Relatório de Pasantia: Tecnologia Mecânica

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INFORME FINAL DE PASANTÍAS
Autor
scduartet@correo.udistrital.edu.co
Sebastian Camilo Duarte Torres
20171374013
Evaluador interno
Camilo Andrés Arias Henao
Evaluador externo
Diego Gonzalo Castro Garcia
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TEC. MECÁNICA
2022
mailto:scduartet@correo.udistrital.edu.co
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
GLOSARIO……………………………….…………………………….……….……..5
RESUMEN…………………………………….……………………….……….………7
INFORMACIÓN DE LA EMPRESA………………….……………..…………….…8
1. MISIÓN…………………………………………………….….…………….….8
2. VISIÓN…………………………………………………….……………..….….8
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………….…..9
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA………………………………………………...10
JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO…………………………………………………11
OBJETIVOS………………………………………………………………………….12
1. OBJETIVO GENERAL………………………………………………………12
2. OBJETIVOS SECUNDARIOS……………………………………………...12
PLAN DE TRABAJO………………………………………………………………..13
ALCANCE DEL PROYECTO………………………………………………………15
1. SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO………………………………...15
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO…………………………………………………16
RESULTADOS ALCANZADOS DURANTE LA PASANTÍA……………………20
1. DISEÑO 3D DE MÓDULOS EN INVENTOR……………………………..20
2. DISEÑO DE BASES PARA CORTE LASER……………………………..20
3. DISEÑO 3D DE SOPORTES ADICIONALES PARA SENSORES…….21
4. TOMA DE CAUDALES……………………………………………………...21
5. CIRCUITO ELÉCTRICO CON MICROCONTROLADOR……………….23
ANÁLISIS DE RESULTADOS……………………………………………………...24
2
1. ÁREAS A MEDIR……………………………………………………………24
2. VELOCIDADES………………………………………………………………24
3. CAUDALES PROMEDIO…………………………………………………...24
CONCLUSIONES………………………………………………………………...….25
REFERENCIAS………………………………………………………………………26
ANEXOS……………………………………………………………………………...27
3
LISTAS ESPECIALES
Pág.
FIGURA 1. VISTA FRONTAL DEL PROTOTIPO COMPLETO……...…..…….16
FIGURA 2. VISTA SUPERIOR DEL PROTOTIPO………………………………17
FIGURA 3. VENTILADOR 1(TERCER MÓDULO)...........................................18
FIGURA 4. ENFRIADOR (QUINTO MÓDULO)................................................18
FIGURA 5. CALEFACTOR (SEXTO MÓDULO)...............................................19
FIGURA 6. PROTOTIPO ARMADO COMPLETO……………………………….19
FIGURA 7. CALEFACTOR DISEÑO 3D.………………………………………….20
FIGURA 8. ENFRIAMIENTO DISEÑO 3D……………………………………..…20
FIGURA 9. BASES PARA MÓDULOS EN 3D…………………………………...21
FIGURA 10. HOJA CON BASES VECTORIZADAS…………………………….21
FIGURA 11. BASE DE SENSOR DHT22…………………………………………21
FIGURA 12. REGLETA DE BASES…………………………………………….…21
FIGURA 13. DIVISIÓN REALIZADAS PARA TOMA DE CAUDALES………..22
FIGURA 14. DATOS TOMADOS POR EL DISPOSITIVO………………………22
FIGURA 15. INSTRUMENTO UTILIZADO PARA TOMAR DATOS…...………23
FIGURA 16. CONEXIÓN DE ARDUINO A SENSOR……………………………23
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GLOSARIO
ACRÍLICO: El acrílico es un polímero termoplástico transparente o pigmentado
con una extensa gama de colores. Este se obtiene de la polimerización del
monómero de metacrilato y se funde para ofrecerlo en láminas de medidas
estándar. Es una excelente opción por su alta transparencia, ligereza,
inalterabilidad a la intemperie y al paso del tiempo.
ARDUINO: Arduino es una de las placas más populares del mundo,
básicamente lo que permite esta herramienta es la generación de infinidad de
tipos de microordenadores de una sola placa, que luego pueden tener una
amplia variedad de usos según la necesidad de la persona que lo cree. Es
decir, una forma sencilla de realizar proyectos interactivos para cualquier
persona.
