1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Diseño de una máquina extrusora de rodillos para la fabricación de alimento comprimido para animales utilizando residuos vegetales, para una capacidad de 100 kg/h(2024) Mora Esquivel, Kenneth; Ramírez Segura, Yoel; Soto Ortega, Pablo ManuelSe realizó el diseño de una máquina extrusora de rodillos para fabricar alimento para animales para una capacidad de 100 kg/h. Con esta máquina se pueden utilizar los desechos de sistemas de producción agropecuaria y agroindustriales que tienen características nutricionales aptas para la alimentación de animales. Para esto se realizó una investigación previa que se utilizó como precedente de las bases teóricas del proyecto, así como una revisión de contenido audiovisual relacionado al tema, para su posterior estudio analítico, que definió el diseño final que se obtuvo. La máquina se compone del sistema de transmisión de potencia, sistema de extrusión, sistema de corte y sistema de alimentación de materia prima, todos diseñados en base a la información adquirida durante la investigación y los fundamentos teóricos de mecánica de materiales, mecánica de fluidos, y diseño de elementos de máquinas. El fundamento principal de este diseño se basa en la teoría de energía de deformación y el principio de Castigliano para el cálculo de la potencia requerida para llevar a cabo la extrusión, con este parámetro de potencia se diseñaron los elementos del sistema de extrusión y transmisión, y se seleccionó el motorreductor adecuado para el prototipo. Se generaron planos constructivos, lista de materiales, presupuesto, y finalmente un manual de operación y mantenimiento preventivo para facilitar la construcción y comprensión de funcionamiento al usuario final.Item Diseño de una máquina de fabricación de pastillas miniatura de dulce de caña molido(2023) Rodríguez Solano, Sergio; Serrano Sánchez, Anthony; Soto Urbina, RodolfoSe desarrolla el diseño de una máquina formadora de pastillas de dulce molido para la elaboración de agua dulce instantánea, con el objetivo de apoyar a la MYPYME ASO- DULCE. Esta es una asociación de productores de la caña de azúcar, clave del desarrollo económico de la zona donde se ubica, la Paz de San Ramón. El objetivo principal es generar un diseño de una máquina que le permita a ASODULCE incursionar en el mercado nacional costarricense con este nuevo producto. Para tal efecto, se inició por una caracterización del dulce molido, basado en experimentos de densidad, forma y capacidad de compactación. Esto permitió constatar la necesidad de realizar 4 procesos para obtener una pastilla de dulce íntegra y sólida: dosificación de dulce, compactación en molde, calentamiento y desmoldado. Seguidamente, se diseñaron los mecanismos necesarios para ejecutar cada etapa del proceso, a la vez que se validaron con simulaciones térmicas y mecánicas. Para la dosificación, compactación y el desmoldado se diseñó un molde con pistones neumáticos y un vibrador, el cual carga una cavidad con dulce y luego genera la forma adecuada por medio de fuerza directa. Para el caso del calentamiento, se generó en el molde una cavidad para albergar una resistencia, la cual se encarga de secar el producto. Además, se realizó un experimento de calentado de pastillas en un prototipo parcial del molde, lo que validó el proceso propuesto y la consistencia del producto deseado. Finalmente, se cotizó la construcción de la máquina con proveedores de equipo neumático, electrónico y un taller de precisiónItem Diseño de un equipo de corte automatizado en el proceso de manufactura de un dispositivo médico(2023) Quirós Usaga, Juan Diego; Bolaños Burbano de Lara, DanielItem Diseño de una plataforma acuática para el lanzamiento de cohetes de alta potencia dentro del territorio costarricense cumpliendo los requerimientos de seguridad(2023) Dittel Meza, Angely Selenia; Rodríguez Vargas, Stephanie; De Lemos Medina, LeonoraSe presenta el Trabajo Final de Graduación que consiste en el diseño de una plataforma acuática para lanzamiento de cohetes de alta potencia. Los cohetes que serían lanzados son los que se operen con motores tipo H, I y J, estos requieren una distancia desde 0,5 km hasta 1,6 km de diámetro de seguridad. Se seleccionó la zona marítima de Golfito como lugar de lanzamiento, dado que cuenta con las características apropiadas en términos del espacio requerido y condiciones climáticas. Respecto a la estabilidad inicial, la altura metacéntrica de la plataforma es positiva en los planos de interés, por lo que se considera estable en ángulos de inclinación pequeños. Además, el momento restaurador tiene un máximo de 5 500 Nm y 6000 Nm en el plano longitudinal y lateral respectivamente. Este dato corresponde al momento escorante máximo permisible, que se puede aplicar de forma constante a la plataforma, para mantener la estabilidad en ángulos grandes de inclinación. Además, se realizó un prototipo a escala reducida para obtener datos del