Ingeniería mecánica

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Modelado de flujo bifásico no lineal por el método de hidrodinámica de partículas suavizadas
(2024) Monge Gapper, Juan Gabriel; Serrano Pacheco, Alberto
Se propuso la extensión para un método numérico basado en hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH, por sus siglas en inglés) capaz de modelar la interacción de dos fluidos no miscibles con características físicas diferentes en un contorno que incluye fronteras sólidas y una frontera libre. Se orienta la metodología a la consideración de que uno de los fluidos podrá presentar comportamiento viscoplástico, como el de algunos lodos y el apilamiento de materiales granulados en un medio líquido, como sería arena saturada en agua. Para una primera etapa de desarrollo, se implementó en un programa de cómputo original en lenguaje C de un esquema básico SPH y se valoraron cualitativamente aspectos de estabilidad numérica y se compararon los resultados con experimentos conocidos de hidráulica. Posteriormente, se elaboró una extensión metodológica que incorpora una serie de elementos indispensables para la precisión y estabilidad numérica del modelo y se implementó para integrarse a un paquete de solución SPH que es de estructura modular. El esquema de modelado es una versión modificada del método de SPH con compresibilidad artificial (WCSPH, por sus siglas en inglés), para el que se ideó un enfoque de viscosidad equivalente para la fase no lineal, pero con la distinción de que la condición de fluencia, al intervenir en la forma de la ecuación de conservación de cantidad de movimiento, lo haga independiente del valor de viscosidad equivalente en la localidad. Esto resulta imprescindible para garantizar estabilidad numérica y obtener precisión en casos de flujo viscoplástico con valores relativamente altos de esfuerzo de fluencia, tanto de manera cualitativa en cuanto a comportamiento macroscópico de las interacciones entre fases como la cuantitativa al cotejar con datos experimentales. En esencia, el ´éxito de la integración de los elementos de este modelo numérico para flujos no lineales complejos se debe a que se segregó por fase física el cálculo de la densidad local, se aplica un algoritmo de redistribución de partículas específico que evita inestabilidades al campo de velocidades de deformación que de otra manera causan fluencia prematura del fluido, y se utiliza un novedoso factor de atenuación al cálculo de la aceleración del fluido según un criterio de fluencia plástica. Los casos que se utilizaron para validar el método incluyen variedad de configuraciones para ilustrar su versatilidad ante estos distintos tipos de fenómenos que pueden aparecer en un flujo no lineal. Se muestran resultados de dinámica de rotura de presa de flujo lineal en una sola fase, flujo no lineal en una sola fase, y flujo multifásico con una de las fases de comportamiento no lineal. Todos los casos corresponden a una configuración de tanque abierto a la atmósfera. Según los resultados de estas simulaciones, se analizan aspectos de sensibilidad a parámetros numéricos y a ciertos parámetros físicos, así como las implicaciones que tiene en cuanto al ´ámbito de aplicabilidad del método WCSPH. Los resultados de calibración indican que este esquema es funcional y razonablemente preciso, con la gran ventaja de que no requiere la implementación de un modelo elástico para la masa que no ha sobrepasado el esfuerzo de fluencia. Es evidente que se reproduce con bastante precisión respecto a ciertos experimentos físicos tanto eventos de erosión como de colapso sin que los elementos metodológicos destinados a replicar este comportamiento se anulen entre sí. Adicionalmente, a pesar de las distorsiones que introducen los elementos no lineales de las ecuaciones utilizadas, con la estratagema propuesta se logra excelente estabilidad en los campos de presiones y de razones de deformación del flujo. Esto no se había logrado en estudios previos orientados a flujos de una fase granular interactuando con otra fase líquida y alguna frontera libre sin recurrir a hibridación con modelos elásticos, que no son necesariamente aplicables a la naturaleza de su dinámica, que en realidad está dirigida por fuerzas de fricción intergranular. La línea de trabajo de esta investigación, centrada en un enfoque de viscosidad aparente con una ecuación de conservación modificada para modelar un flujo granular saturado y el conjunto de módulos de cómputo elaborados provee una excelente herramienta para llevar a cabo estudios exhaustivos de caracterización de flujos multifásicos de este tipo.