CAUDAL: Para este proyecto definiremos el caudal como la cantidad de fluido
que circula a través de una sección por una unidad de tiempo. Esta definición
es válida para cualquier tipo de fluido, si bien el fluido utilizado en el ámbito de
la ventilación es el aire.
CELDA PELTIER: Una célula Peltier es un dispositivo que mediante el paso de
corriente a través de su circuito es capaz de refrigerar por un lado y calentar
por el otro. La célula Peltier también es llamada dispositivo Peltier, diodo
Peltier, bomba de calor Peltier, entre otros.
FLUJO LAMINAR: El flujo laminar es aquel donde el aire se desplaza en un
mismo volumen y en una misma dirección a través de una sección o de una
zona de ambiente controlado en un flujo paralelo y de velocidad uniforme. Son
considerados laminares cuando las trayectorias de las partículas no cambian
de velocidad ni destino. Los tipos de flujo dependen de la velocidad,
viscosidad, diámetro y densidad de fluido. En los flujos laminares la velocidad
media del aire debe ser de 0,45 m/s.
METROLOGÍA: La metrología es la ciencia de las mediciones y sus
aplicaciones. Incluye tanto aspectos teóricos como prácticos de las mediciones,
independientemente de la incertidumbre de medida y campo al que se aplica.
SENSOR DHT22: Es un sensor digital de temperatura y humedad relativa de
buen rendimiento y bajo costo. Integra un sensor capacitivo de humedad y un
termistor para medir el aire circundante, y muestra los datos mediante una
señal digital en el pin de datos.
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VECTORIZAR: Se trata de crear una imagen en base a una combinación de
puntos y líneas con fórmulas matemáticas, formando así un polígono que
representa un objeto de imagen en particular. La ubicación de una imagen
vectorial se denomina puntos de control o nodos, donde la ubicación de cada
punto tiene una posición definida basada en los ejes “X” e “Y”.
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RESUMEN
Este documento se hizo con el propósito de evidenciar el trabajo realizado
durante la modalidad de grado de “pasantía” abarcando la teoría y la práctica
utilizada en un proyecto de la empresa “Ingenieria del Aire”, con la aprobación
de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Esto con el fin de
demostrar de la mejor manera los conocimientos que el pasante adquirió y
aplicó durante todo el proceso.
Se establece el propósito y el objetivo al que se desea llegar con este trabajo
dando introducción al quehacer de la empresa y su participación en el, se
explicará de manera detallada las diferentes partes que componen el producto,
así como los pasos y procesos utilizados en la fabricación de cada sección,
argumentando su función e importancia.
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INFORMACIÓN DE LA EMPRESA
http://www.indeaire.com.co/index.html
INGENIERIA DEL AIRE SAS es una
empresa colombiana creada en el año
2016. Somos un grupo de trabajo
interdisciplinario competente y
comprometido con la prestación de un
servicio excelente y suministro de productos de alta calidad. Contamos con una
amplia experiencia en el diseño y diagnóstico de sistemas de aire
acondicionado, extracción y ventilación mecánica para todo tipo de
aplicaciones:
● Oficinas
● Clínicas y hospitales
● Laboratorios farmacéuticos
● Sector educativo
● Industria
● Hotelería
● Aeroportuario
MISIÓN
Somos un equipo técnico y profesional dedicado a la realización de diseños de
la más alta calidad de sistemas de aire acondicionado, extracción y ventilación
mecánica. Utilizando modernas y eficaces herramientas de ingeniería
brindamos un servicio óptimo capaz de satisfacer las necesidades de nuestros
clientes especialmente en los sectores especializados como lo son
laboratorios, industria, clínicas y hospitales.
VISIÓN
Nuestro compromiso con la alta ingeniería dentro y fuera del país nos permitirá
posicionarnos como un referente en diseños especializados de sistemas de
aire acondicionado, extracción y ventilación mecánica. Elaborando diseños
comprometidos con la eficacia, calidad y durabilidad de los sistemas
propuestos; nuestra compañía será una de las más importantes en
Latinoamérica en lo que se refiere a sistemas HVAC.
