Ingeniería Mecánica

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3-Axis reaction wheel edge balanced cube
(2021-07) Belascuen, Gonzalo; Ghersin, Alejandro S
"This thesis presents the design and implementation of a 3-axis reaction wheel balanced cube capable of balancing on any of its 12 edges. Figure 1 shows a picture of the cube balancing on its edge. The first 3 sections present reaction wheel systems background, project motivation and objectives. This is followed by system electromechanical model and simulation description, which is used through the project."
Análisis de aplicación de un acero microaleado
(2020) Aramendi, Rodrigo; Lambruschini, Máximo; Oyarzábal, Nicolás Andrés
"El presente proyecto surge de la búsqueda por mejorar la calidad de vida de las personas que se encuentran hoy día en situación de calle. Debido la importancia de una ducha de agua caliente a la hora de cubrir las condiciones mínimas de bienestar y salud de cualquier persona, así como también durante una búsqueda laboral, nace la motivación de llevar a cabo este proyecto. A modo de poder brindar servicio de duchas y sanitarios a la mayor cantidad de personas posibles dentro de la Ciudad de Buenos Aires, se decidió realizar un sistema que pueda recorrer diferentes puntos de esta."
Análisis de factibilidad de tracking de cucharas de la acería de Siderca
(2017) Rodoni, Tamara; Oyarzábal, Nicolás Andrés; González Atchabahian, Diego
"En el proceso de fabricación de acero en la planta de Siderca se utiliza un sistema de posicionamiento manual de las cucharas durante su trayectoria dentro de la misma. En este trabajo se analiza la factibilidad de implementar un método automatizado remoto aplicable a todas las cucharas. Los datos que se obtendrían con el sistema de posicionamiento servirán para complementar un modelo de predicción de la historia térmica de la cuchara, con el cual se podrá calcular las pérdidas de calor, ahorrar energía y combustibles en el calentamiento del acero. También se podrá determinar el estado del refractario y consumibles, para poder predecir la vida útil de la cuchara. Por otra parte, con los datos de la posición real de las cucharas se podrá complementar un proyecto de medición con láser de espesores del refractario para poder determinar la vida del mismo. Otro beneficio de un sistema automatizado es la mejora de planeamiento y logística de tránsito de grúas. Se proponen criterios de selección para el sistema de posicionamiento, evaluando diferentes opciones, y realizando sendas verificaciones del sistema elegido, estudiándose su desempeño en una sección de la planta en Siderca."
Análisis y desarrollo de un sistema fotovoltaico para alimentación de un clorizador
(2017) Bassi, Sofía; Lauretta, Juan Ricardo
"La conversión de la radiación solar en corriente eléctrica es una manera práctica de generar energía para alimentar dispositivos eléctricos en ubicaciones remotas. Por otra parte, existe una creciente necesidad de tener acceso a agua potable en zonas rurales o marginadas, aisladas de la red eléctrica. En este trabajo se diseña y ensaya un prototipo de clorizador alimentado por energía solar, el cual permite obtener cloro por electrólisis a emplearse posteriormente en procesos de potabilización de agua. El trabajo se centra en la optimización de la obtención de energía solar para llevar a cabo el proceso de generación de cloro, y en el diseño de la instalación de menor costo que permita un adecuado control del funcionamiento del dispositivo. Se hace un estudio teórico del problema, se analizan distintas soluciones, y se selecciona la mejor alternativa de sistema fotovoltaico. Luego se lo prueba y se validan los resultados. Por último, se mencionan algunos trabajos a realizarse en un futuro."
