Ingeniería Mecánica

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Análisis de cambio de combustible en calderas de vapor, a gas licuado de petróleo
(2021) Ruiz McCarthy, Johel; Vargas Vargas, Henry; Soto Urbina, Rodolfo
El presente proyecto de trabajo final de graduación consiste en el análisis del cambio de combustible en dos calderas de vapor ubicadas en Fábrica Nacional de Licores (FANAL), de combustible de petróleo #6 (búnker C) a gas licuado de petróleo (GLP). Para el diseño de los sistemas que se implementarán, se utilizaron las normativas de la Asociación Nacional de Protección Contra el Fuego “Fire Protection Association” (NFPA), el Reglamento Nacional de Calderas (RNC), y el Código de Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias en Edificaciones (CIHSE). Se realizaron los diseños del sistema de alimentación de combustible de las calderas y el sistema de detección y alarmas. El diseño del sistema de alimentación de combustible incluye aspectos tales como el cálculo de consumo de combustible y la distribución y selección de componentes como tuberías, accesorios, válvulas, tanque de almacenamiento y quemadores. Asimismo, se llevó a cabo un análisis de riesgo mediante el cual se recomienda implementar un sistema de detección y alarmas en la sala de calderas. Para este sistema se realizó una distribución y selección de dispositivos como detectores de flama, detectores de GLP, dispositivos audibles y visibles, entre otros componentes. Todo esto de acuerdo con lo indicado en las normativas NFPA. Además, se desarrollaron planos de todos los diseños, en los cuales se detallaron aspectos como la distribución de componentes y sus especificaciones. También, se realizó una cuantificación de los gases contaminantes generados por las calderas durante la producción de vapor al usar búnker C y GLP. De esta forma, se concluyó que el cambio en el combustible reduce las emisiones de gases contaminantes considerablemente, ayudando a FANAL a alcanzar su meta de carbono-neutralidad. Por último, se presenta un presupuesto de los costos que implica la implementación de los sistemas de alimentación de combustible, detección y alarma.
Análisis de factibilidad para un sistema de protección activa contra incedios en viviendas de interés social
(2021) Villalobos León, Luis Alejandro; Flores Quirós, Luis Andrés
En este documento se presenta el proyecto del desarrollo de un estudio de factibilidad para un diseño de un sistema de protección contra incendios en casas de interés social, basado en la norma NFPA (National Fire Protection Association por sus siglas en inglés Asociación Nacional de Protección contra el Fuego) 13D (Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores en Viviendas Unifamiliares y Bifamiliares y Casas Prefabricadas) y la NFPA 72 (Código Nacional de Alarma y Señalización de Incendios), además del Reglamente Nacional de protección Contra Incendio del Benemérito Cuerpo de Bombero de Costa Rica. Se incluye estadísticas de incendios, inversión del país en el programa de ayuda para vivienda, conceptos varios relacionados al tópico del proyecto propuesto; así como los objetivos planteados para éste y la metodología a desarrollar con un desglose de pasos cumplidos para lograr los objetivos definidos, en la modalidad de proyecto de graduación. También se presentan los productos generados, entre estos se elaboró: los planos de diseño del sistema de protección contra incendios para tres modelos de casa de interés social, la cuantificación y especificaciones de los materiales y equipos seleccionados, un manual de pruebas y mantenimiento para el sistema, además de la generación de una herramienta de cálculo hidráulico para el sistema diseñado (incluyendo un manual de usuario para futuras aplicaciones), un análisis de la capacidad de la red pública para abastecer el sistema diseñado y en especial la determinación de la viabilidad de la instalación del sistema desde el punto de vista técnico y económico, lo que involucró la determinación del costo de lo diseñado y la determinación de factores probabilísticos y de cuantificación económica de las condiciones del modelo de esperanza matemática desarrollado con este fin.