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http://www.indeaire.com.co/index.html
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo tiene como propósito realizar un prototipo a escala de un
sistema de aire acondicionado, que sea capaz de funcionar, y simular lo más
real posible un sistema usado en la industria. El dispositivo se escogió para
solventar dos problemas presentes en la empresa. Este proyecto se trabajará
en las instalaciones de INGENIERÍA DEL AIRE SAS bajo la supervisión del
profesional Diego Gonzalo Gracia, ingeniero designado por la entidad, que
gracias a su cargo como director de ingenieríaestá en la capacidad de orientar
y tomar decisiones de cómo va a ser el proyecto, por otro lado es el ingeniero
que va a hacer mayor uso del prototipo dentro y fuera de la empresa.
Para esto se pretenderá fabricar cada una de las secciones que se encargan
de diferentes funciones como calefacción, refrigeración, desplazamiento de
aire, entre otros, con el fin de explicar parte por parte el funcionamiento total y
lo que ocurriría en caso de ausencia de una de sus piezas. A pesar de ser un
proyecto guiado por el ingeniero a cargo, el estudiante tuvo que desarrollar y
tener iniciativa al momento de resolver problemas de manera autónoma,
puesto que por cuestiones de tiempo no era factible reunirse en las
instalaciones de manera habitual, llevando a que el estudiante tuviera una
mayor de la esperada. Esto demostró en gran medida las capacidades que
tenía el alumno para desenvolverse ante un inconveniente del ambiente laboral
y profesional.
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DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El enfoque de la empresa se encuentra en poder diseñar y asesorar respecto a
los sistemas de refrigeración, además de esto el director de ingeniería se
encuentra laborando como docente de universidad, impartiendo materias
relacionadas a la termodinámica y sus aplicaciones, para lo cual, se hace
indispensable el material didáctico para traer situaciones del contexto laboral al
aula de clases.
Por otro lado, el ingeniero designado se encuentra realizando la parte final de
su formación de maestría, en la que se enfrenta a un estricto requisito que es
realizar una tesis como modalidad de grado, por la cual diseñó un método para
medir caudal de aire y para poder demostrarlo requiere de un medio controlado
al que tenga fácil acceso en el momento de hacer los experimentos y
laboratorios.
Partiendo de estos dos problemas se propuso la fabricación de un sistema de
aire acondicionado “portátil” el cual tenga todos los aparatos que se podrían
presentar al momento de instalar un aire acondicionado de cualquier índole.
Para esto la empresa debe requerir de un tecnólogo mecánico que tenga
conocimientos en varias ramas de la ingeniería mecánica, con el objetivo de
proponer ideas al proyecto y poder cumplir con los requerimientos que necesita
la empresa.
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JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO
Una pasantía o práctica laboral implica bastantes connotaciones tanto para la
universidad, la empresa y el alumno, esta práctica se hace la manera más
óptima para demostrar los conocimientos y más beneficiosa para un
estudiante, ya que, puede aprender de manera real a lo que se va a enfrentar
en la industria, sin la necesidad de acarrear la responsabilidad total que tiene
un egresado y siendo asesorado por un profesional con mucha más
experiencia en ese ámbito.
Para un recién egresado se le hace complicado conseguir un trabajo con la
aspiración salarial esperada al menos en el contexto actual del país,por tal
motivo este debe hacerse de todas las ventajas o formas de destacar posibles,
siendo nuevamente la pasantía una de las mejores, puesto que, a parte de
conocimientos, adquirirá experiencia y en algunos casos contactos para poder
ingresar más fácilmente a un mundo laboral cada vez más demandante.
La labor de un pasante no es sencilla ni mucho menos hacedera, ya que, este
debe recopilar temas vistos en varias materias para poder dar solución a un
problema particular, además está en el deber de adquirir todos los
conocimientos extra que le pueda otorgar la práctica en la empresa. Para la
empresa tampoco es una relación fácil de llevar, puesto que tiene la
responsabilidad de instruir al practicante de la mejor manera, para que pueda
comprender y desenvolverse fácilmente en su área.
Para poder dar solución a ambos problemas se necesitó encontrar una forma
de hacer circular aire en un conducto y de esta forma poder tomar las medidas,
pero también debía tener las funciones de un sistema de aire acondicionado y
que fuera funcional, para lo cual se optó por un sistema a escala dividido en
varias recámaras, en las cuales cada una se encargaría de una función en
particular, y que interconectadas trabajaran en su formato reducido pero
pudiendo simular a su contraparte más grande.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
● Elaborar la automatización de un sistema de refrigeración a escala,
utilizando herramientas de electrónica y programación aplicadas a
microcontroladores.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Diseño geométrico y producción de las piezas necesarias para la
fabricación del prototipo a escala.
