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Análisis de impacto de mezclas zeotropicas en el diseño de un intercambiador de calor para un ciclo Rankine orgánico
(2024) Salgado Pradenas, Rodrigo Andrés; Barraza, Rodrigo; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
El estudio aborda un análisis del impacto de las mezclas zeotrópicas en el diseño de intercambiadores de calor dentro de un ciclo Rankine orgánico (ORC) y como los factores de diseño afectan en la eficiencia térmica de este. El uso de mezclas zeotrópicas se establece como una tecnología ampliamente utilizada para la recuperación de calor residual en aplicaciones de baja y media temperatura. El ORC se destaca por su capacidad de operar de manera eficiente con fuentes de calor de una temperatura menor a la que se utilizan en un ciclo Rankine convencional, permitiendo una conversión efectiva de energía térmica a trabajo útil. En este contexto, las mezclas zeotrópicas juegan un papel crucial, ya que presentan un fenómeno de "deslizamiento de temperatura" durante el cambio de fase, lo que permite una mejor integración térmica en los intercambiadores de calor, reduciendo las irreversibilidades y mejorando la eficiencia global del ciclo. El trabajo se basa en una modelación termodinámica mediante el uso del software EES y en el uso de correlaciones empíricas para modelar el comportamiento del ciclo ORC bajo el análisis del método de subintercambiadores para aplicar correctamente las propiedades termodinámicas del intercambiador en sus distintas configuraciones, en particular, en el uso de intercambiadores de placas. Estos dispositivos son valorados por su alta eficiencia en la transferencia de calor y su diseño compacto, lo que los convierte en una opción ideal para aplicaciones industriales. Se evaluaron varios parámetros operativos como el coeficiente global de transferencia de calor, el área de intercambio, y las propiedades termodinámicas de las mezclas, destacando cómo estos factores afectan el rendimiento térmico y mecánico del sistema. Los resultados obtenidos muestran que, al incrementar el coeficiente global de transferencia de calor en el evaporador, la eficiencia térmica del ciclo tiende a estabilizarse tras alcanzar un umbral específico. Además, se observa una disminución en la presión del condensador a medida que se varía el coeficiente de transferencia de calor o el área de transferencia de calor de este, provocando un aumento en la eficiencia de transferencia de calor. Finalmente, el estudio también realiza una revisión bibliográfica mostrando las ventajas del uso de mezclas zeotrópicas frente a fluidos puros y se resalta la importancia de seleccionar correctamente tanto el fluido de trabajo como el diseño geométrico del intercambiador de calor. Se concluye que la optimización de estos elementos es fundamental para maximizar la eficiencia del ORC y lograr un aprovechamiento óptimo del calor residual, pero se debe tener en cuenta que muchas de las correlaciones utilizadas actualmente, son mediante análisis empíricos y adaptaciones de correlaciones utilizadas para los fluidos puros y no se ha llegado a un método analítico que permita tener una aproximación propia de las mezclas zeotrópicas. Este enfoque no solo permite mejorar la producción de trabajo útil a partir de fuentes térmicas, sino que también contribuye a reducir costos operativos y mejorar la sostenibilidad energética en aplicaciones industriales.
Análisis de lubricación como método predictivo para el mantenimiento en montacargas portuarios
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Tomás Ignacio, Muñoz Vergara; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Ingeniería Mecánica; Nuñez Segovia, Jaime Humberto
La lubricación es una parte esencial en la conservación de los activos y en la mejora de sus desempeño independiente del rubro de la industria. La industria de los lubricantes ha desarrollado avances significativos en la tecnología, calidad y desempeño de los lubricantes, sin embargo, siguen teniendo limitaciones, por lo que su control sigue siendo muy relevante dentro de las pautas de mantenimiento. Las muestras de lubricante son un medio de control de las pautas de mantenimiento, sin embargo, en términos generales se desperdicia gran parte del potencial de esta información, o simplemente se emplean de manera informativa, careciendo de relevancia dentro de las decisiones del mantenimiento. El rubro portuario y de logística es una industria que opera 24/7, y que no puede detenerse, por lo que los equipos que le dan movimiento a esta operación son críticos para garantizar la continuidad operacional.
Análisis de niebla generada mediante termonebulización en base a agua con aditivos como método para mitigar heladas radiativas en plantaciones de cerezos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Contreras Arias, Benjamín Enrique; Barraza Vicencio, Rodrigo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Esta tesis analiza la niebla generada mediante termonebulización a partir de soluciones de agua con aditivos, como método para mitigar las heladas radiativas en plantaciones de cerezos. Continuando la investigación del proyecto PYT-2020-0091, que empleaba un sistema de generación de niebla basado en un ciclo HDH, este trabajo busca superar las limitaciones en densidad y cantidad de niebla producida. La metodología incluye pruebas en terreno realizadas en un predio de cerezos en Curicó, Región del Maule. Se utilizaron sensores para medir el impacto de la niebla en términos de radiación de onda larga neta, temperatura y humedad relativa, evaluando el desempeño de diferentes composiciones de agua y aditivos aptos en alimentos que aumentan la densidad de la niebla como líquido operacional en la termonebulización. Durante el estado del arte, se identifican aditivos aptos para uso alimentario, destacando el propilenglicol y la glicerina por su capacidad de aumentar la densidad de la niebla. Tras un análisis comparativo, el propilenglicol fue seleccionado como el aditivo principal debido a su eficiencia en la formación de niebla, su baja toxicidad y su compatibilidad con aplicaciones alimenticias. Los resultados mostraron diferencias entre las soluciones analizadas. Las pruebas con solo agua generaron un aumento de temperatura del 699 %, mientras que las pruebas con soluciones de agua y propilenglicol tuvieron un impacto promedio del 51 % en la temperatura, evidenciando una diferencia significativa entre ambas. Además, las soluciones con propilenglicol destacaron por una mayor densidad de niebla y una mejor capacidad para reducir la pérdida de radiación de onda larga neta en un 36,1 %. Sin embargo, la humedad relativa en las pruebas con glicol disminuyó en promedio un 7,6 %, a diferencia de las pruebas con solo agua, que llevaron los valores cercanos a la saturación con un aumento del 2,3 %. En comparación con el prototipo desarrollado en el marco del proyecto PYT-2020-0091, el termonebulizador sí tuvo impacto sobre las variables que definen las heladas, a diferencia del prototipo anterior, que en las pruebas realizadas en años anteriores no presentó registros positivos.