Análisis de la resistencia contra fatiga en conexiones bridadas circulares con rigidizadores sujetas a carga axial
(2022) López Campos, Graciela; Abarca Quesada, Denis Alejandro
Análisis comparativo para evaluar el efecto del uso de rigidizadores en las cargas en el perno y la resistencia contra la fatiga en la soldadura en una brida bajo carga axial, por medio de un modelo paramétrico no lineal de elementos finitos utilizando el software ANSYS y análisis adimensional para diferentes configuraciones. Este modelo es no lineal debido a que una vez la carga se aplica el contacto entre bridas deja de ser completo. Los resultados indican que el uso de rigidizadores no provoca un efecto significativo en la disminución en el esfuerzo en la soldadura inferior o la carga en los pernos comparado con los casos sin rigidizadores. En su lugar, la influencia del aumento del grosor de la brida y la cantidad de pernos en la disminución del esfuerzo en la soldadura y la carga puede llegar a ser de hasta un 40 % y 60 % respectivamente.
Análisis de la resistencia contra pandeo de conexiones bridadas con rigidizadores sujetas a flexión
(2022) Rodríguez Araya, Juan Carlos; Abarca Quesada, Denis Alejandro
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la efectividad de rigidizadores en bridas circulares sujetas a esfuerzos de flexión para determinar el efecto sobre la resistencia contra pandeo de la conexión. La justificación del trabajo recae principalmente sobre la falta de teoría en la presente temática, así como también en verificar la viabilidad de diferentes diseños para la conexión de uniones bridadas. En los antecedentes se destaca el uso habitual de los rigidizadores generalmente a partir de conocimientos empíricos del profesional a cargo. En cuanto a investigaciones previas, se tienen estudios sobre carga en pernos de conexiones sujetas a tensión, distribución de esfuerzos en la geometría debido a cargas de flexión, cargas en los pernos para el caso de una conexión sometida a flexión y conexiones reforzadas mediante el método de elemento finito. Sin embargo, hasta nuestro conocimiento no se ha realizado un análisis sobre el efecto de los rigidizadores en la resistencia contra pandeo cuando la conexión está sujeta a carga de flexión. Para cumplir con el objetivo principal se siguen primeramente los pasos metodológicos necesarios para la construcción de los modelos finitos parametrizables utilizando el paquete comercial Ansys. En primer lugar es necesario escoger los parámetros geométricos que de- finan la construcción geométrica y material de las conexiones. Se debe establecer también las condiciones de frontera y de carga a las que estará sometido el sistema y definir la cantidad de simulaciones necesaria para una recolección de datos representativa. Para la parte metodológica que conlleva el análisis se formulan parámetros adimensionales a partir de las variables más relevantes empleadas en los modelos, y finalmente se generan gráficos con base en datos obtenidos en los casos de conexiones sin rigidizadores y con rigidizadores. Dentro de los resultados obtenidos...
Análisis de las tecnologías de vaporización de gas natural licuado y el diseño del regasificador de la terminal para su uso en las costas costarricenses
(2015) Hernández Vargas, Sergio; Salas Vargas, Juan José; Murillo García, Daniel
Este trabajo final de graduación propone y diseña la etapa de regasificación de un proyecto de aprovechamiento de gas natural como combustible en Costa Rica. El proyecto planteado contempla importación de gas natural licuado (GNL) en estado criogénico mediante buques metaneros, por lo que este GNL debe ser regasificado para la distribución y el aprovechamiento de los consumidores finales. El documento se compone de ocho capítulos, mediante los cuales se logra contextualizar este proyecto para su desarrollo en las zonas costeras costarricenses y se establece una propuesta de diseño para la regasificación del GNL a la demanda proyectada de 52 500 kg/h. Se distribuye de la siguiente forma: ¿ Capítulo 1: Delimitación del Proyecto, justificación del GNL como combustible de transición hacia energía renovables, alcances y limitaciones. ¿ Capítulo 2: Metodología empleada para el acceso a la información, descripción del software HYSYS de Aspentech® volumen 7.2, como herramientas tecnológicas utilizadas para simulación de procesos termodinámicos y del software Solid Works® versión 2013 para el diseño mecánico del regasificador. ¿ Capítulo 3: Perspectiva del uso del gas natural, se incluye la base teórica para el desarrollo de la investigación, tanto de la cadena de valor del gas natural como de las tecnologías empleadas propiamente en la etapa de regasificación. ¿ Capítulo 4: Evaluación y comparación de nueve aspectos significativos en las ocho tecnologías estudiadas, esto mediante un cuadro resumen. ¿ Capítulo 5: Condiciones de diseño y selección de la tecnología de regasificación. Se analizan las condiciones de operación, parámetros del proceso y las condiciones de la zona a las cuales va a estar operando el intercambiador de calor. Luego de analizar todas estas condiciones y haber planteado una mayor contextualización del proyecto en cuanto a ubicación de consumidores finales y fluidos térmicos disponibles...