● Plantear el sistema de control encargado del manejo e inspección de
cada sección del modelo.
● Revisión y control metrológico de cada pieza, al igual que de cada
sistema de manera independiente.
● Ensamble y prueba del prototipo.
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PLAN DE TRABAJO
OBJETIVO 1:
● Se va a analizar el diagrama del sistema y de esa manera hacer el
conteo de piezas necesarias para poder realizarlo.
● Se modelará cada pieza en un programa para diseño mecánico
avanzado en 3D y así obtener los planos para posteriormente mandarla
fabricar.
● Se estimará el coste de fabricación mediante cotizaciones en varios
lugares para que se pueda plantear un presupuesto y eventualmente
fabricarlas.
OBJETIVO 2:
● Cada sección se va a controlar mediante diferentes sensores, para lo
cual se deben ubicar los mismos y medir la distancia de todos estos
hasta el controlador (Arduino).
● Una vez definidas las distancias entre piezas y aparatos, se procede a
conectar los sistemas al controlador y definir cuáles salidas van a servir
para cada aparato (esto se realizará fuera del prototipo).
● Por último, se debe escribir el programa en arduino para que sea capaz
de leer y comprender las señales de cada sensor, al mismo tiempo que
le permita interactuar con los dispositivos, esto se realizará utilizando el
programa nativo de arduino que es una variación del lenguaje de
programación C + +.
OBJETIVO 3:
● Una vez obtenidas las piezas, se deberá medir y contrastar las
dimensiones de cada una para corroborar que no hubo errores al
momento de fabricarlas.
● Se debe hacer una revisión individual de cada uno de los cables
conectados a cada sensor y a cada aparato, mediante herramientas
como multímetros para asegurar su correcto funcionamiento.
OBJETIVO 4:
● Para el ensamble se usará una combinación de pernos y productos de
adhesión como pegamento, en este proceso se hará uso del diseño para
no cometer errores.
13
● Luego de haber completado el ensamble se deberá hacer una prueba
utilizando herramientas de medición externas, en caso de no haber
discrepancias se tomará cómo completado el proyecto, de no ser así se
procederá a calibrar los sensores o en su defecto reemplazarlos.
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ALCANCE DEL PROYECTO
En la industria cada vez se hacen más indispensables los sistemas de
refrigeración, puesto que, para la operación, producción, conservación, o
transporte de diversos productos se hace necesario controlar variables de
temperatura, humedad, entre otros, dicho esto los ingenieros o estudiantes de
ingeniería se deben capacitar de la mejor manera en pro de mejorar y optimizar
dichos sistemas.
Se espera que este trabajo sea utilizado como un modelo didáctico para la
explicación de un sistema de aire acondicionado, para esto se usó el material
transparente y se diseñaron los componentes en pro de facilitar su
entendimiento. Se aplica de manera práctica a un área específica del campo
laboral en el que se puede especializar el alumno, en este caso se requirió un
estudio mayor de termodinámica enfocado a la aplicación de la tecnología en
esta área para comprender mejor su funcionamiento.
También se pretende que el prototipo tenga una interfaz para no solamente
iniciarse sino poder medir, controlar y arrojar datos de lo que está ocurriendo.
Se fabricará en un acrílico transparente, esto con el propósito de que se pueda
usar para explicar el funcionamiento del sistema a escala mayor.
SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO
El funcionamiento más común de un sistema de aire acondicionado es un
sistema frigorífico, esto implica queno genera aire frío sino que extrae el calor
del aire contenido en la habitación o recamara en el que esté instalado, el
sistema funciona con dos sistemas de intercambio de calor acoplados uno al
otro, se dividen en dos unidades, una externa y una interna.
Se inicia el proceso con un refrigerante gaseoso a baja presión generado con
el evaporador, a través, de un conducto dirigiendolo a un compresor, esto
permite cambiar la fase del fluido pasando de gaseoso a líquido, liberando
mayor cantidad de calor en la transición por el condensador.
