Ingeniería Mecánica

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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.
Diseño de un prototipo de slider de cámara motorizado
(2024-04-30) Hansen, Leonardo Gabriel; Sales, Omar Andrés; Polano, Francisco José
En este trabajo se diseña el prototipo de un slider de cámara, basándose en el estudio de distintos modelos disponibles en el mercado para producir un nuevo modelo con mejoras en distintas características. Se elige este tema al considerar atractivo el desafío de incorporar conocimientos de mecánica y electrónica en un ámbito que no es comúnmente relacionado con la ingeniería y con el cual los disertantes, inicialmente, no estaban muy familiarizados. Contando con los recursos académicos y contactos de referentes del rubro para afrontar este proyecto, se elige un modelo representativo de la industria para realizar pruebas, definiendo en estas parámetros a tomar como puntos de partida en el diseño subsiguiente del prototipo. A pesar de problemas en las pruebas y que no se llega a mejorar todos los parámetros considerados en principio, el prototipo se considera satisfactorio.
Visual SLAM y navegación autónoma en un vehículo para taller
(2024) Rufino, Juan Agustín; David, Martín; Vega, Maximiliano
Este informe detalla la investigación e implementación de un conjunto de herramientas y algoritmos para el mapeo, localización y navegación autónoma de una plataforma robótica móvil en entornos desconocidos, basándose únicamente en las imágenes capturadas por una cámara estereoscópica y mediante el uso de ROS y RTAB-Map. El resultado es una aplicación que se ejecuta en tiempo real y exclusivamente en la computadora de a bordo de la plataforma, logrando la completa independización de esta, aunque permitiendo la supervisión por medio de una computadora externa. Adicionalmente, se describen las pruebas realizadas para validar la implementación, junto a la identificación de sus capacidades y limitaciones. Finalmente, se proponen los próximos pasos a seguir y puntos a tener en cuenta en el desarrollo de futuros trabajos.
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.
Instrumentación, mejora y ampliación de capacidades de una máquina de ensayo de fatiga por flexión
(2023-07) Ausejo, Sebastián Daniel; González Hernández, Cristian; Polano, Francisco
El presente informe contempla la tercera iteración de los proyectos previamente realizados para la construcción de una máquina de ensayos de fatiga tipo Schenck. Se realiza debido a que se identificaron mejoras sustanciales que se pueden aplicar sobre la misma. Las mejoras consisten en la realización de 2 cámaras para ensayos en ambientes a temperaturas de hasta 600°C y en medio corrosivo. También, se diseñaron mejoras mecánicas en CAD y automatización de la máquina, las cuales no fueron posibles de aplicar debido a la situación de Pandemia por el COVID-19. El propósito principal de este proyecto consiste en llevar a cabo una modernización y mejora en la máquina de ensayos de fatiga existente. El objetivo es dotarla de la capacidad necesaria para llevar a cabo ensayos en diversos entornos que difieran del ambiente estándar. Para lograrlo, se plantea un rediseño integral de la transmisión actual, con el fin de optimizar su funcionamiento y garantizar un rendimiento óptimo en las pruebas de fatiga. Además, se desarrollan una serie de adaptaciones y ajustes específicos para lograr la completa automatización del ciclo de ensayo, lo que permitirá obtener resultados precisos y reproducibles de manera eficiente y sin intervención manual.
Puesta en marcha de la línea 3 de terminación en fábrica de culpas de Siderca, Tenaris
(2023-07) Orcina, Matías Iván; Gelso, Lautaro; Pujo, Matías
El presente documento corresponde al informe de trabajo final de Ingeniería Mecánica en vistas del Proyecto de Puesta en Marcha de la Línea 3 de Terminación en fábrica de cuplas de Siderca, Tenaris. El contenido de este informe se divide en secciones para una mejor organización de la información: o Sección 1: Breve introducción del proyecto. Se presentan los objetivos y el enfoque. o Sección 2: Busca contextualizar la historia del proyecto. o Sección 3: Se desarrollan los temas referentes a la Puesta En Marcha de la Línea 3 de Terminación y otras tareas de Ingeniería que debieron ejecutarse en paralelo para asegurar la integridad del proyecto. o Sección 4: Se detallan las actividades de Ingeniería realizadas para el subproyecto del Sistema de Aspiración de la Línea. o Sección 5: Se presentan las reflexiones finales y aprendizajes del proyecto. o Sección 6: Se presenta la bibliografía utilizada. Finalmente, en la Sección 7 (Anexo) se presentan documentos complementarios de gran valides para profundizar en los temas tratados. En los documentos presentados podrán visualizarse los documentos realizados por el autor bajo la firma de ‘MIO’.