Análisis de seguridad humana basado en desempeño en caso de incendio del edificio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica
(2019) Alcázar Fallas, Michael; Bolaños Esquivel, Luis Roberto; García Aguirre, Silvio Alberto; Flores Quirós, Luis Andrés
El propósito de este trabajo fue analizar las condiciones de seguridad humana del edificio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica utilizando criterios basados en el desempeño, para determinar el nivel de seguridad del edificio en sus condiciones actuales en caso de incendio. Por lo tanto, sirva como una referencia documentada para futuros trabajos basados en el método de desempeño para la carrera de Ingeniería Mecánica con énfasis en protección contra incendios. Para alcanzar lo descrito anteriormente, se requirió analizar 3 factores para la selección de un escenario, los cuales son: la carga de fuego, las características del edificio y las características de los ocupantes. A partir de dicho análisis se estableció uno con altas probabilidades de ocurrencia y que afecte los medios de egreso. Mediante el uso de programas informáticos pertinentes, se parametrizó y se desarrolló el modelo de comportamiento del fuego, humo y rutas de evacuación específicos para el edificio. Una vez obtenido los resultados del comportamiento del humo y de la evacuación de los ocupantes, se procedió a comparar el tiempo de egreso seguro requerido (RSET), contra el tiempo donde las condiciones de sostenibilidad se pierden, tiempo de egreso seguro disponible (ASET). De los factores que afectan el tiempo de evacuación, el principal fue la pérdida de la visibilidad de los ocupantes, seguido del daño térmico en las vías respiratorias de las personas y por último el factor de toxicidad en caso de aspirar los gases resultantes de la combustión. Se debe considerar que el análisis por desempeño es un método que requiere de un análisis muy exhaustivo debido a que se adecua a las condiciones y necesidades específicas de cada edificación, de las características de cada ocupante y de los combustibles presentes; por lo tanto, no es un método generalizable.
Análisis de viabilidad e impacto del uso de techos verdes sobre la carga térmica de sistemas de aire acondicionado en edificaciones en la Gran Área Metropolitana
(2023) Salas Pereira, Maricruz; Torres Arauz, Luis Esteban; Coto Solano, José Pablo
Este trabajo final de graduación explora la viabilidad de instalar techos verdes en la Gran ´Área Metropolitana de Costa Rica. En este momento, hay muy poca información disponible sobre techos verdes en Costa Rica. Por medio de simulaciones, cálculos y análisis, este proyecto demuestra que instalar un techo verde ofrece una forma de reducir la carga térmica en un edificio y tiene un efecto positivo en el manejo del sistema de aire acondicionado. Este proyecto también apela a la sustentabilidad de los edificios, y propone un sistema circular confirmando por medio de pruebas de laboratorio que el agua que se recupera del condensado de las unidades de aire acondicionado se puede utilizar para la irrigación de techos verdes. Para ayudar en una potencial implementación de este tipo de sistemas, el proyecto plantea también un diagrama de flujo básico que se puede usar como plantilla en futuros proyectos
Análisis del comportamiento de un vehículo propulsado por un motor de combustión interna por compresión con un combustible tipo biodiésel
(2019) Jiménez Ureña, Alonso Esteban; Salas Salazar, Manuel Enrique; De Lemos Medina, Leonora
Se realizó un análisis del comportamiento de un vehículo al operar con Diésel contra varias mezclas de Biodiésel y Diésel. El Biodiésel utilizado es producido a partir de la reutilización de aceites y grasas cocinadas, suministrado por la empresa Energías Biodegradables S.A., y el Diésel es el que suministra RECOPE en cualquier estación de servicio del país. El análisis se llevó a cabo mediante la determinación de cinco parámetros de interés: torque, potencia, consumo específico, rendimiento efectivo y opacidad. Esto se realizó con un dinamómetro de chasis, de la Escuela de Ingeniería Mecánica, y un opacímetro. Para cuantificar estos parámetros se utilizaron cuatro pruebas: aceleración a fondo, conducción a régimen constante, prueba de opacidad y ciclo de conducción. Las primeras tres pruebas obtuvieron el valor de todos los parámetros y se logró especificar las diferencias entre las mezclas de Biodiésel y Diésel contra el Diésel. El ciclo de conducción simuló una condición real de conducción en la ciudad, lo que pone indirectamente en discusión la verdadera implicación de las diferencias encontradas en los parámetros.