Ya estando líquido, se envía a una válvula de expansión previa al evaporador,
seguidamente se manda en pequeñas cantidades a un evaporador que con el
calor ambiental se convierte nuevamente en gas. Finalmente, el gas llega a la
parte inicial del ciclo reiniciando todo nuevamente.
Los sistemas de aire acondicionado están diseñados para remover humedad y
calor del aire, con el fin de mantener bajo control estas variables en un espacio
cerrado, sin embargo, bajo diferentes adaptaciones al sistema se puede
además extraer partículas de polvo, alérgicas y otros microorganismos
dañinos, con el fin de esterilizar lo más posible el ambiente dentro de la
habitación.
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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El prototipo se compone de 7 piezas principales, 6 fabricadas en acrílico de 4
mm de grosor y un ventilador con su cilindro exterior de plástico ABS, esto con
el fin de que se pueda ver fácilmente los componentes y su funcionamiento. En
el esquema se puede evidenciar de una mejor manera las cápsulas,
empezando en el orden del ciclo, tenemos el primer módulo de color amarillo,
modulo 2 de verde, modulos 3 y 4 de color cafe, quinto módulo pintado de azul,
el sexto módulo está representado con el color rojo, módulo 7 de negro y
finalmente la conexión de retorno con color morado.
Figura 1. vista frontal del prototipo completo
Cuando están conectados y empieza a circular el aire se debe esperar una
cierta cantidad de tiempo para que se estabilice (esto se controla con los
sensores DHT22 ubicados dentro de los módulos), los dos ventiladores se
inician y el aire circula directamente al sistema de enfriamiento, luego pasa al
calefactor, finalmente llega a la cámara de mezclas y se envía por el tubo de
retorno. Cada módulo tiene sensores de temperatura y humedad controlados
por un arduino que detectan las condiciones en cada sección.
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Figura 2. vista superior del prototipo
Cada módulo se puede conectar en cualquier orden y no es necesario
utilizarlos todos para que funcione, estos se conectan utilizando pernos
pasantes en cada una de las 4 esquinas (ver figura 13). Con motivo de esta
explicación está pensado para usarse de la siguiente manera:
● Primer módulo: cámara de aire exterior, esta parte se compone del
sistema de enfriamiento, refrigeración y evaporación en un solo espacio,
su función principal es aclimatar las condiciones de otro sitio para hacer
simulaciones de pruebas de funcionamiento en cualquier lugar, este
módulo se compone de la tecnología de los tres componentes
principales separados uno de otro por muy poco espacio.
● Segundo módulo: cámara de retorno, la segunda recamara es una base
de mayor tamaño que se encarga de unificar las corrientes provenientes
de la cámara de mezclas y el conector de retorno, para enviarlas hacia
la siguiente sección, esta se compone de tres entradas de aire, la cual
una de ellas es utilizada como salida, se ubican en la parte superior,
trasera y lateral derecha.
● Tercer módulo: ventilador 1, los ventiladores son los encargados de
hacer circular el aire a través de las diferentes cámaras, este se
compone de un motor eléctrico y para sujetarse a las paredes se diseñó
una pieza en 3D que se conecta mediante tornillos y agujeros pasantes
al cilindro exterior, se decidió utilizar un color diferente para los soportes,
ya que, estos permiten diferenciar mejor las aspas del ventilador del
apoyo.
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Figura 3. Ventilador 1 (tercer módulo)
● Cuarto módulo: ventilador 2, este ventilador funciona igual que el
primero pero tiene la particularidad de que su exterior no está en acrílico
transparente, sino en su plástico ABS de fabrica, ya que, se puede ver
perfectamente su funcionamiento en el ventilador anterior y al no tener la
necesidad de desarmarlo, no se tuvo que fabricar ningún soporte extra.
● Quinto módulo: Enfriamiento, en este módulo tenemos un sistema de
enfriamiento con un disipador de calor conectado a tubos de cobre, que
al circular el agua transfieren el calor al líquido, y con la ayuda de una
bomba se lleva el fluido a un depósito ubicado en la parte superior del
módulo, para que posteriormente sea enfriada con un ventilador y una
celda peltier, finalmente se retorna el líquido a la parte baja entrando por
los tubos del radiador e iniciando el ciclo nuevamente.
