Envíos recientes

Análisis de prefactibilidad técnica y económica para un sistema hibrido de energía renovable para la sede P

Solis Chaves, Juan Sebastián | 2021

En este trabajo, los sistemas de Energía Renovable del programa System Advisor Model -SAM, permiten configurar los diferentes parámetros de los sistemas de generación basados en fuentes renovables y afinar las diferentes simulaciones hasta conseguir un resultado muy cercano a la realidad, haciendo posible vincular información real (como curvas de carga, cantidad de recurso renovable disponible y precio de los componentes, como mínimo) que ayuden con el cálculo de la energía generada por el Proyecto, para el primer año y los 25 subsiguientes, así como los costos asociados a ´el (costo de paneles solares, generadores eólicos, instalación, mano de obra, etc), además de los ahorros generados tanto en energía como en dinero (dejado de pagar a la empresa de energía) e información relacionada con la amortización de la deuda. El primer proyecto es llamado SFV Bta Comercial que simula el sistema fotovoltaico de la sede P, considerando las siguientes características, a saber: “Ubicación y Recurso”, “Modulo, Inversor”, “Diseño del Sistema, “Tiempo de Vida”, “Almacenamiento en Baterías”, “Costos del Sistema, Parámetros Financieros, Incentivos, Tarifas de Electricidad y Carga Eléctrica. El segundo proyecto simulado, dentro del mismo archivo de SAM para la sede P de la ECCI, es llamado WES Bta Comercial y simula un parque eólico para emplazar en la terraza del edificio. En ´el se encuentran los menús del “Recurso eólico”, el “Diseño de la Turbina” y del” Parque Eólico”, la estimación del “Tiempo de Vida” y los “Costos del Sistema”, además de los “Parámetros Financieros”, los “Incentivos Fiscales”, las “Tarifas de Electricidad” y nuevamente, la Carga Eléctrica. Adicionalmente se considera un sistema de almacenamiento de baterías, para completar la configuración del sistema híbrido. Este proyecto se enfoca en explicar con claridad los ´ítem técnicos y económicos de la Simulación para conseguir dar respuesta a la prefactibilidad de un proyecto como este.

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Caracterización Microestructural del Recubrimiento CrTiAlSiN Depositado Sobre Metal Duro K20 Mediante Sistema de Cosputtering.