Redes tróficas tripartitas: un campo emergente para comprender la complejidad de los sistemas tropicales de polinización
(2023) Ávalos Rodríguez, Gerardo; Alvarado Rodríguez, Olman; Calderón Mesén, Paula; Witter, Julia; Bejarano Tortós, Aldair
La alta diversidad de especies, la variabilidad taxonómica y las interacciones multidireccionales hacen que las redes tróficas en los ecosistemas tropicales sean especialmente complejas. Un enfoque emergente es el análisis de redes tripartitas que incluyen interacciones entre tres niveles tróficos. Usamos el sistema ácaro-colibrí-planta como un caso ilustrativo de red tripartita. Las redes tripartitas capturan interacciones indirectas mediadas por niveles tróficos intermedios, tales como herbivoría y comensalismo. Permiten una mejor cuantificación de la disponibilidad y uso de recursos, lo que facilita entender el estudio del flujo de energía e identificar especies claves. Aumentar la complejidad dificulta la interpretación de la estructura de la red en sistemas de alta diversidad que también requieren un mayor volumen de datos. En la red tripartita plantas ornitófilas-colibríes-ácaros florales convergen interacciones de herbivoría, comensalismo y mutualismo. Cada especie de ácaro se alimenta de una planta específica y su presencia en los colibríes está limitada a las plantas que estos visitan regularmente. Se desconoce el grado de especialización de los ácaros en relación con los colibríes utilizados para dispersión y colonización de nuevas flores. La cuantificación de la especificidad de estas relaciones se está explorando mediante técnicas moleculares, y los resultados muestran la predominancia de especies generalistas, lo cual desafía la presunción tradicional de alta especialización. Sin embargo, el grado de especialización de las redes tripartitas de colibríes, ácaros y plantas no está claro debido a limitaciones de muestreo y sesgos hacia las especies más abundantes. Se debe mejorar la representación gráfica y métrica de estas redes, así como abordar el efecto de la variación intra e interespecífica entre niveles tróficos. El estudio de las redes tripartitas debe extenderse a entornos urbanos y sistemas agrícolas para facilitar análisis comparativos y mejorar la gestión y conservación de los sistemas de polinización.
Nuevos registros de ácaros plumícolas en tres especies de reinitas (Parulidae) en Costa Rica
(2022) Calderón Mesén, Paula; Sánchez Monge, Gerardo Alcides; Alvarado Rodríguez, Olman; Montiel Parra, Griselda
Los ácaros plumícolas viven asociados a las partes blandas y a las plumas de las aves, y corresponden al grupo más grande y diverso de ectosimbiontes en aves. La mayoría de estas especies viven como comensalistas, aunque algunas son verdaderas parásitas, y que además poseen una historia evolutiva estrecha y compleja con sus hospederos. Se documentó la presencia de ácaros en plumas de aves de la familia Parulidae (reinitas) en Turrialba, Cartago, Costa Rica. Se encontraron 85 ácaros en 15 individuos de tres especies de Parúlidos: la reinita enlutada (Geothlypis philadelphia), reinita de costillas castañas (Setophaga pensylvanica), y la reinita amarilla (S. petechia). Se identificaron ácaros de los géneros Proctophyllodes y Amerodectes (Proctophyllodidae), Trouessartia (Trouessartiidae), Analges (Analgidae), Trombicula (Trombiculidae), Ker y Bak (Cheyletidae). La mayor cantidad de los ácaros pertenecen al grupo de plumícolas. Todos los hallazgos son nuevos reportes para la acarofauna de las reinitas en Costa Rica.