Figura 4. Enfriador (Quinto módulo)
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● Sexto módulo: calefactor, este módulo se compone de un conjunto de 7
resistencias divididas en 3 grupos, dos estables y una variable, cuya
función es que cuando pase electricidad a través de ellas se calienten y
este calor sea transmitido al ambiente, estas están pensadas para que
cuando un grupo funcione al 100%, esta encienda otro grupo a toda su
capacidad y la primera inicie otra vez desde cero. .
Figura 5. Calefactor (Sexto módulo)
● Séptimo módulo: cámara de mezclas, esta última sección, al igual que la
cámara de retorno, es de una base mucho mayor a las otras y contiene
dos celdas peltier, con un sistema de vaporización compuesto de una
placa que calienta a 100 grados celsius debajo de una salida de agua,
controlada por una bomba peristáltica para gotear la cantidad necesaria
de agua y manejar la humedad dentro del módulo. La cámara tiene 2
entradas de aire para acoplar en caso de que se requiera otra variación
y 1 salida que va dirigida hacia el tubo de retorno y enviar el aire
nuevamente al módulo 2.
Figura 6. Prototipo armado completo
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RESULTADOS ALCANZADOS DURANTE LA PASANTÍA
1. DISEÑO 3D DE MÓDULOS INVENTOR
Lo primero que se hizo fue tomar las medidas de los módulos existentes
utilizando herramientas como pie de rey, escuadras y regletas, principalmente
de las carcasas que aíslan la circulación del aire y en donde se conectan los
dispositivos. Se diseñaron las piezas por separado y luego se unieron todas en
un solo ensamble, las representaciones 3D tienen un color característico en
cada pieza para poder diferenciar mejor cada una. Para esto se hizo uso del
programa “inventor”, ya que, es el programa con más experiencia adquirida
durante la carrera.
Figura 7. Calefactor Diseño 3D Figura 8. Enfriamiento Diseño 3D
2. DISEÑO DE BASES PARA CORTE LASER
Lo siguiente fue diseñar las bases que faltaban para los módulos, y reemplazar
los que no estuvieran con las medidas correctas, primero se tomaron las
alturas que están en la cámara de mezclas y el módulo de retorno, debido a
que, son las que sería más complicado rediseñar. Lo siguiente fue pasar a
hacer un modelo en el programa de diseño 3D (inventor), con esto teníamos
dimensionado como terminarían cada uno de los módulos, sin embargo, para
poder pasar al corte del material, era necesario primero exportar el archivo a un
programa que pudiera vectorizar la imagen, este proceso es básicamente
hacer una guia por donde debe pasar el láser de la máquina, el programa que
se usó fue adobe illustrator, ya que, debía entregarse en archivo PDF.
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Figura 9. Bases para módulos en 3D Figura 10. hoja con bases vectorizadas
3. DISEÑO 3D DE SOPORTES ADICIONALES PARA SENSORES
Para colocar los sensores se debió imprimir piezas en 3D, tomando las
dimensiones de los DHT22, partiendo de esto se fabricaron para poder dejar
los sensores de manera vertical y se mandaron imprimir unidos en una sola
pieza, de esta forma sólo se cortaban las uniones y se pulían los sobrantes.
Fueron en total 10 sensores impresos en una calidad media y material de
filamento PLA color azul.
Figura 11. Base de sensor DHT22 Figura 12. Regleta de bases
4.TOMA DE CAUDALES
En esta parte se deseaba calcular los diferentes caudales de aire que salían
despedidos por una sola turbina, dejando un módulo de pruebas en medio,
para intentar simular un flujo laminar al momento de tomar los datos, esto se
hizo con un instrumento Handheld universal que es un aparato que tiene la
posibilidad de adaptar un instrumento y de esta manera medir la velocidad de
aire que bota el ventilador.
21
Figura 13. Divisiones realizadas para toma de caudales.
Después de tener el dispositivo montado se dividió la cara en 9 partes para
tomar las medidas en cada uno de ellos, dejando 60 segundos el aparato
midiendo en cada sección y poder sacar un promedio entre estos valores, el
dispositivo se configuró para que los valores salieran en un archivo .csv y
poder trabajarlo en una tabla de office excel. Lo primero fue ingresar cada
conjunto de datos en una hoja diferente dentro del mismo grupo, luego sacar el
dato promedio de velocidad máxima en cada una de las tablas y con ello
multiplicarlo por el área delimitada que se estaba midiendo (velocidad x área =
caudal), luego en una hoja se organizaron, y finalmente hallar el caudal
haciendo un promedio de todos los datos, este proceso se hizo con el
calefactor, el enfriador, la cámara de aire exterior y la cámara de mezclas.