Estudio del comportamiento a la fragilización por hidrógeno de aceros destinado al transporte de hidrógeno por ductos
(2022-09) Giampaoli, Gustavo Matías; Rodriguez, Anibal
En la actualidad, el mundo va en camino a reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) debido al fuerte impacto ambiental que representa. En este sentido, el desarrollo de nuevas tecnologías en el sector de la energía ha encontrado en el hidrógeno un combustible que puede ayudar a mejorar la situación actual. Uno de los beneficios que posee el hidrógeno como combustible es el hecho de ser muy liviano. Por ende, al llenar un tanque con unos pocos kilogramos (en comparación a otros combustibles) se puede recorrer grandes distancias. Esta propiedad se llama gran densidad energética por unidad másica. Es lo que lo hace ideal para vehículos que requieren realizar grandes distancias con una sola recarga y tienen como factor limitante el peso que pueden cargar. Al igual que el almacenamiento, el transporte de hidrógeno es una parte fundamental de la cadena de suministro debido al desafío tecnológico y a las dificultades en la manipulación de este elemento. En la actualidad las dos formas de transporte terrestre utilizadas son a través de camiones con hidrogeno comprimido y a través de ductos. En el presente estudio se hará foco al transporte de ductos y específicamente al comportamiento de los materiales frente al mismo. El uso de ductos es análogo al transporte de gas natural. Aproximadamente existen actualmente 2.000 km de cañerías que transportan exclusivamente hidrógeno en Estados Unidos, cuyos dueños son los fabricantes del gas. Las cañerías se usan para transportar a grandes usuarios, como refinerías y plantas petroquímicas. Se trata de una opción de elevado costo pero que adquiere atractivo cuando se trata con volúmenes de producción muy grandes. Requiere de una gran inversión inicial de capital siendo esto una limitante a la hora de decidir en invertir en este tipo de infraestructura. Actualmente, se investiga en el poder del hidrógeno para penetrar el acero y las soldaduras debido a su alta difusividad, además de su capacidad de fragilizarlo a partir del fenómeno de Embrittlement (fragilización). El problema que se ha comentado es lo que motiva el siguiente estudio sobre un el comportamiento de los aceros existentes de las líneas de transporte de gas en Argentina y su viabilidad para el transporte de hidrógeno. El objetivo del trabajo es poder determinar el comportamiento de un acero de baja aleación fabricado por Grupo Techint S.A. en un ambiente de hidrógeno presurizado haciendo foco al comportamiento de una fisura inducida mediante fatiga en un ensayo controlado. Una vez que el acero en cuestión es expuesto al ambiente mencionado por un período de tiempo determinado (en nuestro caso será de 1000hs) se estudiarán las variaciones que presenten las fisuras en las distintas probetas ensayadas. Para realizar el estudio se comenzó analizando las normas técnicas involucradas y una vez terminada su lectura se desarrolló un método para obtener la fisura deseada que cumpla con los requisitos impuestos por estas. Se han diseñado y fabricado los dispositivos necesarios para vincular las probetas a la máquina de ensayo y luego se comenzó la puesta a punto de este. En principio, se fabricaron las primeras probetas para poder lograr un mejor manejo de la máquina, y a su vez, para lograr la puesta a punto de los parámetros del ensayo. Una vez que se han obtenido los resultados buscados en las probetas de prueba, se fijan los valores de los parámetros y los pasos a seguir del ensayo. Por otro lado, se ha realizado un exhaustivo estudio metalúrgico del material para poder determinar la composición del mismo, sus propiedades mecánicas y el tipo de inclusiones no metálicas presentes.
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.
Diseño, ensamblaje, integración y testeo de un vehículo VTVL eléctrico
(2023-06-15) Whittingslow, Patricio; Cretton, Luis; Etenberg, Dan; Ghersin, Alejandro
En este documento se encuentran descriptas las secuencias del diseño, simulación, construcción, pruebas, y puesta en marcha de un UAV VTVL. Se evaluaron métodos de propulsión, diseño de fuselaje, software de vuelo, implementación de sistema de control para luego efectuar ensamblaje, y la integración final con testeo en campo. Se logro ensayar el sistema de control a baja escala con el propósito de incorporarlo a un sistema de mayor escala en desarollo paralelo de uso sub-orbital o incluso orbital. Se documentan todos los pasos seguidos para llegar al resultado final y se adjuntan los documentos relevantes del desarrollo para su posible replicación incluyendo los planos de cada parte del vehículo, fotos del ensamble, extractos de código, desarrollo de ecuaciones de dinámica de cuerpo rígido y modelos para el control del vehículo utilizando teoría de control óptimo lineal.