Ardila, Luis Carlos | 2020-11-23

En el presente trabajo de grado se estudió el efecto de la adición de silicio en el recubrimiento TiAlCrN a partir de la caracterización microestructural, propiedades mecánicas y desgaste de este depositado sobre sustrato de metal duro K20. Para la obtención de estas películas delgadas se empleó la técnica de deposición en fase vapor (PVD) con magnetrón desbalanceado (cosputtering), utilizando el equipo propiedad de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, que cuenta con dos magnetrones y dos fuentes, una de corriente alterna y otra con corriente continua. Las técnicas de caracterización empleadas durante este trabajo incluyen la microscopia electrónica de barrido (SEM), espectrometría dispersión de energía de rayos X (EDS) y difracción de rayos X (XRD), así como también la técnica de nanoindentación para medidas de dureza y un equipo de desgaste según la norma ASTM B611. Para estos últimos se adecuo mecánica y electrónicamente la máquina de ensayos de norma ASTM G65 existente en la Universidad ECCI, garantizando repetitividad en los ensayos en cada una de las dos normas. Asimismo, se modificó el equipo teniendo el análisis de películas delgadas, razón por la cual se modifica el peso de la masa por un valor de 1000 g con dimensiones de Ø127mm por una longitud de 10mm, obteniendo así una fuerza sobre la probeta de 37.2N. En cuanto al depósito, la variación en los parámetros llevó a obtener las mayores durezas con 170 V en la fuente RF del blanco de cromo y 270 V para la fuente DC del blanco de TiAl donde se dispusieron las piezas de silicio y una temperatura de 270 °C. A nivel microestructural se evidenció que la adición de silicio provocó aumento en el parámetro de red, disminución del tamaño de cristalito y aumento en dureza y módulo elásticos que son razonables debido a la incorporación de silicio en la red del TiAlCrN. El efecto del silicio sobre las propiedades antes descritas está asociado a la ley de Hall Petch debida al afino de grano; no obstante, en los recubrimientos dicha ley es aplicable siempre que se considere una fase matriz suficientemente dura sumado a intercaras finas que no produzcan ablandamiento. Sin embargo, es necesario evidenciar esto mediante microscopia electrónica de transmisión. Existe otra teoría, que en función de los resultados de este trabajo de grado cobra más validez y es la que relaciona el incremento en la dureza debido al refinamiento microestructural que produce el bloqueo de las bandas de deslizamiento por los límites de grano. El comportamiento a desgaste es otra propiedad importante a la hora de analizar la integridad de los recubrimientos y sustratos. En primer lugar, con el equipo de desgaste modificado para la norma ASTM B611 se realizaron medidas y validaciones de este a partir de ensayos sobre el sustrato (metal duro K20) las cuales mostraron alta reproducibilidad con promedio de pérdida de masa de 0.7826 g y varianza de 0.0857. Esto indica que el proceso es robusto viéndose poco afectado por factores externos de ruido. En segundo lugar, se realizaron medidas sobre el recubrimiento bajo las condiciones antes mencionadas. Los resultados de estas medidas muestran una relación directa entre la dureza, el módulo elástico y el desgaste. En este sentido, y como ya se discutió, el silicio genera reducción en el tamaño de cristalito aumentando la dureza y módulo elástico, provocando menores pérdidas de masa y volumen de material. Esto se demostró lo estableciendo las relaciones H/E y H3/E2 en donde su aumento está bien correlacionado con un mejor desempeño de estos materiales frente la resistencia al desgaste

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Diseño de un motor rotativo por expansión de vapor

Bayona Roa, Camilo Andrés | 2021

Spa. El proyecto planteado en este documento está enmarcado dentro del Grupo de Investigación de Aprovechamiento Tecnológico de Materiales y Energía, GIATME, de la Universidad ECCI y hace parte de un macro proyecto aprobado dentro de una convocatoria interna de la universidad, el cual busca contar con otra máquina térmica conectada a la planta térmica ECCI-1, en la que se puedan variar las condiciones de entrada y determinar el comportamiento del proceso ocurrido al interior del equipo. El objetivo general del proyecto es diseñar un motor que funciones por expansion volumétrica y evaluar la viabilidad para la fabricación, funcionamiento y ubicación del mismo para que funcione eficientemente bajo los parámetros de salida de la caldera ECCI–1 del laboratorio de máquinas térmicas de la sede J de la Universidad, para la cual se realiza: En primera instancia se realiza la evaluación de cada una de las tipologías existentes de motores rotativos que están en la capacidad de ser modificados para convertirlos de motores rotativos de combustión a motores rotativos de expansión volumétrica, que funcionen con el vapor de agua producido en la planta térmica de la universidad, empleando una matriz de Pugh para determinar la tipología del motor. Por otro lado, se caracteriza la calidad del vapor desde la salida de la caldera hasta antes de la turbina en la planta y así, por medio de la aplicación del modelo estadístico de diseño de experimentos (DOE) se evalúa la mejor ubicación del motor. Adicionalmente, el DOE también permite determinar qué tipos de plantas sirven como fuente primaria de alimentación para el motor. Cabe resaltar que el modelamiento matemático del motor se desarrolla a partir de la tipología seleccionada, por lo cual, se plantean las ecuaciones que gobiernan y describen todo el proceso ocurrido al interior del motor durante su funcionamiento. De este modo dicha información sirve para programar una herramienta computacional en MATLAB® que da solución a dichas ecuaciones asignando valores a las variables por medio de diferentes métodos numéricos mediante iteraciones en el software programado. Posterior a esto, se modela en CAD un prototipo a partir de los datos generados en la herramienta computacional, por medio de la aplicación de SOLID WORKS®, y así poder dimensionar el prototipo planteado y generar un paquete de planos del modelo desarrollado. Por último, se realiza un estudio de viabilidad técnico-económico del motor diseñado, evaluando si con las máquinas con las que cuenta la universidad se puede fabricar y el costo aproximado para la fabricación del mismo.