Figura 14. Datos tomados por el dispositivo.
22
Figura 15. Instrumento utilizado para tomar datos.
5. CREACIÓN DE CIRCUITO ELÉCTRICO CON MICROCONTROLADOR
Para poder controlar e iniciar cada módulo se decidió usar el ecosistema de
arduino, específicamente en cada uno se usó un arduino leonardo, ya que, este
tenía la cantidad necesaria de pines analogicos que necesitabamos para
algunos módulos, principalmente se necesitaba los lectores de temperatura y
humedad debido a que se usan en cada recamara, a parte de estos se
necesitaba iniciar el dispositivo dentro del módulo y en algunos casos usar
bombas o resistencias. El programa se hizo tomando de plantilla algunos
ejemplos ya existentes en librerías del mismo programa o buscando por
internet aprovechando que es un software de uso libre.
Figura 16. Conexión de arduino a sensor.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
En esta parte veremos los resultados obtenidos en la prueba de toma de
caudales.
ÁREAS A MEDIR
El área transversal del cuadrado por donde se desplaza el fluido es de 10 X 10
cm, obteniendo un valor de 100 , como cada lado es de 10 cm lo dividimos𝑐𝑚2
en 3 partes iguales, obteniendo 3.333 cm de lado a cada uno, tomando este
valor sacamos nuevamente el área dando un resultado de 11.1111 que𝑐𝑚2
pasandolos a metros cuadrados da 1.1111x .10−3𝑚2
VELOCIDADES
El cálculo de la velocidad máxima se hizo con la herramienta de medición, sin
embargo, los valores obtenidos eran en FPM (pies por minuto), por tal motivo,
para que hubiera una congruencia en unidades era necesario el hacer una
conversión para poder trabajar.
𝑋
 (𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛)
= ( 1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔 ) * ( 0.3048 𝑚
1𝑓𝑡 ) = 𝑋
 (𝑚/𝑠𝑒𝑔)
dando por ejemplo en el resultado del primer valor del enfriador
290. 833333
 (𝑓𝑡/𝑚𝑖𝑛)
= 1. 477433
 (𝑚/𝑠𝑒𝑔)
CAUDALES PROMEDIO
Luego de calcular el caudal para cada una de las áreas utilizando el
procedimiento antes mencionado, se procedió a sacar el promedio final de la
cantidad de fluido que pasaba por la sección en un determinado tiempo, dando
como resultado los siguientes datos:
Enfriador: 0.001491 (𝑚3/𝑠)
Cámara de aire exterior: 0.001926 (𝑚3/𝑠)
Cámara de mezclas: 0.001926 (𝑚3/𝑠)
Calefactor: 0.003008 (𝑚3/𝑠)
Considerando estos como los valores más aproximados a la realidad, el
ingeniero enfatizó que esta era la forma en la que se miden los sistemas en la
industria.
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CONCLUSIONES
1. Para el diseño geométrico de cada pieza, se logró demostrar que se
pueden fabricar sin un gasto relativamente alto de material usando cerca
de 1 de lámina del acrílico, produciendo cada pieza desde un𝑚2
programa 3D a un plano físico, conservando las tolerancias estipuladas,
sin embargo, en ciertas secciones se decidió no contar con estas para
poder desbastarse y encajar de una mejor manera.
2. En el planteamiento del sistema que va a controlar cada módulo,
originalmente se contempló una conexión en la parte frontal y de esta
manera solo sería cuestión de conectar un tipo de cable jumper para
enlazarlo al arduino. Este diseño se desechó debido a que no
concordaba con la estética del dispositivo, terminando en pasar los
cables por la parte de abajo y de esta manera siendo lo más discreto
posible.
3. En la parte de metrología se revisó cada módulo luego de ser
ensamblado, a pesar de que no se contaba con un equipo muy
especializado en cuanto a mediciones, haciendo uso de herramientas
comunes como pie de rey, fue suficiente para cumplir con este trabajo,
teniendo en cuenta que cada uno debía llevar un material antideslizante
se corrigieron las alturas temporalmente sumandole 4 mm en la parte de
su base.