Estudio de viabilidad técnico-financiera de almacenamiento de energía mediante hidrógeno
(2023) Carobene, Mariano
En este informe se analiza la viabilidad de utilizar el hidrógeno como almacenamiento de energía, para posterior inyección de la misma en la red eléctrica. El objetivo es formular un anteproyecto que analice los principales componentes para este fin y sus costos asociados. Debido al gran abanico de variables que afectan a proyectos de esta índole, se limitó el análisis a 4 etapas principales: fuente inicial de energía eléctrica, generación de hidrógeno, almacenamiento del mismo y generación de electricidad mediante el hidrógeno. Se establecen los componentes principales que se necesitarían en cada etapa y se hace un análisis de viabilidad financiera del proyecto. El informe comienza contextualizando la matriz energética mundial, su impacto sobre el cambio climático y el rol del hidrógeno en el proceso de descarbonizar la matriz energética. Luego se describen las 4 etapas principales del proyecto sugerido: fuentes de generación de electricidad, posibles métodos para producir hidrógeno, formas de almacenarlo y generación de electricidad a partir del hidrógeno. Mediante selección de componentes y especificaciones técnicas, se analizan resultados económicos de una planta en dos escenarios con distintas escalas de producción de hidrógeno y de generación de electricidad. Finalmente se comparan los resultados con la comercialización del hidrógeno sin producir electricidad.
Diseño, desarrollo y puesta en funcionamiento de recipiente a presión de pared gruesa
(2023-12) Paucar, Fernando; Yapur, Nicolás
El objetivo del proyecto es diseñar y construir un recipiente sometido a presión interna de tamaño adecuado para uso en laboratorio para realizar mediciones de las deformaciones producidas en el mismo mediante equipamiento electrónico y comparar los valores experimentales con los que se obtienen de forma analítica.
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.
Sonda de flujo de calor de respuesta rápida
(2023-06-30) Marina, Felipe; Stevenin, Ayax; Yujnovetzky, Guido; Pedreira, Patricio Hernán
En el presente trabajo se estudia el diseño de una sonda de flujo de calor para un motor de combustión de hidrógeno, cuyo objetivo principal es poder realizar el proceso de medición en menos de 40 microsegundos. Se desarrolla la implementación de una termocupla coaxial tipo J y se analizan modelos numéricos y computacionales para el comportamiento del sensor. Finalmente, se describen distintos métodos de calibración para asegurar el correcto funcionamiento de la termocupla y la confiabilidad de los resultados obtenidos.
Estudio de correlaciones entre ensayo de impacto y fractotenacidad aplicado a integridad de gasoductos
(2021-05) Fernández, Álvaro Juan; Vigliano, Matías; Rodríguez, Aníbal
"El presente trabajo final de carrera se realizó dentro del área de integridad de gasoductos de la empresa TGN. TGN es una empresa argentina dedicada a la operación y mantenimiento de gasoductos. El área de integridad se enfoca en mantener la operabilidad de los ductos garantizando que estos puedan ser operados de manera segura y no presenten una amenaza para terceros."
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."
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."
Diseño y análisis de un sistema de propulsión para CubeSats basado en vapor sobrecalentado =
(2022) Giraudy, Tomás; Scarone, Franco; Leslabay, Pablo
"En este trabajo se diseña un sistema de propulsión orbital de gas caliente del tipo Resisto-Jet a a base de agua, para su implementación en Cube-yMicroSats de al menos 6U, como sistema de maniobra orbital. Se busca obtener un dispositivo auto contenido en 1U, con un tanque autopresurizado de agua líquida al momento de operación, que evite la introducción de bombas o de sistemas de presurización externa. Se busca minimizar la utilización de partes móviles, y el uso de materiales tóxicos o restringidos."
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."
Proyecto Fórmula SAE ITBA: desarrollo, validación e implementación de un modelo de esfuerzos en elementos de suspensión del Fórmula SAE 2012
(2019) Bourdieu, Tomás; Díaz Biain, Francisco; Raffo, Federico; Zubiri, Juan Ignacio

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