amortiguamiento del diseño de casco tipo pontoon seleccionado y poder valorar el comportamiento hidrodinámico de la plataforma con el fin de verificar el cumplimiento de los requerimientos de seguridad. A partir de modelo hidrodinámico, se obtuvo una frecuencia natural de 7,4 ra- d/s, factor de amortiguamiento de 0,43 y momento de amortiguamiento de 5 268,7 kg/m4 para el plano longitudinal y 5 466,7 kg/m4 para el plano transversal. Las oscilaciones de la inclinación de la plataforma modeladas a partir de los datos de olas regulares para oleaje promedio no superan los 5° y en las condiciones de oleaje por efecto del viento, se alcanzan 12° de inclinación, por tanto, se cumplieron los requisitos de seguridad establecidos en la normativa. El diseño final de la plataforma junto con la lanzadera tiene una masa total de 503 kg. Se propone utilizar como material…Item Diseño de un prototipo de robótica suave, para uso en misiones de rescate, con superficie texturadas bioinspiradas en el callo nupcial de la Lithobates vibicarius(2023) Abarca Jiménez, María Fernanda; Cavallini Solano, HenniaEste proyecto desarrolló un robot suave llamado Bö¿tsbö¿ts klö¿, utilizando las palabras bribri ¿pegajoso¿ y ¿pata¿, con una superficie texturada inspirada en el callo nupcial de la Lithobates vibicarius. Su diseño considera el acceso a sitios difíciles de alcanzar y su posible uso como herramienta para equipos de rescate en escenarios de emergencia. Más bioinspiración es usada en el diseño del cuerpo del Bö¿tsbö¿ts klö¿, su sistema neumático y, su sistema de humectación. El cuerpo y el sistema neumático se integraron exitosamente, logrando la capacidad motora del robot. Por otro lado, pese a haber inconvenientes en el sistema de humectación, el proyecto asentó las bases para desarrollar un sistema funcional de segregación de la mucosa. El prototipo es capaz de deformarse en respuesta a cambios en la presión, teniendo un desplazamiento angular de 35o cuando se bombean 0.00081 m3 de aire. Se probó su capacidad de adhesión a superficies, resultando en que puede adherirse al vidrio hasta un ángulo de 47o. El Bö¿tsbö¿ts klö¿ soporta un esfuerzo de adhesión máximo de 5939.40 Pa, con un esfuerzo cortante de 4333.33 Pa y un esfuerzo de tensión de 4060.61 Pa. Una celda bioinspirada y una agrupación celular son diseñadas paralelamente con los moldes necesarios para la fabricación del robot texturado. El proyecto diseñó y prototipó exitosamente una superficie textural bioinspirada, la cual resultó generalmente satisfactoria, a pesar de tener algunas imperfecciones. Adicionalmente, se desarrolló una metodología para la generación de prototipos biotexturados. Además, se caracterizaron tres disoluciones de linaza a diferentes proporciones, las cuales se compararon con la mucosa segregada por las ranas para determinar el fluido más apto para asemejar la mucosa. También, se destaca el uso específico de las capacidades de adhesión estudiadas de la Lithobates vibicarius para el diseño de biotexturas con alta...Item Diseño y optimización de parámetros de un sistema de producción de micro-nanoburbujas de ozono para aplicación en riego agrícola(2021) Hormaza Padilla, Pablo José de la; Chaves Arbaiza, IsraelEl presente proyecto consistió en el diseño, selección de equipos y componentes, construcción, y determinación de la presión de operación óptima de un sistema que permite producir una disolución de micro-nanoburbujas de ozono en agua, aplicable a tratamientos de riego experimental a mediana escala en fincas agrícolas. Para esto se diseñó y construyó primeramente un sistema de tipo producto mínimo viable con diferentes máquinas readaptadas; disponibles comercialmente para otros fines. Este sistema permitió la exploración de los parámetros de funcionamiento, características de la disolución en sí, y también la familiarización con los componentes necesarios para este tipo de sistema. Seguidamente, se determinó la mejor presión de operación para el sistema, mediante pruebas comparativas simples entre dos diferentes presiones y un análisis estadístico de los datos obtenidos. No se observó ninguna diferencia significativa entre las variables medidas, por lo que se optó por la menor de las dos. Terminadas estas pruebas, se realizaron giras en campo para evaluar el desempeño del sistema y las características requeridas en una máquina de agua ozonificada especializada para el riego agrícola. Se diseñó y ensambló un segundo prototipo, priorizando algunas de estas características, dado el presupuesto limitado. El proyecto concluyó con la creación de un diseño original y compacto, es decir, con todos los componentes en una sola carcasa, de un sistema funcional con capacidad para ozonificar hasta 1000 litros de agua a 5 partes por millón en aproximadamente 30 minutos. Además, el prototipo se logró automatizar exitosamente, de forma que el usuario debe activar solamente un botón para iniciar el proceso, y se apaga de forma independiente al alcanzar la concentración