Residuo de Elaeis guineensis (Arecaceae) como absorbente de combustibles para aplicación pasiva en ingeniería contra incendios
(2024-02) Aragón Oconor, Hazel; Calderón Mesén, Paula; Mata Segreda, Julio Francisco
Introduction: Spills of flammable liquids can lead to serious accidents, mainly in industrial plants and on roads. To prevent the spread of spills, various forms of collection are used, such as absorption with porous solids. Agroindustrial waste can be used as sorbent materials for flammable liquids. Objective: To determine the sorption capacity of the residual empty-fruit bunch of oil-palm (Elaeis guineensis) and the macaw palm (Acrocomia sp.) nutshell for four organic flammable liquids. Methods: The residual biomasses of E. guineensis and Acrocomia sp. were assessed as sorbents for spilled fuels (diesel, jet fuel, commercial kerosene, and gasoline). Volumetric measurement of liquid-fuel absorption at 24 ºC was taken during a week. Desorption was measured at 50 ºC as the drying kinetics, by using moisture scales. Results: The sorption capacity of the Acrocomia sp. material was not satisfactory, compared to the E. guineensisresidual material, due to differences in the residual architecture of the organic material. This last can absorb 2.4 ± 0.2 cm3 g-1 at 24 ºC, during a one-week period. Diatomite absorbs greater quantities of the organic liquids but, the fluids diffusion at 50 ºC is 0.26 ± 0.09 times more slowly in the mineral matrix, because of the greater pore tortuosity in this mineral matrix. Conclusions: The oil-palm empty fruit bunch of E. guineensis, showed lesser but adequate performance than the sorbing behavior for fire hazard mitigation of diatomite. The nutshell of macaw palm (Acrocomia sp.) did not prove to be useful for this recovery operation.
Diseño de juego de bancos de prueba para caracterizar ventiladores extractores centrífugos
(2020) Castillo Blandino, Mariana; Fonseca Solís, Diego David; Monge Gapper, Juan Gabriel
Este trabajo trata sobre la caracterización de la operación de ventiladores centrífugos. Se diseñó un juego bancos de pruebas para medir la capacidades de trasiego y la potencia consumida por ventiladores centrífugos con un ámbito de flujo volumétrico entre 0,1887 m3/s (400 ft3/min) y 9,439 m3/s (20 000 ft3/min). El banco es adaptable a varios tamaños de ventiladores valiéndose de secciones de ductería con instrumentación y secciones de ajuste entre la sección anterior y el ventilador. La selección de los tamaños de las secciones de medición y ajuste de tamaño se basaron en un estudio de los modelos disponibles en el mercado nacional. A partir de este estudio se definieron los parámetros de diseño para los ductos y la selección de la instrumentación. El diseño del trabajo está fundamentado en las recomendaciones de las normas AMCA 210, NEEB y SMACNA. Por último, para el diseño desarrollado se presenta un estudio de rentabilidad económica considerando que se ofrezca el servicio de la caracterización de ventiladores en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica. Además, debido a que se desarrolló el trabajo durante la pandemia del 2020, se presentan escenarios considerando el estado económico tanto anterior como posterior al inicio de la emergencia.
Informe de la investigación de pasantía en Pedregal, S.A. Planta en Belén de Heredia
(2022-06) Aragón Oconor, Hazel
Se estudió el efecto de la incorporación del material plástico residual no valorizable en concreto usado en la fabricación de bloques de construcción. En específico, se evaluó la existencia de algún efecto en la difusividad de agua en esas matrices porosas. El material plástico se adicionó en la forma del producto Resin8, cuya composición es propiedad de la Empresa. No se encontró diferencia significativa en la capacidad de sorción de H2O a 23 °C, con respecto al bloque estándar (sin plástico agregado). El área fluxional específica para el secado a 50°C y 87 kPa de presión atmosférica, no fue afectado por la presencia de plástico en la forma de Resin8. Los ecobloques Resin8-plástico con contenido de 3% y 5% mostraron un área fluxional específica menor en 25% a los casos de bloque estándar, ecobloque con Resin8-plástico al 1% y ecobloque con Resin8-blíster al 1% de medicamentos.