4. Finalmente se ensambló el prototipo y se hizo una prueba para ver su
funcionamiento conjunto, gracias a haber hecho una prueba de
metrología previa se disminuyó el número de errores que se tenían que
corregir, por otro lado, entre módulo y módulo se vió que las piezas no
se unían de la mejor manera, por lo que al final se colocó una lámina de
foami entre cada uno, esto ayudando a amortiguar el movimiento que
generaban los ventiladores, y dando un poco más de flexibilidad a la
estructura final.
25
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Sexta actualización. {EN LÍNEA}. 2009. Disponible en :
https://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_15/recursos/01_g
eneral/09062014/n_icontec.pdf
● SANCHEZ DE MANTRANA, MIRNA. El aprendizaje en contextos laborales
reales: el caso de las pasantías de los estudiantes universitarios. En Revista
venezolana de Educación (Educere) Vol 9 n.30 Merida (sep. 2005). Disponible
en :
http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1316-491020050003000
10
● Bolívar, J.M. Diaz, L.A. (2016) Diseño y construcción de un banco de pruebas
para evaluación de juntas soldadas por medio del ensayo de doblado guiado
según AWS D1.1 2015 U.D.F.J.C. Disponible en :
https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/24703/DiazFlorezLuz
Angelica2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y
● Guayacan, A.J. Rojas. Y.A. (2021) Implementación de un banco de pruebas de
ventiladores para el laboratorio de mecánica de fluidos de la Facultad
Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. U.D.F.J.C.
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https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/28506/GuayacanMelo
AlejandraJohannaRojasHernandezYeferssonAlexander2021.pdf?sequence=15&i
sAllowed=y
● Guamangallo Moreno, Jaime Eduardo. (2002) Diseño, Construcción y
Operación de un Prototipo de Sistema “HVAC” Aplicación al Control de Flujo y
temperatura. U.D.F.J.C. Disponible en:
https://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/3575/1/T-ESPEL-0067.pdf
26
https://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_15/recursos/01_general/09062014/n_icontec.pdf
https://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_15/recursos/01_general/09062014/n_icontec.pdf
http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1316-49102005000300010
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https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/24703/DiazFlorezLuzAngelica2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/24703/DiazFlorezLuzAngelica2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/28506/GuayacanMeloAlejandraJohannaRojasHernandezYeferssonAlexander2021.pdf?sequence=15&isAllowed=y
https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/28506/GuayacanMeloAlejandraJohannaRojasHernandezYeferssonAlexander2021.pdf?sequence=15&isAllowed=y
https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/28506/GuayacanMeloAlejandraJohannaRojasHernandezYeferssonAlexander2021.pdf?sequence=15&isAllowed=yhttps://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/3575/1/T-ESPEL-0067.pdf
ANEXOS
Datos utilizados para las tomas de caudales
● ENFRIADOR
● CALEFACTOR
● CAMARA DE MEZCLAS
● CAMARA DE AIRE EXTERIOR
Acuerdo de voluntad
● ACUERDO DE VOLUNTAD SEBASTIAN CAMILO DUARTE TORR…
Propuesta de pasantía y cronograma de actividades
● Propuesta de pasantia.pdf
Presentación del proyecto
● presentación.pdf
Evaluación de la pasantía
● FORMATO DE EVALUACION-PASANTIA .pdf
27
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1owJmciFqY8ORtDtVZD6m6MySK2lUGixuP4mJhfkCgUk/edit?usp=sharing
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Hk9wM12-8VFLwdaJuCNUp3574NeEdI4fCU-nqzPpnJ8/edit?usp=sharing
https://docs.google.com/spreadsheets/d/17qRqukA-JpYWCdVjxrWeZmDIjjhHD1KwiPE2Zuf9MUM/edit?usp=sharing
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1sleeKkK2d802o5zi2CXXAduXGX2KNtM1LQZNk9NJ2Zk/edit?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/1yBDa2juDJ8t8x7MFuwEzD03wLaLdFkrt/view?usp=sharing
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https://drive.google.com/file/d/1LnHdC-nmbebgYz6HYv98F0-Pb_K46ya6/view?usp=sharing