Análisis, simulación y evaluación de un motor de combustión interna de 𝐻2 + 𝑂2
(2024-02-03) Cardelle, Juan Ignacio; Carloni, Maria Gema; Lauretta, Juan Ricardo; Pedreira, Patricio; Gulich, Ernesto Iván
El cambio climático y la crisis ambiental que protagonizamos se debe, en gran parte, a las consecuencias de una matriz energética global que aún sigue dominada por combustibles fósiles que emiten gases de efecto invernadero, contribuyendo 𝐺𝐸𝐼 al cambio climático. En 2015, el acuerdo de París marca un hito en la agenda mundial que compromete a los países a colaborar en la reducción de 𝐺𝐸𝐼 y en la transición hacia nuevas formas de producir energía. Por lo tanto, migrar hacia tecnologías renovables y sustentables se vuelve inminente. En este sentido, este proyecto se propone analizar la factibilidad del desarrollo y simulación de un motor estacionario que produzca energía a partir de recursos naturales. Particularmente, una máquina térmica que utiliza hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, representando más del 75% de la materia. Sin embargo, el hidrógeno en la tierra es abundante, pero se lo encuentra formando compuestos, hidrocarburos, agua, etc. Para obtenerlo, es necesario extraerlo por algún medio. Una posibilidad es separar las moléculas que componen al agua por electrólisis, obteniéndose hidrógeno y oxígeno (𝐻 de una forma limpia y 2 + 𝑂2) sostenible. El resultado de este proceso es conocido como hidrógeno verde y se espera un crecimiento exponencial de este. Según la Agencia Internacional de la Energía, se espera que la producción mundial de hidrógeno verde crezca desde 0,5 millones de toneladas en 2022 a 5,2 millones de toneladas en 2030. Junto con el crecimiento de la producción de hidrógeno molecular, se produce el crecimiento de la producción de oxígeno molecular. Este proyecto busca combinar ambas moléculas para generar un proceso de combustión libre de emisiones de 𝐺𝐸𝐼, dado que el único producto de su combustión es vapor de agua. Por lo tanto, el desarrollo de este proceso implica no sólo una mayor disponibilidad de hidrógeno, sino que también de oxígeno, lo que será beneficioso para este tipo de máquinas térmicas. En la actualidad, se está avanzando en el desarrollo de motores de combustión interna que operan con hidrógeno y aire. A diferencia de los motores convencionales a gasolina, esta nueva tecnología de motores presenta desafíos asociados a la generación de óxidos de nitrógeno (𝑁𝑂𝑥) debido a la alta temperatura de llama del hidrógeno. También, se enfrentan a la reducción de la eficiencia volumétrica debido al volumen que ocupa el hidrógeno gaseoso en la cámara de combustión, en comparación con combustibles líquidos donde este volumen es prácticamente nulo. Una posible alternativa es la combustión de oxígeno e hidrógeno gaseosos, si bien estos elementos son difíciles de encontrar en la naturaleza, se espera que su disponibilidad incremente con el avance de la producción de hidrógeno por electrólisis. Esta mezcla no produce 𝑁𝑂𝑥 y puede resultar en eficiencias volumétricas más altas, al no producirse la aspiración del nitrógeno disponible en la atmósfera al motor.
Analytical models integrated with satellite images for optimized pest management
(2016) Bright, L. Zack; Handley, Michael; Chien, Isabel; Curi, Sebastián; Anders Brownworth, L.; D'hers, Sebastián; Bernier, Ulrich R.; Gurman, Pablo; Elman, Noel M.
"The global field protection (GFP) was developed to protect and optimize pest management resources integrating satellite images for precise field demarcation with physical models of controlled release devices of pesticides to protect large fields. The GFP was implemented using a graphical user interface to aid the end-user to select location and define an arbitrary perimeter for protection. The system provides coordinates of drop points for the controlled release devices which can be delivered using drone technology, e.g. unmanned air vehicles. In this work, we present the first proof of concept of this technology. A vast number of pest management applications can benefit from this work, including prevention against vector-borne diseases as well as protection of large agriculture fields."
An arbitrary order Mixed Virtual Element formulation for coupled multi-dimensional flow problems
(2022-03) Benedetto, Matías Fernando; Borio, Andrea; Kyburg, Felix E.; Scialò, Stefano; Mollica, Juan
"Discrete Fracture and Matrix (DFM) models describe fractured porous media as complex sets of 2D planar polygons embedded in a 3D matrix representing the surrounding porous medium. The numerical simulation of the flow in a DFM requires the discretization of partial differential equations on the three dimensional matrix, the planar fractures and the one dimensional fracture intersections, and suitable coupling conditions between entities of different dimensionality need to be added at the various interfaces to close the problem. The present work proposes an arbitrary order implementation of the Virtual Element method in mixed formulation for such multidimensional problems. Details on effective strategies for mesh generation are discussed and implementation aspects are addressed. Several numerical results in various contexts are provided, which showcase the applicability of the method to flow simulations in complex multidimensional domains."