deseadaItem Diseño de una articulación de hombro para exoesqueleto por medio de mecanismos flexibles(2023) Arroyo Montes de Oca, Pablo Andrés; Monge Gapper, Juan GabrielEl presente proyecto propone un sistema de fuerza para un exoesqueleto pasivo de uso industrial contra lesiones de hombro por fatiga en actividades livianas sobre el nivel de la cabeza. Se especifica un mecanismo de fuerza constante por elementos flexibles en acero 4130 para obtener una fuerza uniforme independiente de la posición del brazo, junto con un sistema de cinco poleas con radio variable y cuerda sintética de polietileno de ultra alta densidad para regular la fuerza brindada al usuario. Adicionalmente, se presenta el proceso iterativo creado para aplicar las ecuaciones de diseño en elementos flexibles de forma que se pueda obtener un mecanismo de fuerza constante para altas cargas y se estima el costo para la producción de un prototipo del diseño final.Item Diseño de una caminadora acuática para el Área de Atención Fisioterapéutica Canina del Hospital de Especies Menores y Silvestres de la Universidad Nacional(2020) Araya Arana, Alvaro; Badilla Montes, Bryan; Fernández Camacho, Erick; Scaglioni Solano, PietroEl tratamiento de patologías neuromusculoesqueléticas se puede mejorar con la utilización de elementos de apoyo que eviten que el animal recargue todo su peso sobre las zonas con problemas. El agua realiza un efecto boyante sobre el animal produciendo una reducción de la carga soportada por sus extremidades. Las caminadoras acuáticas permiten realizar ejercicios como caminar y correr en un ambiente rodeado por agua, produciendo un efecto boyante sobre el animal. Para ello el presente trabajo contiene el diseño y selección de los elementos necesarios para la construcción de un prototipo de una caminadora acuática. Se realiza el diseño para el Hospital de Especies Menores y Silvestres de la Universidad Nacional. Finalmente, se dan esquemas de construcción de la caminadora acuática y las recomendaciones para futuros diseños.Item Diseño de una máquina automatizada de corte por plasma para elementos tubulares circulares(2019) Alfaro Martínez, Mauricio Antonio; Guevara Francesa, Giampier; Villarevia Umaña, Joseph Rafael; Rapso Brenes, Luis ArturoEste proyecto consistió en diseñar una máquina CNC de corte por plasma para trabajar con tubos metálicos circulares de una forma automatizada. La máquina será capaz de cortar tubos metálicos con diámetros de entre 25,4 mm (1 pulgada diámetro nominal) y 219,1 mm (8 pulgadas diámetro nominal) de no más de 6 m de longitud; esta es la frontera de diseño para el dimensionado de la estructura, los mecanismos y demás componentes que conforman la máquina. Realizar cortes con antorchas de plasma representa un gran riesgo si se elaboran los trabajos manualmente. Al emplear una máquina automatizada es posible hacer los cortes de una forma más segura y eficiente. Se investigó acerca de los sistemas existentes en la actualidad y mediante un programa computacional de diseño mecánico fue posible crear un modelo eficiente, robusto, de fácil operación y sobre todo económico que cumpla con todas las especificaciones establecidas. A través de simulaciones de análisis de carga y esfuerzos sobre algunos elementos críticos de la máquina, fue posible comprobar su buen funcionamiento y diseño.Item Diseño mecánico de proceso de ensamblaje de mini-electrodo por micro-soldadura para catéter de mapeo intracardiaco(2017) Calvo Briceño, Jorge Alonso; Rapso Brenes, Luis Arturo; Quirós Fonseca, Luis Alonso; Masís Romero, AntonyEn busca de satisfacer la necesidad de una empresa de dispositivos médicos, de reducir costos de materiales proveídos por suplidores externos, se elabora una propuesta de proceso de ensamblaje por micro soldadura de un mini electrodo con un cable de señal utilizado en uno de los catéteres de su catálogo en electrofisiología. A partir del conocimiento de los requerimientos que debe cumplir el ensamble del mini electrodo con el cable de señal, y de un equipo de soldadura por resistencia seleccionado previamente por la empresa, se lleva a cabo una serie de iteraciones de diseños de elementos de soldadura y herramientas auxiliares para llevar a cabo una unión del cable de señal de 0,1016 milímetros de diámetro dentro de la cavidad del mini electrodo de 0,4064 milímetros de diámetro y 0,1016 milímetros de profundidad. Se lleva a cabo el diseño de electrodos de soldadura y herramientas de sujeción, localización y ajuste de los materiales a ensamblar para poder llevar a cabo la unión. Se propone además, una secuencia de operaciones de instalación, ejecución y mantenimiento del sistema de soldadura de acuerdo al diseño propuesto. Finalmente, se realiza un análisis de factibilidad económica en el cual se comprueba capacidad de obtener ahorros operativos de al menos $100,000 mediante la propuesta de ensamblaje por micro soldadura por resistencia.
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