Análisis del diseño de un sistema de distribución de agua potable para la comunidad de Santa Marta de Hojancha, Guanacaste
(2023) Dormond Camacho, David; González Fallas, Ricardo Andrés
La comunidad de Santa Marta de Hojancha, Guanacaste, se vio afectada en el año 2021 por el desbordamiento del río Lajas que desconectó y destruyó la red principal de abastecimiento de agua y la infraestructura del cuarto de máquinas que albergaba la bomba del pozo. Esta situación, que se ha repetido varias veces en las últimas décadas, ha afectado el acceso al agua potable a los habitantes de esta zona rural, lo que generó la necesidad de analizar el sistema de abastecimiento de agua de esta comunidad para proponer posibles mejoras que reduzcan el riesgo de que se repita esta situación en el futuro. Los datos para este trabajo fueron obtenidos mediante visitas de campo a la comunidad beneficiada, que permitieron caracterizar el terreno a cubrir por el acueducto, así como la distribución de las edificaciones y la ubicación de los puntos de interés como el pozo. También se utilizaron datos del Instituto Nacional de Estadística y Censos para las proyecciones de crecimiento poblacional, así como diversas normas técnicas del Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados y del Cuerpo de Bomberos, y programas especializados de cómputo, para el diseño mecánico. Este trabajo brinda una propuesta de diseño mecánico para el mejoramiento del acueducto de la comunidad, que cumple con la normativa nacional y que fue diseñado tomando en cuenta el crecimiento de la misma. Además, sugiere la cantidad necesaria de hidrantes requeridos en la comunidad, así como la ubicación geográfica de los mismos, para brindar una mejor protección ante una amenaza ocasionada por un incendio. Finalmente, presenta el presupuesto para la ejecución del proyecto de implementación del nuevo sistema de agua potable, incluyendo todos los costos asociados. La propuesta aquí presentada logra integrar, en un sistema único de agua potable, los dos sistemas independientes existentes en la actualidad, para un manejo más eficiente del acueducto. Además...
Análisis del diseño modular de una silla de ruedas ajustable para niños de 7 a12 años que padecen de la enfermedad mielomeningocele y propuesta de desarrollo del proceso de manufactura
(2023) Guasch López, Paulo Andrés; Hernández Galagarza, Andrés Felipe; Rapso Brenes, Luis Arturo
En este trabajo se presenta el análisis y rediseño de una silla de ruedas modular ajustable para niños que padecen la enfermedad de mielomeningocele que se encuentran entre la edad de 7 años hasta los 12 años, además de la elaboración de una propuesta del proceso de manufactura. La silla de ruedas se presenta como una opción competitiva contra las opciones que se encuentran en el mercado, ya que se hace uso del diseño propio de una silla de ruedas que cuenta con todos los elementos necesarios para ser completamente funcional, la cual posee elementos ergonómicos y antropométricos que permiten la adaptabilidad con el usuario y permitan una mejora en la calidad de vida del paciente. Como parte del diseño planteado se realizaron simulaciones de esfuerzos en elementos más críticos para el aseguramiento de la integridad del usuario final que se encuentre utilizando el equipo. Como parte de la generación de la propuesta del proceso de manufactura se seleccionaron materiales de fácil acceso a nivel nacional y se planteó un diseño que busca la simplificación de elementos para evitar la variabilidad de materiales, generando así un manual de procedimientos en donde se resumen el paso a paso el proceso de fabricación de cada elemento de la silla y de igual manera el proceso de montaje de los elementos que componen el diseño final y con esto se generó una análisis de viabilidad técnica en donde se estudió la propuesta de manufactura planeada. Finalmente fue posible concluir que se logró crear un diseño y una propuesta del proceso de fabricación de una silla de ruedas modular ajustable, que cumplan con los requerimientos de la población de estudio y que posea una propuesta de manufactura que presente elementos de alta durabilidad, bajo costo y funcione como una alternativa a los diferentes ejemplares del mercado.