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Emplazamiento sustentable de sistemas de microgeneración eólica en Colombia desde la perspectiva del desarrollo sustentable.

Solís Chaves, Juan Sebastián, | 2020-12-09

Este documento está elaborado desde la perspectiva de la necesidad de contar en el país con un proyecto que revisara la metodología del emplazamiento óptimo de la microgeneracion eólica en Colombia, basándose no solo en el desarrollo económico, sino considerando la Sustentabilidad. Para ello fue importante considerar diferentes investigaciones hechas en países vecinos y que tienen como objetivo aprovechar la energía renovable desde un panorama de la Sustentabilidad de la producción energética. Por esta razón, este trabajo de investigación está alineado bajo los pilares de la Sustentabilidad Fuerte, basándose para ello en los tres ejes o esferas: El Ambiental, el Económico y el Social. Estos ejes fueron decisivos para determinar la importancia relativa de cada uno de los factores considerados en el método multicriterio desarrollado. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, el proyecto recolecta información geográfica (también llamados Planos de Información) para la creación de tres escenarios de estudio cubriendo los ejes de la sustentabilidad, con base en los siguientes factores de decisión: El Nivel de Desarrollo municipal, las Zonas no interconectadas, el Nivel Energético Municipal, los Parques Naturales Nacionales, velocidad promedio del viento a 50 m de altura y la división política de Colombia a nivel municipal. Teniendo como referente el valor contemplado en Colombia como microgeneracion de energía que hace referencia a máximo de 20MW. El primer Escenario usa como insumo para la determinación de los pesos relativos de los planos de información, una serie de encuestas realizadas a la comunidad Universitaria de la ECCI. El segundo Escenario de desarrollo sustentable que se enfoca en el aprovechamiento del recurso eólico de una manera responsable cuidando del medio ambiente y priorizando el eje social. El tercer escenario de liberalismo económico prioriza el interés económico restándole importancia al impacto ambiental o el beneficio social que un sistema de generación renovable traería a las Comunidades de regiones apartadas, como lo son las que pertenecen a las ZNI. Después de tener toda esta información compilada, se aplicó el método o modelo estadístico de jerarquización analítica (AHP) y el método o modelo estadístico de combinación lineal ponderada (WLC); usando para su implementación y análisis el software libre QGIS. El resultado de estas metodologías son tres mapas de emplazamiento para proyectos de microgeneración eólica, mapas que señalan los municipios más idóneos para la aplicación de proyectos de aprovechamiento de energía eólica, para los tres escenarios considerados.

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Emplazamiento sustentable de sistemas de microgeneración solar fotovoltaica en Colombia

