Ingeniería Mecánica

Título

Descripción

Requisito

Mecanización Agrícola

Profesor: Alexander Díaz Arias

alexdiaza @utp.edu.co

La transformación de productos procedentes de la agricultura, actividad forestal y la pesca, mediante la incorporación al proceso productivo de equipos, máquinas y herramientas se denomina Agroindustria. El término  mecanización se utiliza para fundamentar y describir las herramientas, instrumentos y maquinaria aplicada a la mejora de la productividad de los procesos agroindustriales. La mecanización  comprende la provisión y uso de todas las formas y fuentes de energía para la asistencia a la agricultura

Actividades a realizar:

Participación en proyectos de  investigación teórico experimental en el área de diseño y construcción de herramientas, instrumentos y máquinas utilizadas en la transformación de productos agroindustriales.

•Diseño y construcción de máquinas agrícolas

•Diseño y construcción de herramientas agrícolas

•Determinación de propiedades mecánicas de productos agroindustriales

Ninguno

Comparación de metodologías de diseño de árboles de transmisión de potencia

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

En este proyecto, se harán cálculos de diseño (estáticos, de fatiga, etc) en un árbol de transmisión de potencia de un reductor real, usando varias formas de modelar el árbol, para luego analizar las diferencias en los resultados. Las tareas a realizar son: (1) Desarmar el reductor y tomar las medidas del árbol y de los elementos que se montan sobre él. (2) Hacer una revisión de la literatura. (3) Modelar el árbol de 2 a 4 formas diferentes y, para éstas, hacer los cálculos analíticos y las simulaciones en un software de elementos finitos. (4) Analizar los resultados y obtener las conclusiones y recomendaciones.

Actividades a realizar:

Pueden tenerse varios trabajos de grado en esta investigación, ya que cada estudiante puede modelar el árbol de maneras diferentes

Haber cursado o estar cursando el curso de Fundamentos de Diseño Mecánico

Caracterización de válvulas de control neumáticas

Profesor: Francisco Javier Henao

frajahec@utp.edu.co

Se busca seleccionar algunas válvulas neumáticas de acuerdo con su clasificación según su función, dentro de estas están: válvulas de presión, válvulas de caudal, válvulas de vías. Con la selección, se avanza su caracterización.

Es muy importante tener las curvas características de las válvulas para efectos de control de procesos ya que no se encuentran muy fácilmente  en la literatura.

Actividades a realizar:

Se debe realizar una revisión profunda de la literatura disponible.

Montajes especiales utilizando las válvulas seleccionadas.

Montajes especiales para realizar la caracterización.

Toma de datos (aquí se debe utilizar alguna técnica para que los datos queden almacenados en algún software).

Selección de sensores.

Actuadores electromecánicos

Instrumentación y control

Automatización

Dynamic model of cup brushes for surface finishing operations and for cleaning fouling-release coatings

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

El proyecto consiste en modificar (actualizar) un modelo dinámico de elementos finitos existente, desarrollado en el sofware ANSYS, y aplicarlo a cepillos industriales en forma de copa.

Actividades a realizar:

1) Realizar una revisión de la literatura

2) Modificar (actualizar) un modelo dinámico de elementos finitos de un cepillo lateral para barrido de calles, desarrollado en el software ANSYS

3) Aplicar el modelo a cepillos de copa para operaciones de acabado de superficies y para limpiar recubrimientos de liberación de incrustaciones

4) Comparar los resultados con los disponibles en la literatura (correspondientes a modelos estáticos), y concluir con base en esta comparación si un modelo estático es suficiente o si el modelo dinámico suministra mejores resultados

5) Escribir la tesis y un artículo

Es conveniente, aunque no imprescindible, tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura

Desarrollo e implementación de una herramienta computacional para la síntesis de levas

Profesor: Luz Adriana Mejía

adriamec@utp.edu.co

Como son muy pocas las herramientas desarrolladas para la síntesis de mecanismos planos, el presente proyecto está encaminado a desarrollar e implementar una herramienta computacional para la síntesis de levas

Actividades a realizar:

•Determinar los modelos matemáticos para diferentes casos de síntesis de leva.

•Elaborar algoritmos de resolución numérica a partir de los modelos matemáticos obtenidos.