Caracterización de las propiedades fisicoquímicas de un material de origen vegetal para recuperación de derrames de líquidos inflamables
(2023-05-03) Aragón Oconor, Hazel; Mata Segreda, Julio Francisco
El pinzote de palma aceitera (Elaeis guineensis) y la cascarilla de la semilla de la palma del coyol (Acrocomia sp.) fueron evaluados como absorbentes para derrames de combustibles líquidos. El objetivo es minimizar el impacto ambiental que implica el uso de absorbentes minerales y que estas matrices biológicas saturadas con los líquidos puedan ser utilizadas posteriormente como combustible sólido para equipo térmico estacionario. Se midió la rapidez de absorción a 24 °C y desorción a 50 °C, y resultó que el primer material se desempeñó mejor.
Characterization and construction of a compact hammer mill for laboratory use to homogenize natural fibers of Elaeis guineensis and Acrocomia sp.
(2023) Aragón Oconor, Hazel; Aragón Steller, Carlos Luis; Miranda Morales, Bárbara Cristina; Sanabria Sandí, Raziel Farid
This article provides an overview of the characterization and construction of a low-cost compact hammer mill for laboratory use to homogenize natural fibers of Elaeis guineensis and Acrocomia sp., in order to reduce the particle size of these fibers and other materials to study their physicochemical properties. The hammer mill was characterized by determining the theoretical output angular velocity in the rotor, the energy required per unit of mass during grinding (kJ/kg), the rotational speed of the rotor with its respective uncertainty extended to 95 %, the calculation of the stress and the safety factor in the rotor and hammers, the resulting particle size of the empty bunch of fruit oil palm (Elaeis guineensis) and the nutshell of the macaw fruit palm (Acrocomia sp.). The hammer mill was built with materials that can be obtained in an industrial hardware store, and a recycled vehicle part. The construction methodology was based on precision machining and metalworking. Residual lignocellulosic materials, such as the empty fruit oil palm cluster, the nutshell of the macaw fruit palm, rocks, coconut shell, wood, sludge, and aluminum slag were ground using this device. The construction of the hammer mill is compact and versatile, and it allows grinding a wide variety of materials for research processes that require the reduction of organic and inorganic materials. Due to its modest size, it can be placed in a laboratory, and since its powered by 110 V, no special requirements are necessary.
Diseño de la integración estructural de un sistema de espectrometría de masas a un dron octocóptero para la caracterización de gases volcánicos
(2023) Corrales Corrales, Ernesto; Castro Castro, Arnoldo Gerardo
En este trabajo se propone el diseño de los elementos estructurales necesarios para el acople de un instrumento científico a un dron multirotor, con el fin de realizar mediciones de la composición gaseosa de plumas volcánicas a distancia. El instrumento usa tecnología de espectrometría de masas compacta y está basado en un prototipo diseñado por el laboratorio GasLab, del CICANUM, en la Universidad de Costa Rica. Se estudian las características propias del instrumento para diseñar su cámara de vacío, luego se diseña la integración mecánica del resto de componentes y se diseñan los elementos necesarios para el acople al dron disponible para la aplicación, el Italdron Bigone 8HSE. Se agregan componentes opcionales como refuerzos para el dron y una carcasa hermética para el instrumento. Los diseños propuestos se basan en datos experimentales de vibración, características físicas de los componentes del instrumento y del dron. Los elementos se evalúan mediante modelado computacional y el análisis se enfoca en la disminución de su masa, facilidad de mantenimiento en el campo y bajos costos de manufactura. Se concluye con una propuesta de ensamble total que tiene una masa de unos 7,1 kg, lo que resultaría ser un 16\% más ligero que el modelo base inicial, y que, según modelado computacional, cumple con los requerimientos mecánicos de la aplicación. Para la masa final del instrumento, el Italdron podría no lograr transportar el instrumento a alturas superiores a los 1000 m.s.n.m de forma segura, debido a que el tiempo de vuelo disponible podría ser muy bajo en esas circunstancias y podría no ser suficiente para completar las misiones de monitoreo en las que se pretende implementar el equipo. Se recomienda realizar pruebas de levantamiento en campo a diferentes alturas y evaluar su desempeño en esas condiciones, antes de anclarle el instrumento a grandes alturas. De la misma manera, se recomienda construir prototipos de los elementos mecánicos, ensamblar el sistema para hacer pruebas físicas y evaluar su comportamiento final. Se propone considerar el dron DJI Agras-T30 para la aplicación, pues podría volar a los 4000 m.s.n.m o un 60% más de tiempo con baterías extra.