Banco de calibración para caudalímetros criogénicos
(2021-06) Letang, Nahuel Ignacio; Pedreira, Patricio; Fonzi, Leonardo
"En el presente trabajo se describen todas acciones llevadas a cabo para el desarrollo de un banco de calibración para caudalímetros criogénicos ubicados en los camiones cisterna de Air Liquide, los cuales se encargan de entregar líquidos criogénicos desde las plantas generadoras de gases del aire hasta los clientes, siendo una parte fundamental modelo de negocios de la compañía. Actualmente Air Liquide Argentina cuenta con una flota aproximada de 90 camiones cisterna, por lo tanto contar con un proyecto que logre reducir los costos de mantenimiento, aumentar la disponibilidad de los equipos y mejorar la experiencia del cliente resulta de suma importancia e interés para el desarrollo del negocio."
Bici mágica
(2014) Espain, Cirilo F.; Martini Crotti, Tacio; Miranda, Nicolás E.; Celani, Vicente
"La crisis que atraviesan los medios de transporte a nivel mundial es al día de hoy una realidad innegable. Es importante que la palabra crisis se entienda como conceptos: Problema y Oportunidad planteada con un problema, en una realidad adonde la sobrepoblación se combina con la supremacía de los transportes propulsados mediante moto contaminación, dependencia de recursos no renovables y saturación de la vías de transporte están a la orden del día, especialmente en los grandes centros urbanos adonde el último factor transforma este asunto en un punto determinado de las ciudades. Es aquí donde empieza a cobrar sentido el concepto de mencionado. La necesidad imperante de contar con medios de transporte alternativos a los tradicionales (automóviles, buses, trenes, etc) pasa a ser de vital importancia."
Bipedestador motorizado
(2013) Martínez Seregni, Federico Gastón
"El presente informe trata sobre el diseño y la implementación de un prototipo de bipedestador motorizado (BIMO), en el marco de la asignatura 31.58 Proyecto Mecatrónico, de la Universidad Tecnológica de Buenos Aires. El BIMO ha sido concebido para prestar asistencia motriz a personas con paraplejia. El objetivo es que los usuarios ganen independencia al poder sentarse y erguirse libremente, y a la vez trasladarse en un único dispositivo. Paralelamente se logra la ejercitación y movilidad de piernas, necesarias para el usuario. La implementación del prototipo ha demostrado el gran potencial y la utilidad del BIMO. A través de la cooperación con especialistas y potenciales usuarios se han detectado virtudes y defectos del diseño, sembrando el terreno para un diseño final del dispositivo que aporte gran valor a la sociedad y calidad de vida a personas discapacitadas."
Caracterización de material y análisis de proceso de fabricación de un acero aleado API 60K
(2024) González Calderón, Facundo; Rodríguez, Aníbal Adrián; Jeandet, Fabián
En el presente trabajo se estudió una aleación de acero fabricado por la empresa Microwen bajo norma API 6A tipo 60K para la manufactura de productos aplicados en la industria del petróleo. Se realizó una caracterización del material mediante ensayos mecánicos, tales como metalografías, dureza, tracción, impacto, templabilidad y composición química del material e inclusiones no metálicas presentes en el mismo. Para esto se utilizaron máquinas herramienta y máquinas de ensayo tanto de propiedad del ITBA como de la empresa y laboratorios externos, siguiendo las técnicas y prácticas adecuadas según una variedad de normas aplicadas a este tipo de prácticas. En una segunda etapa se estudió la influencia de la variación de espesores de las piezas, utilizando probetas de distintas geometrías representativas de estos efectos. Por último se estudió una variante de la aleación de fabricación normal de la empresa, comparando sus propiedades y comportamientos con el material original. Si bien esta nueva aleación fue rechazada por no superar a su original en aspectos fundamentales requeridos por norma, la misma sí presentó mejoras significativas en algunas de las propiedades estudiadas.