•Crear una interfaz gráfica de usuario para ingreso de requerimientos, tipo de síntesis y simulación de los mecanismos sintetizados.

•Realizar pruebas comparativas de los resultados obtenidos.

•Realizar un tutorial de la herramienta computacional.

Síntesis de mecanismos

Aspects of short crack fatigue propagation

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

La mecánica de fractura elástica lineal (LEFM) estudia elementos agrietados y aplica para grietas largas, ya que en las grietas cortas el tamaño de la zona plástica es del mismo orden de magnitud que la longitud de la grieta o, en otras palabras, la grieta incluso está embebida en la zona plástica. En este trabajo se pretende revisar los aspectos que deben tenerse en cuenta para modelado del crecimiento de grietas cortas

Actividades a realizar

1) Realizar una revisión crítica y suficiente de la literatura

2) Organizar los aspectos y criterios a tener en cuenta para modelar crecimiento de grietas cortas

3) Escribir la monografía (el trabajo de grado) y un artículo

Es conveniente tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura

Correlación entre la temperatura de los gases de escape y la temperatura del ducto de escape de un motor de combustión interna

Profesor: Carlos A. Romero

cromero@utp.edu.co

Correlación entre la temperatura de los gases de escape y la temperatura del ducto de escape de un motor a gasolina refrigerado por agua, proponiendo una metodología para tal propósito. Las temperaturas se medirán a lo largo del ducto de escape del motor operando éste bajo una combinación de cargas y revoluciones representativas de su modo de explotación y las mediciones, junto con la caracterización geométrica del sistema de escape servirán para caracterizar la transferencia de calor en este sistema.

Actividades a realizar

El estudiante deberá familiarizarse con la composición de los motores de combustión interna y las técnicas de medición de temperaturas, así como con la operación del banco de ensayos y la instrumentación disponible en el Laboratorio para este proyecto. El banco de ensayos se encuentra instrumentado y el estudiante deberá elaborar una metodología para la realización de las mediciones y el procesamiento de la información obtenida.

Se demanda actitud experimental y deseos de trabajar por parte del estudiante. El estudiante deberá haber cursado las asignaturas: Física 3, Termodinámica y Mecánica de Fluidos.

A discussion on the criteria and laws for crack propagation direction, orientation, or rate

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

Este trabajo consiste en una revisión crítica de los criterios y leyes para determinar la dirección, orientación y tasa de crecimiento de grietas de fatiga, para descubrir cuáles son los más apropiados para cada caso

Actividades a realizar:

1) Realizar una revisión crítica y suficiente de la literatura

2) Determinar qué criterios y leyes son apropiados para diferentes casos

3) Escribir la revisión (el trabajo de grado) y un artículo

Es conveniente tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura

Medición y caracterización del ruido generado por un motor de combustión interna bajo diferentes puntos de operación

Profesor: Carlos A. Romero

cromero@utp.edu.co

Se propone realizar el diagnóstico y caracterización de las fuentes de ruido en un motor Diésel monocilíndrico de inyección directa refrigerado por aire, proponiendo una metodología para tal propósito y observando la norma ISO-3745. El ruido se mide a la distancia de 1 metro en cinco de las seis caras del motor operando éste bajo una combinación de cargas y revoluciones representativas de su modo de explotación. El ruido se relacionará con los niveles de presión y vibraciones ya medidos en el banco de ensayos del Laboratorio de Motores de Combustión en proyectos actuales. Como resultado del proyecto, se espera obtener un mapa de presión sobre las caras de la medición y la relación entre el ruido y las fuentes del mismo en el motor, en frecuencia e intensidad.

Actividades a realizar

El trabajo se realizará sobre un banco motor-freno ya instalado e instrumentado en el Laboratorio; la variable adicional que el estudiante procesará es el ruido y para esto instalará un micrófono en 16 posiciones de una malla ubicada a un metro de distancia de cada cara del motor. Deberá levantar este mapa acústico. Para realizar el trabajo, el estudiante deberá familiarizarse con los conceptos fundamentales de acústica para realizar las pruebas, así como para procesar, analizar y procesar la información obtenida. Se requiere actitud del estudiante para elaborar la metodología y sistematizar los ensayos

Es importante la voluntad de trabajo del estudiante y su vocación profesional. El estudiante deberá haber cursado las asignaturas: Física 3, Dinámica, Mecánica de Fluidos.