Análisis del grado de utilización y ampliación del diseño del sistema de agua helada para proceso de la Cooperativa de Productores de Leche Dos Pinos R.L en el Coyol de Alajuela
(2016) Arroyo Durán, Daniel; Mora Carli, Mario Enrique
Este trabajo contempla el análisis del estado actual del sistema de agua helada de la planta de Dos Pinos del Coyol de Alajuela. Los clientes de dicho sistema se han incrementado desde que inició operaciones en 2001, lo que ha despertado el interés del Departamento de Servicios Industriales de Dos Pinos por saber si está sobrecargado y las recomendaciones necesarias para que la operación no sea deficitaria. Para poder iniciar este trabajo fue primero necesario una extensiva familiarización con el sistema, lo cual conllevó un recorrido expedito de planta para conocer los diversos elementos que lo conformaban y sus funciones y así tener un entendimiento integral del mismo. Habiendo conocido el sistema completo, se buscó estimar el estado actual de la demanda térmica y del caudal calculando la demanda de cada equipo que consume agua en la planta. Esta labor de nuevo fue extensa, y proporcionó valiosa información sobre cuáles equipos tienen una carga de caudal o térmica más significativa, sin embargo, el evento de tener cerca de 80 equipos de la planta funcionando simultáneamente era poco probable, por lo que los totales de caudal y carga obtenidos no eran tan representativos. Se optó por estudiar los consumos reales de flujo y térmico del sistema de agua helada haciendo uso de valiosa información de campo que Dos Pinos guardaba en su sistema de adquisición de datos de Wonderware. Para una semana de datos se compararon los perfiles reales de capacidad de los equipos contra la capacidad nominal (esta última dada por el fabricante). Se realizó este análisis para el sistema de bombeo, las tuberías, los bancos de hielo, los condensadores del sistema de refrigeración de -10 °C y los compresores de este mismo sistema. Se encontró que prácticamente todos los sistemas, estaban operando muy cerca de su capacidad máxima. Al contemplar el escenario de incremento en la demanda tanto hidráulica como térmica, fue necesario ampliar...
Análisis energético de los sistemas de aire acondicionado tipo expansión directa y agua helada en edificios de Oficinas en Costa Rica con el fin de obtener la certificación LEED® BD+C V4
(2022) Jiménez Cordero, Luis Diego; Sánchez Chacón, William C.