Optimización aerodinámica de una turbina eólica de eje horizontal para aplicaciones de pequeña escala en zonas boscosas
(2022-12-12) Richmond Navarro, Gustavo; Casanova Treto, Pedro
El viento es una fuente de energía renovable que ha tomado mucho auge en las últimas décadas. En particular en Costa Rica, alrededor del 10 % de la matriz eléctrica es energía eólica. Tomando en cuenta que este país posee una abundante vegetación, este trabajo se enfoca en determinar las características aerodinámicas óptimas de un rotor de turbina eólica de eje horizontal, de menos de 3 metros de diámetro, mediante simulación numérica, para aplicaciones en zonas boscosas de bajo potencial eólico. En particular, orientando los esfuerzos a brindar una fuente de energía a viviendas ubicadas en zonas indígenas, que están lejos de las redes de distribución eléctrica. En la primera parte de esta investigación se describe el recurso eólico en Costa Rica, aprovechando los datos de 37 estaciones meteorológicas distribuidas a lo largo y ancho del territorio; las cuales ofrecen registros entre 2007 y 2017. Se encuentra que, a 10 metros sobre el suelo, el viento sopla principalmente entre 3 y 5 m/s con una intensidad de turbulencia de hasta 30 %, estos resultados validan el foco de esta investigación, al demostrarse que el potencial eólico es bajo debido a las bajas velocidades y a la elevada intensidad de turbulencia. La segunda parte del documento contiene un modelado del viento en las zonas de interés, con la finalidad de conocer de forma detalla las condiciones en las cuales operará el rotor que se pretende diseñar. Para estos efectos se instrumentan varias torres meteorológicas con anemómetros a diferentes alturas y se determina que la temperatura, junto con la altura, son factores relevantes para describir la velocidad del viento en zonas boscosas. Se encuentra un valor de intensidad de turbulencia de alrededor del 30 % como el más frecuente entre los datos tomados. También se determina que una zona localmente sin obstáculo se asocia a una menor intensidad de turbulencia, lo que deberá ser tomado en cuenta para una eventual instalación del rotor que se diseña en esta tesis doctoral. El capítulo 3 contiene el diseño propiamente del rotor, una vez conocido el recurso eólico de manera general en el país, y de forma específica en zonas boscosas. Se emplea simulación numérica para conocer el desempeño del perfil SG6043 en condiciones de alta turbulencia y posteriormente con los resultados se diseña el rotor mediante el programa SWRDC, siglas de Small Wind turbine Rotor Design Code. El cual fue diseñado en Matlab por terceros y en este caso implementado con los datos de viento propios de la zona de interés. Se obtiene un rotor que puede generar hasta 1070 kWh de energía anual, frente a los 114 kWh que generaría un rotor de turbina comercial en las mismas condiciones. Finalmente en la cuarta parte de esta investigación se presentan los resultados de la pasantía realizada en la Universidad de Kyushu en Japón, donde se investiga el efecto un difusor en flujo turbulento. Para ello se emplea un túnel de viento con una sección de pruebas de 2 metros de alto por 3.6 metros de ancho. En dicho túnel se coloca una rejilla generadora de turbulencia y el difusor. Se encuentra que el efecto positivo del difusor en el flujo se ve potenciado por la turbulencia. Por lo que se concluye que este tipo de dispositivos son adecuados para turbinas que operan en condiciones de flujo turbulento.
