Browsing by Author "Alvarado Reyes, Julio Alain"
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Thesis Diseño de un horno de Fundición para experimentación, laboratorio de fundición de la Universidad Técnica Federico Santa María Campus San Joaquín(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Alvarado Reyes, Julio Alain; Chávez Vásconez, Ricardo; Barreto de Azevedo Luiz; Departamento de Ingeniería Mecánica; Lascano Farak, Sheila KatherineEn este trabajo se diseña un horno de fundición a escala laboratorio para la Universidad Técnica Federico Santa María, Campus San Joaquín, en colaboración con Aceros AZA S.A. El objetivo principal es fabricar un horno capaz de fundir materiales ferrosos y no ferrosos de forma eficiente, segura y rápida. Para lograrlo, se sigue una metodología de Diseño de Ingeniería que abarca tres etapas: (1) diseño conceptual, (2) diseño estructurado y (3) diseño en detalle. En la primera etapa, el diseño conceptual, se inicia definiendo el problema en función de las necesidades planteadas por el cliente. Luego, se identifican las necesidades del proyecto, organizándolas en objetivos, restricciones y funciones, priorizando las más importantes. Además, se realiza un análisis funcional con herramientas como la caja negra, que muestra los flujos de entrada y salida, y la caja transparente, que desglosa cómo se transforman esos flujos para alcanzar los resultados esperados. También se busca información externa, comparando productos similares en el mercado y organizando todo en una matriz de despliegue de la función de calidad. Estas herramientas ayudan a relacionar las necesidades del cliente con los requerimientos técnicos del diseño. Una vez generado el concepto más adecuado, se pasa al diseño estructurado. Aquí se define la arquitectura del horno, seleccionando los materiales, componentes y procesos de fabricación. Todas las decisiones se validan con cálculos y simulaciones, buscando de que el diseño sea robusto, funcional y eficiente. Finalmente, en la etapa de diseño en detalle, se elaboran los planos de fabricación utilizando Autodesk Inventor Profesional, y se calculan los costos finales del producto. El horno diseñado tiene una capacidad aproximada de 8 - 10 [kg] de acero, con una potencia de 35 [kW] y un rango de frecuencia de 1-10 [kHz]. Este diseño fue comparado con el horno de inducción comercial Jinlai JLZ-35, que cuenta con características similares, pero tiene un costo de USD 17.800, mientras que el diseño propio se estima en USD 13.013. Aunque el horno Jinlai incluye ventajas como una rápida implementación y accesorios adicionales, el horno diseñado ofrece mayor personalización y se ajusta mejor a las necesidades específicas del laboratorio. En conclusión, este trabajo no solo mejora las capacidades del laboratorio, sino que también ofrece a los estudiantes una herramienta adaptada a sus necesidades y amplía las posibilidades de investigación en el área de la metalurgia, contribuyendo así al desarrollo académico y técnico.
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