Se realiza un análisis energético para efectuar una comparación de los sistema de aire acondicionado tipo flujo variable de refrigerante (VRF) y diferente tipos de sistemas de agua helada, específicamente chillers. Este análisis se realiza en un edificio de oficinas ubicado dentro de la región central del Gran Área Metropolitana, Costa Rica. Para esta investigación se realiza un estudio de los principales proyectos desarrollados en el Departamento de Sostenibilidad de la empresa Johnson Controls. Con esto se determina cuál va a ser el edilicio que se va a utilizar en el análisis. Fruto de este mismo estudio, se definen cuáles son los materiales más utilizados dentro de las construcciones de edificios de oficinas. Luego se desarrolla un cálculo de cargas térmicas para así seleccionar los equipos de aire acondicionado y proceder con el modelado energético. Además del sistema de aire acondicionado, se analiza el impacto de los paneles solares en los ahorros energéticos dentro de un edificio. Estos paneles se incluyen dentro del modelado energético a realizar. Ya con los resultados del análisis energético, se efectúa el análisis financiero para verificar la viabilidad de cada una de las opciones de sistemas de aire acondicionado. En este análisis se incluyen los costos iniciales y costos operativos de cada opción. Finalmente, se hace un estudio de los créditos de energía de la certificación LEED® BD+C v4 para determinar cuántos puntos se obtienen con cada una de las opciones de aire acondicionado, incluyendo el aporte de cada uno de estos sistemas y de los paneles solares. Con esta investigación se determina la opción de aire acondicionado con mejor rendimiento energético y financiero, y además que tenga el mayor aporte en esta certificación, es decir, la opción más sostenible de sistema de aire acondicionado.
Análisis tecno-económico y ambiental de una tecnología de tratamiento térmico para la generación de energía eléctrica mediante los residuos sólidos urbanos de la Zona de los Santos
(2014) Carranza Campos, Kevin; Monge Leiva, Matías; Rojas González, Fernando
Este trabajo fue desarrollado como una iniciativa de asesoramiento para la empresa Coopesantos R.L, la cual es una cooperativa de electrificación rural, localizada en la zona de Los Santos. El estudio se realizó con el fin de brindarle a Coopesantos R.L criterios sobre la viabilidad de implementación de este tipo de tecnologías para la generación de electricidad en la zona, de esta forma la cooperativa podrá discernir entre propuestas que han sido presentadas por empresas interesadas en la generación de energía eléctrica mediantes los residuos generados en la zona. En el desarrollo de este trabajo se examinaron las principales tecnologías de tratamiento térmico utilizadas en el aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos para la generación de energía eléctrica, entre ellas se pueden nombrar: combustión, gasificación, pirólisis y plasma. Se realizó un análisis técnico, económico y ambiental de una tecnología seleccionada mediante la metodología de análisis jerárquico multicriterio (APH, por sus siglas en inglés) debido a que es un método sencillo y de alta compatibilidad con diversas situaciones, con el fin de analizar la comparación de variables que influyen en las tecnologías y de esta forma determinar cuál opción es idónea para el caso de estudio. Este trabajo se desarrolló en tres partes, en la primera se investigó sobre la situación nacional y cantonal respecto al tema de la gestión integral de residuos, junto con la debida revisión de la legislación pertinente a la gestión de residuos, además se estudiaron los principales residuos y su posible valorización energética. Para la segunda parte se investigó sobre las tecnologías de tratamiento térmico y la implementación de casos reales para comprobar su experiencia. Se empleó la metodología de toma de decisiones y se analizaron los principales contaminantes pertinentes a las tecnologías y su valorización bajo una normativa ambiental...
Análisis y diseño de máquinas biosaludables
(2022) Buitrago Méndez, Ana Lucía; España Tapia, Sebastián Martín; Pugliese Gallardo, Valeria; Scaglioni Solano, Pietro
En el presente trabajo se analizaron tres máquinas de ejercicio al aire libre existentes, con el fin de evaluar su construcción y funcionamiento desde un punto de vista biomecánico. Para ello se generaron modelos mecánicos y antropométricos que permitieron analizar la cinética y cinemática de las máquinas. Basado en las dimensiones corporales, se generó un diseño nuevo para cada máquina. A partir de este diseño se llevó a cabo el análisis cinético para posteriormente realizar una comparación de la mejora propuesta, cuyo objetivo es permitir una modificación de la resistencia que ofrece la máquina biosaludable. Además, se realizó una análisis estructural de cada diseño propuesto para determinar el esfuerzo cortante máximo y la deformación total máxima.