Celda triaxial : montaje, control e instrumentación
(2023-07-03) Mujica Buj, Juan Martín; Olivera, Marcos; Torres, Jorge Pedro; David, Martín; D'hers, Sebastián
El objetivo de este informe es documentar el proyecto final de grado realizado por los alumnos Juan Martín Mujica Buj, Marcos Olivera y Jorge Pedro Torres. El mismo consiste en la finalización del mecanizado, montaje e instrumentación de una Celda Triaxial de ensayos. Se abordan las modificaciones y adiciones mecánicas requeridas para el correcto funcionamiento de la celda, la puesta a punto de los nuevos sensores adquiridos, el conexionado de los instrumentos de medición y actuación, y la actualización del programa de control utilizado en los ensayos. Se incluye también un análisis de material y resistencia de la celda, la caracterización de todos los sensores y actuadores, y ensayos preliminares para comprobación del correcto funcionamiento de estos.
A combined experimental-computational approach for spatial protection efficacy assessment of controlled release devices against mosquitoes (Anopheles)
(2018-03) Bernier, Ulrich R.; Kline, Daniel L.; Abad Vázquez, Agustín; Perry, Melynda; Cohnstaedt, Lee W.; Gurman, Pablo; D'hers, Sebastián; Elman, Noel M.
"This work describes the use of entomological studies combined with in silico models (computer simulations derived from numerical models) to assess the efficacy of a novel device for controlled release of spatial repellents. Controlled Release Devices (CRDs) were tested with different concentrations of metofluthrin and tested against An. quadrimaculatus mosquitoes using arm-in cage, semi-field, and outdoor studies. Arm-in-cage trials showed an approximate mean values for mosquito knockdown of 40% and mosquito bite reduction of 80% for the optimal metofluthrin formulation for a 15-minute trial. Semi-field outdoor studies showed a mean mortality of a 50% for 24 hour trial and 75% for a 48 hour trial for optimal concentrations. Outdoors studies showed an approximate mean mortality rate of 50% for a 24 hour trial for optimal concentrations. Numerical simulations based on Computational Fluid Dynamics (CFD) were performed in order to obtain spatial concentration profiles for 24 hour and 48 hour periods. Experimental results were correlated with simulation results in order to obtain a functional model that linked mosquito mortality with the estimated spatial concentration for a given period of time. Such correlation provides a powerful insight in predicting the effectiveness of the CRDs as a vector-control tool. While CRDs represent an alternative to current spatial repellent delivery methods, such as coils, candles, electric repellents, and passive emanators based on impregnated strips, the presented method can be applied to any spatial vector control treatment by correlating entomological endpoints, i.e. mortality, with in-silico simulations to predict overall efficacy. The presented work therefore presents a new methodology for improving design, development and deployment of vector-control tools to reduce transmission of vector-borne diseases, including malaria and dengue."
Combining additive manufacturing and biomimetics for the optimization of satellite structures
(2018-10) Vogel, Daniel; Geismayr, L.; Langer, Martin; Leslabay, Pablo; Schlickc, G.