Solís Chaves, Juan Sebastián | 2020

Dada la necesidad de realizar un proyecto que permita dar respuesta a la búsqueda del posible emplazamiento de sistemas de micro-generación solar fotovoltaica (SFV) desde el enfoque del Desarrollo Sustentable en Colombia, es que se propone este trabajo de tesis de maestría. En él se detalla la forma para identificar los municipios de Colombia idóneos para dichas instalaciones. Por medio de un Software libre para el procesamiento de Información Geográfica -QGIS en este caso-, a la aplicación de encuestas y a la utilización de métodos estadísticos multivariados, se logra establecer un valor de idoneidad, para cada municipio colombiano. Estos emplazamientos más aptos, serán escogidos para instalar sistemas de micro generación de energía, basados en un recurso renovable -como la radiación solar- y aprovechados por la comunidad beneficiada desde la perspectiva del Desarrollo Sustentable. Los municipios identificados como idóneos, se establecieron considerando los tres Ejes o Pilares de la Sustentabilidad, los cuales abarcan aspectos Sociales, Económicos y Ambientales. Así, se tuvo en cuenta, Sistemas de Información Geográfica Oficiales sobre los Parques Naturales Nacionales, la presencia o no de redes de distribución de Energía física a Eléctrica, el índice de Desarrollo Humano etc., en conjunto con la Radiación Solar Multianual, considerada como recurso renovable dentro del eje ambiental. Esto permite responder sustentándose en un procesamiento estadístico multivariado, cuáles serían los municipios idóneos para el emplazamiento de Sistemas de Micro-Generación SFV en Colombia. Brindando, además, una alternativa de decisión que pueda ser usada en emprendimientos privados y en Programas Nacionales de Energización con fuentes renovables. La metodología y la simulación implementada en esta Tesis puede llegar a ser considerada, como una alternativa válida en el análisis de pre factibilidad para este tipo de proyectos energéticos. Este proyecto, por tanto, incluye la identificación de los mapas de Información que estén acordes a los Ejes de la Sustentabilidad, para luego aplicar el Análisis Estadístico Multivariado y obtener as un Plano de Idoneidad, que brinde la lista de municipios idóneos para estos emplazamientos. Para comparar los resultados, se consideraron tres escenarios posibles, con los que se probará el método de cálculo de la idoneidad: El primero de ellos, considera encuestas realizadas a la Comunidad ECCI; el segundo, otorga una importancia relativa mayor al Desarrollo Sostenible, y en el tercero de ellos, se prioriza el aspecto Económico, sobre los otros dos ejes sustentables. Finalmente se presentan las conclusiones obtenidas a partir de los mapas y tablas de estos escenarios.

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Evaluación de los impactos generados por mantenimiento y su optimización a partir del modelo de economía circular, enfocado en plantas de producción de bebidas UHT (Ultra High Temperature)

Benitez Roa, Yeison | 2020-11-30

During the development of this degree work, the impacts generated by maintenance tasks and their optimization were evaluated based on the circular economy model focused on UHT beverage production plants. A compilation and analysis of data regarding the consumption of electrical energy, handling of post-maintenance parts, classification and disposal of waste was carried out; Similarly, the need to develop a methodology that incorporates the circular economy in the maintenance model used in this type of industry was evidenced. This methodology uses IoT equipment for the measurement, storage and processing of data regarding vibrations, electrical energy and thermography; using Machine Learning algorithms in order to obtain predictive analysis of the machines and determine the right moment to make interventions by the maintenance area. Currently, maintenance models in UHT beverage production plants are based on preventive, predictive and corrective actions. By applying the circular maintenance methodology, it is possible to reduce corrective actions and environmental impact through savings in electrical energy consumption, prolonging the useful life of parts, increasing the availability of equipment and reusing waste in other industries.

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Modelo de gestión para la cadena de suministro para la Corporación de la Industria Aeronáutica Colombiana CIAC S.A