Modelado biomecánico del cuerpo humano

Profesor: Luz Adriana Mejía

adriamec@utp.edu.co

Desarrollar un modelo musculo-esqueleto de diferentes partes del cuerpo (miembros inferiores y miembros superiores). Para ello el estudiante deberá analizar los diferentes modelos musculo-esqueleto propuestos en la literatura e implementar alguno de ellos en el modelado de un miembro corporal. Establecer restricciones de movimiento propias del conjunto móvil y estimar fuerzas musculares en la ejecución de dichos movimientos.

Teoría de máquinas y mecanismos

On the criteria and laws for defining an “initial” crack size for fatigue crack propagation in fretting fatigue

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

Este trabajo consiste en una revisión crítica de los criterios y leyes para definir el tamaño de grieta que divide las etapas de iniciación de propagación de grietas de fatiga para el caso de fatiga por ludimiento.

Actividades a realizar:

1) Realizar una revisión crítica y suficiente de la literatura

2) Comparar críticamente los diferentes criterios y concluir

3) Escribir la monografía (el trabajo de grado) y un artículo

Es conveniente tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura

Banco de pruebas neumático para la medición de variables

Profesor: Francisco Javier Henao

frajahec@utp.edu.co

Se plantea el diseño y construcción de un banco de pruebas neumático donde se puedan medir variables como: velocidad en actuadores, cambios de presión en las cámaras de los actuadores, caudal de entrada y salida de los actuadores entre otras.

Estas variables se estudian en los cursos regulares con una idea parcial de su significado. El propósito de éste proyecto es acercar al estudiante al descubrimiento del verdadero funcionamiento de sistemas neumáticos a nivel de ingeniería para que pueda ser competitivo al momento de egresar y laborar en algún sector industrial

Actividades a realizar:

Revisar la literatura relacionada con el tema.

Diseñar el montaje del banco de pruebas.

Aplicar un sistema de adquisición de datos de cualquier tipo.

Medir variables con la instrumentación adecuada.

Construcción del banco de pruebas utilizando algunos materiales disponibles en el Laboratorio de Sistemas Dinámicos de la Facultad de Ingeniería Mecánica

Actuadores electromecánicos

Instrumentación y control

Automatización

Predicción del caudal inyectado en un motor Diésel a partir de la presión medida a la entrada del inyector

Profesor: Carlos A. Romero

cromero@utp.edu.co

Este proyecto busca resolver la siguiente pregunta de investigación:

¿Puede desarrollarse un sistema para la identificación de las características de un sistema de inyección relativas a la variación temporal del gasto (tasa de inyección) y las características del chorro Diésel? ¿Cómo se relacionan los procesos de inyección (variación de la presión y caudal en el tiempo) con la composición y parámetros del sistema de inyección y con la composición de los combustibles?

Actividades a realizar

En un banco de inyección con bomba lineal accionada por motor eléctrico, el estudiante deberá insertar una tubería larga modificada para instalar un sensor de presión entre la bomba y el inyector antes de éste. Operando el variador de velocidad, el estudiante medirá los tiempos y presiones de inyección para luego, junto con las características aportadas, procesar los caudales inyectados para cada régimen y con cinco tipos de combustibles (mezclas diésel y biodiesel).

Deseos de trabajar en práctica experimental, gusto por el conocimiento de los sistemas fluídicos. El estudiante deberá haber cursado las asignaturas Matemáticas 3, Dinámica y Mecánica de fluidos.

Correlación experimental entre las propiedades inerciales de un motor de combustión y sus vibraciones mecánicas a partir de mediciones realizadas en banco

Profesor: Carlos A. Romero

cromero@utp.edu.co

Las masas alternativas del motor generan vibraciones relacionadas con las masas del pistón y la biela, con frecuencias y magnitudes proporcionales a las revoluciones, entre otros factores. Es el objetivo del proyecto medir las masas e inercias del mecanismo manivela deslizador de un motor monocilíndrico y relacionar las fuerzas de inercia obtenidas analíticamente con las vibraciones medidas en varios puntos del motor operando bajo diferentes revoluciones.