"Successful utilization of Additive Manufacturing (AM) in the space sector implicates two aspects: First, an understanding of the process inherent characteristics has to be developed, where the anisotropic behavior of material is of significant importance. Second, the part design methodology has to be adapted, since it is often coupled and limited to traditional shapes and production methods and thus prevent an exploitation of the full AM potential. In a research collaboration between the Technical University of Munich, the Instituto Tecnológico de Buenos Aires, and the Fraunhofer Research Institution for Casting, Composite and Processing Technology, the structural optimization of a microsatellite yielded in research in both areas. In this paper the evaluation of the Total Mass Loss (TML), Coefficient of Thermal Expansion (CTE) and tensile strength for the materials polyether-ether-ketone (PEEK) and Ti6Al4V, which are both relevant for space applications, will be reported. Tensile and dilatometer specimen with orthogonal placement on the build platform for all three printing directions were produced via Fused Deposition Modelling (FDM) for PEEK and laser powder bed fusion (L-PBF) for Ti6Al4V in accordance to national standards. Outgassing tests of the specimen show that the TML for both materials is below the limit of 1%. CTE values deviate 13% from the manufacturers’ specified mean value for injection molded PEEK. Mean tensile strength values for PEEK were 57% worse than the injection molded values specified by the manufacturer. Ti6Al4V samples showed no anisotropy and fitted the expected values for both, CTE and tensile strength. The overall results indicate the need for additional tests and safety factors when using additive manufactured PEEK for space applications. The second part of this paper presents a holistic design approach, composed of several already known methodologies. For the selection of suitable part candidates for AM specific redesign, different parts and assemblies in terms of manufacturability, economic feasibility and the potential of functional improvements were compared. For the subsequent part redesign, a biomimicry inspired design methodology in combination with AM design rules was applied, overcoming common thinking patterns. The approach was verified through a case study, where a star tracker’s housing was systematically redesigned. The new design includes an integrated thermal link, which helps to keep the commercial off the shelf (COTS) sensor at low temperatures during operation, and an integrated compliant mechanism for the fine adjustment of the sensor. Finally, the design was validated through thermal analysis in ESATAN-TMS and structural analysis in ANSYS."
Comportamiento a la fatiga de materiales compuestos de fibra de vidrio y poliuretano nanoestructurado
(2017) Belardi, Alberto; Chiacchiarelli, Leonel Matías; Sesana, Raffaella; Oyarzábal, Nicolás Andrés
"Esta investigación tiene como principal propósito la caracterización, frente a cargas cíclicas, de materiales compuestos de matriz poliuretánica con diferentes concentraciones de nanosílice y el análisis de los diferentes modos de falla que muestran."
Controlled release spatial repellent devices (CRDs) as novel tools against malaria transmission: a semi‑field study in Macha, Zambia
(2018-11) Stevenson, Jennifer C.; Simubali, Limonty; Mudenda, Twig; Cardol, Esther; Bernier, Ulrich R.; Abad Vázquez, Agustín; Thuma, Philip E.; Norris, Douglas E.; Perry, Melynda; Kline, Daniel L.; Cohnstaedt, Lee W.; Gurman, Pablo; D'hers, Sebastián; Elman, Noel M.
"The emergence of mosquitoes that can avoid indoor-deployed interventions, such as treated bed nets and indoor residual spraying, threatens the mainstay of malaria control in Zambia. Furthermore, the requirement for high coverage of these tools poses operational challenges. Spatial repellents are being assessed to supplement these vector control tools, but limitations exist in the residual effect of the repellent and the need for external power or heat for diffusion of the volatiles."
Desarrollo de aspectos mecatrónicos para el control y monitoreo de PMSM de flujo axial Emrax 188 para el proyecto FSAE Eléctrico
(2021-06) Martínez Roig, Esteban; Casas, Manuel
"Se diseña y ensaya un programa para regular la velocidad de un par de motores sincrónicos trifásicos de imán permanente, controlados con sus respectivos controladores. El diseño de basa en el uso de un microcontrolador que toma las señales generadas por dos potenciómetros para luego comunicar por protocolo CANopen la velocidad objetivo de cada motor de manera independiente. El programa hecho también permite el control digital para el posterior diseño de un vehículo autónomo. El trabajo realizado sirve como base para el futuro desarrollo de la unidad de control del vehículo que participará de la competencia Formula SAE, categoría eléctricos. Adicionalmente, se exponen aspectos de importancia para el frenado regenerativo y el circuito eléctrico que deberían estar en el monoplaza."
Desarrollo del modelo aerodinámico del Fórmula SAE 2012
(2018) Scomazzon, Nicolás Andrés; Raffo, Federico; Zubiri, Juan Ignacio
"El Fórmula SAE ITBA fue desarrollado y construido por alumnos de la Universidad a lo largo de los años. En las sucesivas etapas del proyecto se diseñaron los distintos componentes y sistemas del vehículo, pero nunca hasta el momento se había realizado un análisis aerodinámico. En base a ello, este trabajo busca mostrar cómo generar un modelo computacional que pueda ser utilizado para realizar el mencionado análisis y obtener conclusiones en cuanto a las cargas aerodinámicas y los distintos flujos de aire de interés que existen sobre el vehículo. Estos objetivos se buscarán cumplir mediante la implementación de un análisis Computational Fluid Dynamics (CFD)."