Martínez Agredo, German Rodrigo | 2020-12-07

El presente modelo de gestión surge como resultado del análisis holístico, exploratorio y descriptivo realizado en los procesos de la cadena de suministro de la Corporación de la Industria Aeronáutica Colombiana – CIAC S.A. que actualmente se desarrollan para atender la demanda de bienes y servicios de sus clientes. Se identificaron los detractores y las discontinuidades en los flujos físicos, de recursos e información que afectan o podrían llegar a afectar el adecuado desarrollo del plan estratégico de la Corporación, así como de su propia ventaja competitiva . Para lograrlo se aplicó la metodología de observación descriptiva y explicativa consistente en entrevistas, muestreos, análisis estadísticos, interpretación y comprensión de las caracterizaciones de procesos, análisis de desempeño y su grado de integración con el fin de identificar la coherencia entre la estrategia competitiva de la CIAC S.A. y la estrategia actual de su cadena de suministro. Para asegurar un óptimo entendimiento y comprensión del funcionamiento de la cadena de suministro de la CIAC S.A. se aplicaron herramientas de análisis y diagnóstico por fases las cuales incluyeron la planeación estratégica, las operaciones, la comercialización, el manejo financiero, los sistemas de información utilizados, el talento humano disponible, la gestión ambiental y de calidad. Con el fin de determinar si el funcionamiento de las mismas se encontraban alineadas con las expectativas y necesidades reales de sus stakeholders y acorde a las tendencias de la industria en que se desenvuelve la corporación. Los hallazgos se organizaron en un modelo de gestión a través del cual se describen las etapas clave a implementar por la CIAC S.A., con respecto a su cadena de suministro. La primera etapa del modelo denominada “Fundamental” es la que hace referencia a las tres fases claves de decisión que la Corporación necesitará implementar dentro del marco de ajuste estratégico requerido, una segunda etapa denominada “Transversal” que abarca los tres procesos macro de cualquier cadena de suministro pero adaptada a las necesidades de dicha compañía y una tercera etapa del modelo denominada “Periférica” sobre la cual se evidencian los controladores que deben ser sujetos de monitoreo y control permanentemente en aras de un adecuado nivel de desempeño en términos de capacidad de respuesta y eficiencia en toda la cadena de suministro de la CIAC S.A. Los resultados obtenidos se organizaron de modo tal que puedan ser fácilmente entendidos por quien acceda a la consulta del modelo, indiferente del grado de influencia, dependencia, afinidad o responsabilidad que posea dentro de la Corporación. Las investigaciones futuras deben dirigirse hacia la implementación, adaptación y perfeccionamiento del modelo de gestión de la cadena de suministro según la dinámica del mercado global; y en la definición de mejores prácticas para la industria aeroespacial; teniendo en cuenta la vinculación de nuevas tecnologías, el desarrollo del potencial humano en la industria y las cadenas de suministro sustentables.

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Obtención y caracterización de láminas de quitosano/dióxido de titanio dopadas con vanadio

Pacheco Londoño, Leonardo C. | 2021-01-20

El quitosano es el polisacárido natural más abundante y puede ser preparado química y enzimáticamente a partir de la quitina. Este material tiene propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad y antibacterial. El presente estudio fue llevado a cabo para producir láminas delgadas de un polímero biodegradable de quitosano con nanopartículas de dióxido de titanio (NPsTiO2) dopadas con pequeñas trazas de óxidos de vanadio y la obtención de TiO2 dopados con VO2 a partir de la calcinación de las láminas. Se obtuvieron láminas delgadas de quitosano, donde se evidencia la incorporación tanto de NPsTiO2 como de los diferentes óxidos de vanadio. Se comprobó la presencia tanto de las NPsTiO2 como de los diferentes dopantes de vanadio a través de la caracterización por, microscopía de barrido electrónico (SEM), Espectrometría Raman, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier – reflexión total atenuada (Fourier Transform Infrared Spectroscopy – Attenuated Total Reflection) (FTIR-ATR), y además se hizo una caracterización mecánica por medio de ensayo de tracción en máquina universal. El material calcinado fue evaluado por difracción de rayos X (XRD) y Espectrometría Raman. Para dopar el material quitosano/ NPsTiO2 con el vanadio, se utilizó metavanadato de amonio (NH4VO3), óxido de amonio (V) (V2O5) y óxido de vanadio (IV) (VO2). También se estudiaron diferentes técnicas de síntesis para garantizar homogeneidad en las láminas delgadas obtenidas, esto se hizo disolviendo los diferentes óxidos de vanadio en el precursor de la formación de las NPsTiO2, luego añadiendo la solución de quitosano, previamente preparada, logrando generar los resultados buscados. Se obtuvieron laminas delgadas de quitosano, donde se evidencia la incorporación tanto de NPsTiO2 como de los diferentes óxidos de vanadio.

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Producción de biodiésel a partir de aceite refinado de palma mediante transesterificación con etanol evaluando el efecto en una planta térmica piloto: caracterización física y medio ambiental.