Aprovechamiento de la boñiga de la Lechería Santa Teresita para la producción de energía eléctrica
(2015) Montealegre Kruse, Luisa; Moya Hernández, José Francisco; De Lemos Medina, Leonora
El presente trabajo de graduación consiste en el diseño técnico y el análisis económico del sistema de aprovechamiento de la boñiga de la lechería Santa Teresita para la producción de energía eléctrica. La demanda energética total de la finca es de 3.294 kWh al mes y la potencia requerida en de 18,7 kW. Se determinó que el tipo de biodigestor más adecuado para la finca es de tipo bolsa completa. La energía eléctrica que se puede generar con el potencial de gas metano es de 4.650 kWh por mes utilizando un generador de 24 kW. La finca puede llegar a ser autosuficiente energéticamente en el proceso de obtención de leche y sustituir el consumo eléctrico de las casas de los empleados. Los indicadores económicos arrojados fueron un TIR del 31% y un VAN al 15% de ¿11.290.452 por lo que el proyecto es atractivo económicamente. La implementación del proyecto evitaría la liberación de gases de efecto invernadero por 77 metros cúbicos de metano diarios.
Balance energético de una extractora de aceite de palma aceitera, y análisis técnico y económico para el uso más eficiente de la biomasa generada en el proceso de extracción
(2013) Salazar Vega, Alejandro; Venegas López, Christian; Montero Camacho, Carlos Andrés; Rojas González, Fernando
La presente investigación se realizó en la planta extractora de aceite de palma `¿Naranjo¿¿ perteneciente al Grupo Palma Tica y ubicada en el cantón de Quepos, zona Sur de Costa Rica, durante el periodo comprendido entre 2010 y mediados de 2012. El propósito consistió en optimizar el uso de la biomasa para la generación de vapor y electricidad en una extractora de aceite de palma, con el fin de liberar las mayores cantidades de biomasa. Para ello fue necesario realizar un balance energético en el circuito de generación de vapor y energía eléctrica; luego se determinaron los volúmenes de biomasas liberados con varias opciones de mejoras planteadas, y después se analizaron técnica y económicamente las propuestas de mejora. El estudio se justificó dado que posee valor teórico, utilidad práctica, medio de consulta, y porque su implementación en la planta podría generar beneficios netos. Metodológicamente, el estudio se basó en la definición de las oportunidades de mejora de la planta mediante un reconocimiento de esta durante visitas de campo y recolección de información. El procesamiento de la información y de los datos obtenidos, permitió determinar que la eficiencia de la planta en la generación de vapor y en la generación de energía eléctrica es del 76,7% y del 44,9%, respectivamente. Además, la liberación extra de biomasa en forma de cascarilla es de 689,4 ton al año, en caso de que se realicen las propuestas de mejoras planteadas. Se concluyó: (a) los valores de eficiencia de la caldera indicaron que el vapor producido no se encontraba en estado saturado y, por ende, se debe ahondar más en el estudio de su estado real; (b) el vapor pudo no estar llegando saturado al turbogenerador; (c) las propuestas de mejora pueden aumentar la eficiencia del sistema en un 3%, con inversiones bajas y periodos de retorno cercanos o menores al año; (d) las mejoras más factibles fueron: colocar un techo sobre la pila del agua...
Bicigenerador como herramienta interactiva para facilitar el aprendizaje científico
(2022) Garita Flores, Adrián Jesús; Muñoz Ramírez, Diego Alonso; Scaglioni Solano, Pietro
En este proyecto se realizaron dos diseños electromecánicos de un bicigenerador dirigidos a estudiantes de secundaria. El bicigenerador consiste en una bicicleta estacionaria en la cual se genera electricidad cuando se pedalea para servir como herramienta didáctica para la enseñanza de la teoría de circuitos eléctricos en la secundaria y al mismo tiempo incentivar la actividad física en la población joven. Para concretar este objetivo, se implementó la metodología de diseño QFD para desarrollar los modelos propuestos. Por medio de una encuesta electrónica dirigida a docentes de ciencias en secundaria, se determinaron las prioridades de diseño que se debían incorporar tanto en el aspecto mecánico como eléctrico en el bicigenerador. Para cada modelo propuesto se realizaron dos simulaciones. Primero, con el software So-lidWorks se verificó que la estructura mecánica del bicigenerador soportara la carga estática equivalente al peso de un usuario de 125 kg. Posteriormente, con el software Matlab se llevó a cabo la simulación de los generadores utilizando la herramienta del estimador de parámetros para finalmente simular el pedaleo de un usuario del bicigenerador y verificar el comportamiento electromecánico del equipo, lográndose modelar todo el bicigenerador con un sistema de bloques integrados en el entorno Simscape; con ambas simulaciones se verificó el correcto funcionamiento de este. Por último, se redactó un manual de usuario para cada bicigenerador y se elaboró el presupuesto económico para su construcción. Además, se redactó una práctica de laboratorio en la cual se busca que los estudiantes apliquen los conocimientos teóricos enseñado en las lecciones mediante la construcción de circuitos eléctricos con resistencias en serie, paralelo y mixto.