Design of a device to slow the motion and vertical descent of a water rocket inspired by tropical seeds from Costa Rica
(2022-09-18) de Lemos Medina, Leonora; Campos Fonseca, Susan; Soto Garro, Morelia; Dittel Meza, Angely; Salazar López, Francisco; Mora Castro, Rebeca
The project design is framed in the project: “C1461 Mobile Laboratory of Action and Thought in Biomimetic Arts” in which an interdisciplinary group of researchers and students from the Universidad de Costa Rica collaborated in multiple iterations to develop an innovative way to solve design challenges in aerospace engineering and, embed in rocketry, functions that emulate adaptations observed in nature. After taking Costa Rican South Pacific seeds as mentors through biomimicry thinking, the development of the main deliverable of the project, which consists of a design and proof of a parachute system based on the principle of flying seeds was fulfilled. Several experimental steps were developed: 1. the conceptual design, 2. material selection, 3. design optimization, 4. prototyping, 5. testing and evaluation in the laboratory, 6. testing and evaluation in the field, 7. final report and design, and 8. demonstration and divulgation of the results. In this scientific article, we elaborate on all these stages with special emphasis on the evaluation stage in the laboratory and the field test. It is important to highlight that the project is rooted in a highly vulnerable area of Costa Rica where the researchers intentionally evoke an inclusive call as an inspiration
Innovation in water rockets development based on biomimicry design tool in collaboration with the Aerospace Engineering Group of Universidad de Costa Rica (UCR)
(2022-09) de Lemos Medina, Leonora; Campos Fonseca, Susan; Mora Castro, Rebeca; Soto Garro, Morelia ; Dittel Meza, Angely ; Salazar López, Francisco
At Universidad de Costa Rica (UCR), we are bringing solutions and approaches to aerospace engineering in a more holistic way, considering other factors in addition to the traditionally technical ones. Since Costa Rica is a rich country in terms of biodiversity per area, we have ventured into the use of biomimicry approaches to achieve innovative and different solutions to rocketry problems. As a starting point, in this line of research and development, optimization through biomimicry thinking of the landing systems of high-power rockets was our topic of interest. This design approach from and with nature led us to propose as sources of inspiration and adaptations of robust functionality, the flying seeds of the South Pacific of Costa Rica. A prototype of a parachute system for a water rocket has been built; its design was based on the seeds of the Cedro Amargo, Cedrela odorata tree. The most remarkable characteristics of interest of this seed are the geometrical configurations and aerodynamic features, which we have identified as compatible with rocket parachute systems. This approach has allowed the development of tools for interdisciplinary collaboration, design analysis, use of materials, and experimentation that go beyond traditional practices. The biomimicry tool, in a country with significant natural wealth, represents a differentiating aspect of new design ethics, a driver of development and innovation and positions the University of Costa Rica and the country as a benchmark in the systematisation of comprehensive interdisciplinary methodologies that foster active involvement and deep respect for the natural world. In this scientific paper, we will describe the process that led to the definition of crucial variables, the selection of the best sources of inspiration from nature, and the impactful aspects that were considered in the final design. This research is the result of the project C1461 Mobile Laboratory of Action and Thought in Biomimetic Arts supported by the UCR.
Desarrollo de un método numérico para la optimización multi-objetivo del diseño de resortes helicoidales a compresión
(2022-04-19) Van Patten Rivera, Erick; Monge-Gapper, Juan Gabriel
En esta investigación se define la implementación de un método numérico que utiliza un algoritmo genético para la optimización multi-objetivo de resortes helicoidales con el objetivo de minimizar la masa mientras se maximiza la resistencia a la fatiga y la robustez de su diseño. El método numérico y los casos de estudio en los que se prueba se enfocan principalmente a los resortes utilizados en las válvulas de control de flujo, sin embargo la metodología se puede cambiar a ser aplicable a otras aplicaciones en resorte similares. Para la implementación del algoritmo se determinan los requerimientos de diseño de los resortes y las restricciones a las que estarán sometidos, después de esto se programa el algoritmo y se prueba con funciones teóricas para verificar su efectividad. Una vez probado el algoritmo se realiza un modelo dinámico de masa amortiguador resorte con múltiples grados de libertad y se traslada esto a un conjunto de formulaciones matemáticas con las cuales se ejecuta la optimización. Finalmente se presentan y analizan tres casos de estudios con diferentes patrones de fuerza: un patrón sinusoidal, una onda de presión y una fuerza aleatoria. Para los diferentes casos de estudio se obtienen las frontera pareto-óptimas en las cuales se encuentran las combinaciones de variables de diseño para el diámetro del resorte, diámetro del alambre y número de espiras activas que tendrán una mejor relación de masa a resistencia a la fatiga y robustez del diseño.