Mago, María Gabriela | 2020

Esta investigación trata sobre la PRODUCCIÓN DE BIODIÉSEL a partir de ACEITE REFINADO DE PALMA mediante TRANSESTERIFICACIÒN CON ETANOL y la EVALUACIÓN DEL EFECTO EN UNA PLANTA TÈRMICA PILOTO realizando la CARACTERIZACIÒN FÍSICA Y MEDIO AMBIENTAL La obtención de biocombustible es un ejemplo claro, que las energías renovables tienen una doble ventaja sobre combustibles de tipo fósil, ya que posibilitan la diversificación energética reduciendo la dependencia del petróleo y disminuyendo las emisiones globales de CO2 y CO. Por lo tanto, la finalidad de este trabajo es la producción de biodiésel a partir del aceite refinado de palma (ARP) mediante transesterificación utilizando dos (2) catalizadores (hidróxido de potasio y etanol) a escala de laboratorio y luego producirlo industrialmente en la planta piloto de biodiésel de la Fundación Universitaria de Colombia - UNIAGRARIA. Este producto se caracteriza de acuerdo a la norma ASTM D 6751, y posteriormente, se utiliza como combustible en la planta térmica piloto de la Universidad ECCI en donde se determina ambientalmente a través de medición de emisión de gases y físicamente con la potencia eléctrica y mecánica generada por la planta térmica piloto. De acuerdo a lo anterior, se obtuvo que el biodiésel producido a nivel laboratorio cumple con la norma ASTM D6751 por lo que se continuó con su producción industrial obteniendo también un biodiésel similar al anterior, luego se empleó como combustible para generación eléctrica, con diferentes mezclas entre biodiésel y diésel propiamente; en donde se obtienen resultados sobre el consumo de combustible en donde las mezclas B100 y B70 son las de mejor rendimiento, resultados sobre las emisiones atmosféricas de O2, CO2, CO, NO, NOX encontrando que las mezclas B70 y B100 son las mejores para el ambiente, resultados sobre la cantidad de aire requerido para una combustión eficiente en donde las mezcla B70 es la mejor, también resultados de la temperatura de salida de gases de combustión en donde los gases se emiten por debajo de los niveles requeridos por normas internacionales, y por último, resultados de la potencia eléctrica y mecánica generada por cada una de las mezclas de biocombustible, en donde la potencia no es dependiente las mezclas utilizadas en la planta térmica piloto utilizada. Se concluye cual es la mezcla óptima de biodiésel en cuanto a los resultados obtenidos comparados con el diésel puro y de acuerdo a lo anterior se establecen posibles trabajos a futuro que se pueden realizar sobre el estudio con la mezcla entre el ARP obtenido con un aceite vegetal usado, para obtener un comparativo y observar si el efecto puede ser de utilidad al ambiente porque podría dársele un uso alternativo a este último aceite producido industrialmente.

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En este trabajo, los sistemas de Energía Renovable del programa System Advisor Model -SAM, permiten configurar los diferentes parámetros de los sistemas de generación basados en fuentes renovables y afinar las diferentes ...

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Análisis de prefactibilidad técnica y económica para un sistema hibrido de energía renovable para la sede P

Caracterización Microestructural del Recubrimiento CrTiAlSiN Depositado Sobre Metal Duro K20 Mediante Sistema de Cosputtering.

Diseño de un motor rotativo por expansión de vapor

Emplazamiento sustentable de sistemas de microgeneración eólica en Colombia desde la perspectiva del desarrollo sustentable.

Emplazamiento sustentable de sistemas de microgeneración solar fotovoltaica en Colombia

Evaluación de los impactos generados por mantenimiento y su optimización a partir del modelo de economía circular, enfocado en plantas de producción de bebidas UHT (Ultra High Temperature)

Modelo de gestión para la cadena de suministro para la Corporación de la Industria Aeronáutica Colombiana CIAC S.A

Obtención y caracterización de láminas de quitosano/dióxido de titanio dopadas con vanadio

Producción de biodiésel a partir de aceite refinado de palma mediante transesterificación con etanol evaluando el efecto en una planta térmica piloto: caracterización física y medio ambiental.

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