y compresión en los planos de la aeronave T-90 Calima. La metodología que se llevó a cabo fue de tipo experimental cuantitativa por medio de un diseño metodológico de cuatro fases; desde la Identificación de los puntos críticos de carga en la aeronave, seguido del diseño del sistema de monitoreo, implementación del sistema de monitoreo bajo condiciones de vuelo y recolección e interpretación de datos. Ensayos con el sistema de monitoreo en tierra. Validación y análisis de datos. Los principales hallazgos fueron: que es posible ejecutar la implementación del sistema para hacer las mediciones en vuelo sin mayor dificultad, de la caracterización se demostró que el material mantiene las propiedades mecánicas reportadas por el fabricante, por otro lado, a través de las relaciones lineales de los sensores FBG se pudo establecer la relación entre los sensores en términos de elongación, lo que permite concluir que dichos sistemas están en capacidad de complementar los sistemas de monitoreo estructural que actualmente se utilizan en las aeronaves. (Texto tomado de la fuente).
Modelo y simulación de dinámica de crecimiento de mieloma
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-02) Sánchez Gutiérrez, Juan Felipe; Garzón Alvarado, Diego Alexander; JUAN FELIPE SANCHEZ GUTIERREZ, [0000-0002-7821-5234]; Gnum Grupo de Modelado y Métodos Numericos en Ingeniería
En este trabajo se presentan tres capítulos con modelos in-silico desarrollados a través de ecuaciones diferenciales y solucionados computacionalmente, que proporcionan una perspectiva del acoplamiento entre el ciclo de remodelación ósea y las poblaciones tumorales. Comprender las dinámicas entre el tejido sano, las células que realizan el proceso de remodelación y las diferentes patologías, como el osteosarcoma o los tumores metastásicos, es fundamental para crear estrategias m´as personalizadas y especializadas para mitigar los efectos de estas enfermedades o curarlas por completo. Los modelos presentados proveen información mas detallada de la dinámica real de la remodelación ósea en pacientes por masas tumorales. Ofrecen un marco innovador y una base solida para el desarrollo de nuevos modelos, herramientas y técnicas que permitan el desarrollo de la medicina personalizada, con una perspectiva mas completa y controlada de los procesos fisiológicos y patológicos. Se espera que en el futuro, estos modelos sean aun mas robustos y versátiles, brindando un mayor apoyo para la toma de decisiones mas acertadas en cada caso clínico particular. (Texto tomado de la fuente).

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