Actividades a realizar

El estudiante deberá familiarizarse con la dinámica del mecanismo manivela deslizador, medir las masas de los componentes de este sistema, calcular las fuerzas, momentos de inercia, los planos de ubicación y acción de éstos. Experimentalmente el estudiante deberá instalar acelerómetros en diferentes posiciones contiguas al pistón y a los apoyos del cigüeñal y medir y procesar las vibraciones para diferentes revoluciones del motor. Las mediciones permitirán precisar el modelo numérico desarrollado.

El estudiante deberá tener gusto por el trabajo experimental y por la Dinámica. Deberá haber cursado las asignaturas Dinámica y Teoría de máquinas y mecanismos

Dynamic model of circular brushes for deburring and rust removal

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

El proyecto consiste en modificar (actualizar) un modelo dinámico de elementos finitos existente, desarrollado en el software ANSYS, y aplicarlo a cepillos industriales circulares.

Actividades a realizar:

1) Realizar una revisión de la literatura

2) Modificar (actualizar) un modelo dinámico de elementos finitos de un cepillo lateral para barrido de calles, desarrollado en el software ANSYS

3) Aplicar el modelo a un cepillo circular para desbarbado y eliminación de óxido

4) Comparar los resultados con los disponibles en la literatura (correspondientes a modelos estáticos), y concluir con base en esta comparación si un modelo estático es suficiente o si el modelo dinámico suministra mejores resultados

5) Escritura de la tesis y de un artículo

Es conveniente, aunque no imprescindible, tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura.

Síntesis de mecanismos por métodos probabilísticos

Profesor: Luz Adriana Mejía

adriamec@utp.edu.co

Una alternativa a la solución de las expresiones analíticas en la síntesis dimensional de mecanismos planos es la utilización de métodos probabilísticos, los cuales que van

evaluando soluciones en función de una cierta probabilidad. Estos métodos permiten alcanzar óptimos globales a partir de óptimos locales. Dentro de estos métodos se encuentran los algoritmos genéticos. En este trabajo se propone realizar la síntesis multiobjetivo de mecanismos planos utilizando algoritmos genéticos

Síntesis de mecanismos

Aspects of the modelling of contact, friction, and wear in fretting fatigue

Profesor: Libardo Vanegas Useche

lvanegas@utp.edu.co

La fatiga por ludimiento (fretting) es un proceso de falla paulatino debido a pequeños movimientos relativos entre dos elementos con ajuste forzado (por ejemplo, un engranaje y un eje). El proyecto consiste en realizar una revisión de la literatura sobre el tema de fatiga por ludimiento, en particular sobre el modelado con el método de elementos finitos del contacto, la fricción y el desgaste. Al finalizar, el estudiante debe desarrollar una monografía (escrito sobre la investigación realizada) y un artículo o ponencia. Se tiene previsto un pequeño incentivo económico para este proyecto.

Actividades por realizar:

– Review the subjet of fretting fatigue

– Review and analyse the modelling of contact, friction, and wear in fretting fatigue

– Write the degree work (trabajo de grado)

– Write a journal or conference paper

Haber cursado la asignatura Fundamentos de Diseño Mecánico y entender con facilidad literatura en inglés

Vibración ultrasónica en herramientas de corte convencionales

Profesor: Luis Carlos Flórez García

louis@utp.edu.co

El proyecto consiste en realizar modelos de mecanizado con herramientas vibrando bajo diferentes trayectos y velocidades

Actividades por realizar:

1) Realizar una revisión de la literatura

2) Realizar un modelo dinámico explicito de elementos finitos del mecanizado seleccionado en el software ANSYS

3) Aplicar el modelo a diferentes materiales y trayectos de herramienta.

4) Comparar los resultados con los disponibles en la literatura (correspondientes a modelos  dinámicos), y concluir con base en esta comparación el modelo dinámico suministra resultados confiables.

5) Escritura de la tesis y de un artículo

Es conveniente, aunque no imprescindible, tener un nivel B1 de inglés para la revisión de la literatura.

Un estudiante para cada tipo de mecanizado convencional.