Determinación de la resistencia a la fatiga en uniones soldadas con acero HSLA
(2020) Carafí, Santiago José
El objetivo de este trabajo es obtener una metodología clara de cómo caracterizar la resistencia a la fatiga de un cordón de soldadura de acero microaleados de alta resistencia (HSLA) y estimar la curva de Wöhler de una muestra para su uso como una herramienta de diseño para estimar la vida útil de estructuras solicitadas con cargas cíclicas. Se utilizaron diferentes normas a fin de calificar la calidad de la soldadura, evaluar el estado de tensión en el pie de soldadura y determinar la curva tensión-vida a la fatiga de la unión soldada. Primero se realizó la calificación de la soldadura según la AWS (basado en el código ASME) para evaluar su calidad y obtener resultados con la menor dispersión posible (producto de los defectos de soldadura). Por otro lado, se utilizaron las recomendaciones del Instituto Internacional de Soldadura (IIW) para la medición del estado de tensión en el pie de soldadura (método Hot-Spot) y la norma ASTM E466-07 para realizar los ensayos de fatiga. Además, a fin de caracterizar la microestructura, se realizaron metalografías y se midió la dureza del perfil de soldadura. El trabajo también explica los procesos de manufactura de las diferentes probetas ensayadas. Se obtuvo una curva de Wöhler para un rango entre 105 a 107 de ciclos. Como valor característico del cordón de soldadura, se obtuvo una tensión nominal a vida infinita Se de 206,3 MPa (ver gráfico al pie de página). Este valor es significativamente menor a la resistencia a la fatiga del material base debido principalmente al concentrador de tensiones generado en el pie de la soldadura. Dado que los resultados del proceso de soldadura pueden variar dependiendo de los factores ambientales, el modelo esta validado a las condiciones utilizadas en el presente trabajo. Los datos obtenidos pueden ser utilizados para predecir las fallas por fatiga en una estructura que contenga este tipo de unión soldada y estimar su vida útil.
Dimensionamiento y ensayo de probetas de tracción por fuera de norma realizadas a través del proceso de electroerosión
(2023) Pin, Maxime; Chomik, Enrique
A lo largo de la historia de la humanidad se ha visto una evolución constante sobre la tecnología. Esta evolución ha permitido ir transformando y mejorando el desarrollo de edificios e infraestructuras, máquinas, elementos de consumo, entre otros, llegando a la actualidad. Para ello, fue indispensable comprender ciertos principios y procesos, como por ejemplo los materiales: su estudio físico, cómo se descomponen en partículas más pequeñas y sus comportamientos mecánicos cuando están solicitados por cargas. Hoy en día el sector nuclear está continuamente en desarrollo y las tecnologías de reactores continúan mejorando. Con el objetivo de profundizar el conocimiento del comportamiento de materiales, como en este caso el acero expuesto a la radiación, se desarrollaron pequeñas cápsulas que contienen probetas mecánicas y que para su estudio son alojadas dentro del reactor. Por un tema de espacio limitado dentro del reactor, se requiere reducir el tamaño de las probetas, pero sin degradar la confiabilidad al obtener resultados de comportamiento mecánico para continuar siendo representativos. Así, este proyecto se enfoca en estudiar cómo varían las características mecánicas de un material dependiendo del tamaño de la probeta. Este informe trata los ensayos de tracción que permiten obtener varios datos representativos de los materiales. Particularmente aquellos metálicos y, en algunos otros casos, compuestos. A su vez, trata el tema del proceso de corte por hilo que en este estudio ha permitido manufacturar varias geometrías de probetas, que constituye el problema principal de esta investigación. El estudio se divide en dos partes: la primera, resume la teoría que servirá para entender de manera más eficiente el contenido experimental y la segunda, los ensayos y la interpretación de sus resultados. A su vez, la segunda parte experimental, se presenta divida en dos ejes temáticos: los temas de electroerosión y los ensayos de tracción realizados.

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