Caracterización de la resistencia al fuego y propiedades mecánicas de los materiales de construcción utilizados en el método de mampostería en Costa Rica
(2020) Gutiérrez Hernández, Ana María; Mora Jiménez, Enrique; Rodríguez Porras, José Alberto
Se desarrolla un estudio de resistencia al fuego de los materiales utilizados en la construcción mediante el método de mampostería de concreto. El enfoque es en bloques convencionales1 y bloques elaborados a partir de una mezcla de concreto con un 10% de desecho de material no reciclable. Para el desarrollo de la investigación se emplean equipos del Laboratorio de Protección Contra Incendios (LAPCI) de la Universidad de Costa Rica (UCR) y del laboratorio de la empresa PEDREGAL, para verificar las propiedades de resistencia de estos materiales antes y después de ser expuestos a las condiciones típicas de un evento de incendio. En el estudio se evalúan las propiedades de resistencia mecánica a la compresión, resistencia y comportamiento ante el fuego y caracterización de los gases generados durante la exposición al calor.
Comportamiento ante el fuego de sistemas de entrepisos usados típicamente en Costa Rica a partir de su caracterización termo-mecánica
(2015) Alpízar Chinchilla, Bryan; Ramos Brenes, Yeltsin; Sánchez Marín, Marlon; Correal Gómez, Luis Guillermo
Desarrollo de un sistema Airbag para motociclistas a bajo costo
(2022) Chacón León, Juan José; Chaves Arbaiza, Israel
Este trabajo consiste en el diseño y construcción de un chaleco airbag como accesorio de seguridad para motociclistas en Costa Rica. Basados en dispositivos similares disponibles en el mercado mundial se diseñó un chaleco airbag que sirva para proveer a los motociclistas con una protección ante un impacto en la carretera. Este chaleco debe de cumplir con los requerimientos de seguridad para proteger al motociclista al mismo tiempo que puede ser accesible a un precio cómodo para la población costarricense que se transporta en motocicleta. Inicialmente, se realizó una investigación para determinar los componentes que debe de llevar el chaleco airbag para cumplir con su función. Luego, se identificó un mecanismo para probar si el diseño planteado cumple con los parámetros de seguridad necesarios. Luego, se trabajó en el diseño del chaleco utilizan- do software de CAD y CAE. Al final se incluyó un estudio económico del chaleco para determinar si este es rentable y podría ser comercializado en el país a un bajo costo. El chaleco diseñado incluye una sección exterior que corresponde a la tela y el recubrimiento. Este debe ser resistente la abrasión y otros esfuerzos. El chaleco incluye una sección neumática, que corresponde al mecanismo por el cual el chaleco se infla y distribuye el gas dentro para proteger al motociclista en el caso de un impacto. Por último, el chaleco tiene una sección electrónica, ésta corresponde al mecanismo mediante el cual el chaleco debe de identificar cuando debe de inflar y enviar la señal para liberar el gas. Una vez diseñado el chaleco e identificados los componentes a utilizar se realizó el prototipo de el chaleco para determinar si este es posible de construir. Posterior a eso, se utilizó el diseño en un software CAE para analizar si el diseño del chaleco es suficiente para proteger al motociclista en caso de impactos. Para determina