Fundamental parameters for a minimal mass design of prismatic tensegrity cylinder subjected to a compressive force
(2021) Vumiliya, Angelo; Luo, Ani; Liu, Heping; González Fallas, Ricardo Andrés
This paper aims to propose a study on the static behavior of prismatic tensegrity structures and an innovative form for determining the effect of mechanical properties and geometric parameters on the minimal mass design of these structures. Design/methodology/approach: The minimal mass design in this paper considers a stable class-two tensegrity tower built through stable models. Using the proposed structures, comprehensive parametric studies are performed to examine the mass (in which the masses of joints are ignored), the mass ratio between a class-two tensegrity tower and a single element, both having the same diameter and length and afterward determine a reliable mass saving structure under various circumstances. Findings: The simulations show that the mass ratio versus the number of units is a nonlinear regressive curve and predicts that the proposed model outperforms the standard model when the variation parameter considered is a vertical force. The difference in mass between these structures is visible when the gap gradually decreases while the number of units increases. On the geometrical aspect, the gap between the masses is not significant. Originality/value: This paper helps to understand the influences of geometric parameters and the mechanical properties on the design of cylinder tensegrity structures dealing with a compressive force.
Evaluación del sistema de aire acondicionado del Oficentro El Cedral como edificio sustentable
(2010-07) Becerra Barrios, Patricio Raúl; Scaglioni Solano, Pietro
El desarrollo de la humanidad ha generado un gran impacto al medio ambiente y a los recursos naturales. En particular la industria de la construcción y urbanismo y la fabricación de los materiales para los edificios, son algunos de los factores que inciden en esta problemática. El nuevo Oficentro El Cedral en su fase final de construcción, se concibió para ser un edificio sustentable, incluyendo su sistema de aire acondicionado, el cual es una carga importante en el consumo energético del edificio. Parte de este trabajo consiste en investigar sobre edificios sustentables y la metodología de evaluación, analizar las normas relacionadas con el consumo energético y calidad del aire interior para aplicarlas al sistema de aire acondicionado de la edificación en estudio y determinar si califica dentro de los parámetros de las guías y normas disponibles como edificio sustentable. Por el desarrollo constructivo del Oficentro El Cedral se siguieron los lineamientos del sistema de evaluación voluntaria del programa de Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental (LEED, de sus siglas en inglés de Leadership in Energy and Environvental Design) tipo Envolvente y Núcleo (Core and Shell, CS), LEED-CS, y en particular para el sistema de aire acondicionado, las normas 90.1 y 62.1 aplicables para edificios altos de la Sociedad Norteamericana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE, de sus siglas en inglés de American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers), realizando una simulación energética mediante un programa de cómputo desarrollado por la empresa norteamericana Carrier Corporation, Hourly Analysis Program (HAP v.4.41), para diferentes escenarios. Del análisis de la simulación y de los resultados obtenidos de la evaluación cualitativa del sistema LEED, se determinó que el Oficentro El Cedral tiene un sistema de aire acondicionado que cumple con requerimientos mínimos de un edificio de alto desempeño energético pero con ciertas excepciones, sin embargo no califica para una certificación del sistema de evaluación LEED para Envolvente y Núcleo (LEED-CS). En Costa Rica no se ha alcanzado un desarrollo en la construcción y diseño para la elaboración y una implementación propia de un sistema de evaluación de edificios sustentables, lo cual motiva al sector de la ingeniería y arquitectura a investigar en este campo para desarrollar políticas de eficiencia energética, manejo de las aguas y conservación del ambiente para nuestras futuras generaciones.
Diseño y análisis de energías alternativas y eficiencia energética empleando sistemas de almacenamiento y generación fotovoltaica en el edificio central del Ministerio de Trabajo y Seguridad Social
(2021) Cordero Picado, Adrián Alberto; Sanabria Sandí, Raziel Farid
Este documento muestra la investigación de la reducción del consumo energético y la huella de carbono al edificio Presbítero Benjamín Núñez del Ministerio de Trabajo y Seguridad Social a través de la implementación de proyectos sobre cambio de tecnología de iluminación, diseño de sistema de generación fotovoltaica con almacenamiento de energía por baterías y por medio de un análisis de regresión por modelos con las características medioambientales de aprovechamiento de la energía solar como regresores, la cual es determinante para un conjunto de parámetros que permiten reducir el uso del sistema eléctrico constituyendo un elemento de sensibilización hacia el uso de energías limpias y de respeto al medioambiente. Los modelos estudiados generan la relación directa del cambio de temperatura con el perfil de carga eléctrica del edificio para poder implementar sistemas de almacenamiento de energía y poder reducir el consumo con la facturación mensual.
Costa Rica Aerospace Camp 2015: Experiences and Results
(2016-09) de Lemos Medina, Leonora; Mora Vargas, Andrés
The first Costa Rican Aerospace Camp 2015 was an outreach and education activity where participants had active contact with the entire process of constructing and operating sounding rockets. It included lectures on theoretical concepts, simulation, instrumentation, and hands-on construction of the rockets, culminating with their launch. In this paper, we present the lessons learned during the organization, development, and follow-up of over 50 participating students from several technical and socio-economic backgrounds. A first of its kind in Costa Rica, the camp was organized by the Department of Mechanical Engineering of the University of Costa Rica (UCR) and it was held from July 20th-22nd, 2015 in the campus of the UCR located in the province of Guanacaste. The main objective of the camp was to engage students in the classroom and inspire them to continue their undergraduate studies in the Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) fields as well as propel them to integrate the growing cluster of aerospace companies in Costa Rica. There were over 90 participants including staff, invited lecturers, organizers, and students. The camp attracted a large amount of national media coverage since it was the first time senior high school and freshmen university students, both female and male, from all over the country came to work together to, at the end of the camp, launch their sounding rockets with an altimeter as payload. The rockets reach up to 400 meters and after recovery their data was analyzed by the students. In this paper, we will present the application process the students went through, the teaching methodologies applied during the camp, the data representing the background of the participating students, the outcome of the camp, a follow up on the students and the conclusions we have drawn from this initial experience and how we expect to improve it during the upcoming 2016 edition of the camp.
Rotor para turbina eólica
(2010-01-19) Acosta Nassar, Carlos
Un rotor para turbina eólica del tipo de molino de viento, cuyo eje se encuentra sustancialmente alineado con la dirección del viento, caracterizado por que sus alabes tienen forma de superficie cónica recortada con bordes curvos aproximadamente perpendiculares a la generatriz de dicha superficie.
Freidora al vacío
(2011-05-12) Quesada Corrales, Guido
Una freidora continua al vacío en forma de ducto caracterizada por que dicho ducto se extiende horizontalmente en un trayecto que se encuentra por encima de los puntos de entrada y salida, de modo que por diferencia de nivel de aceite, la presión en la parte elevada del ducto está por debajo de la presión atmosférica.
Dispositivo para descarga interrumplible de tanque de inodoro (ECOFLAPER)
(2009-04-16) Quesada Corrales, Guido
Un dispositivo para la descarga interrumpible del tanque de un inodoro con válvula de clapeta y flotador, en el cual la descarga se pudede interrumpir voluntariamente moviendo el mecanismo de opoeración en dirección opuesta al moviento de apertura de la válvula de clapeta, con lo cual una varilla, cuya longitud se puede ajustar según la posición relativa de las piezas que la componen, empuja la válvula hasta la posición cerrada, o se puede sostener uan apertura parcial de la válvula.

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