Análisis del riesgo de daño cerebral traumático basado en la cinemática de impactos en la cabeza producto de caídas en scooter eléctricos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Hernández Valenzuela, Hernán Alonso; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Ingeniería Mecánica; Arrué Cornejo, Patricio Andrés
El rápido crecimiento de la micromovilidad eléctrica en Chile ha traído consigo un aumento significativo en la siniestralidad vial, donde los usuarios de scooters eléctricos presentan una alta vulnerabilidad a sufrir lesiones graves, específicamente traumatismos encéfalo craneanos. La presente investigación tiene como objetivo analizar biomecánicamente el riesgo de daño cerebral traumático producto de impactos de cabeza en caídas de scooters, utilizando simulaciones computacionales avanzadas. Para ello, se desarrolló un modelo de elementos finitos en el software LS-DYNA que replica la interacción dinámica entre un maniquí antropomórfico (Dummy Hybrid III percentil 50), un scooter eléctrico (Ninebot G30P) y un entorno urbano rígido. Se estudió la cinemática de caída tipo vaulting (eyección por bloqueo de rueda delantera) mediante un diseño experimental de cuatro escenarios, variando la velocidad de impacto (15 y 25 km/h) y el ángulo de incidencia (frontal y oblicuo). La evaluación del riesgo se realizó integrando criterios cinemáticos normativos (HIC, BrIC, RIC) con estimaciones avanzadas de deformación tisular obtenidas mediante modelos de redes neuronales convolucionales. Los resultados demostraron que, debido a la altura de caída y la naturaleza rígida del suelo, todos los escenarios evaluados superaron ampliamente el umbral crítico de fractura de cráneo (HIC > 3000), independientemente de la velocidad de circulación. Asimismo, se identificó que la dirección del impacto es un factor determinante en la severidad del daño interno: los impactos oblicuos generaron las mayores aceleraciones rotacionales y deformaciones del tejido cerebral (MPS > 0.42), indicando un alto riesgo de daño axonal difuso severo. Se concluye que el diseño intrínseco del scooter predispone a cinemáticas de alto riesgo y que, incluso a velocidades moderadas (15 km/h), existe una probabilidad latente de conmoción cerebral compleja, validando científicamente la necesidad imperativa del uso de casco certificado.
Cálculo y diseño hidráulico, proyecto reemplazo de molinos de repaso planta concentradora, Codelco División Chuquicamata
(2017) Cañas Berríos, Luis Antonio; Jaque Delgado, Felipe Andrés; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Barraza Vicencio, Rodrigo Sebastián
CODELCO, división Chuquicamata, actualmente dispone de tres áreas de concentración, denominadas A0, A1 y A2. Parte de las instalaciones de esta planta corresponden a la remolienda, donde actualmente catorce molinos procesan el concentrado obtenido de la flotación. Dichas instalaciones presentan problemas de bajo rendimiento metalúrgico y baja confiabilidad operacional. Por estas razones se solicita el reemplazo de los actuales molinos de repaso por tres molinos verticales a instalar en un nuevo edificio, proyecto que se realizara en la modalidad EPC (Engineering, Procurement and Construction). El presente trabajo realiza una parte de la ingeniería de detalles asociada a la especialidad mecánica-piping a partir de lo indicado en la ingeniería básica. Para lograr este cometido se revisan y validan los diversos documentos, tales como, criterios de diseño, memorias de cálculo, planos entre otros. El desarrollo de cálculo hidráulico se realiza una vez terminado y validado el balance de masa y los flujos los cual son determinados por la disciplina de procesos. Validados los criterios de diseño y definidos los flujos, se inicia el desarrollo del cálculo de líneas de piping del proceso de manera conjunta con la selección de las bombas. De forma paralela se desarrolla el cálculo y diseño de cajones, los cuales se fabrican de acero calidad ASTM A-36, con revestimiento interior de goma natural, para evitar el desgaste prematuro por el efecto abrasivo de la pulpa de concentrado de cobre.
Desarrollo de un modelo de inteligencia artificial para el diagnóstico de fallas en motores de inducción trifásicos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Tobar Lomas, Carlos Ignacio; Sánchez Squella, Antonio; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Rengifo Santana, Johnny Wladimir
La presente memoria aborda el diagnóstico de fallas en motores de inducción trifásicos mediante aprendizaje automático, considerando el desbalance de clases propio de datos reales. Se plantea e implementa un pipeline reproducible con SVM de núcleo RBF que opera sobre señales de vibración (en la carcasa del rodamiento fallado y en el propio motor) y corrientes trifásicas. El flujo de trabajo contempla estandarización, partición estratificada en entrenamiento y prueba, ajuste de hiperparámetros vía grid search con validación cruzada y ponderación por clase, empleando F1-macro como criterio de optimización para asegurar un desempeño equilibrado entre categorías. Los resultados evidencian que la información vibracional es clave para discriminar fallas mecánicas y condición sana. El mejor compromiso entre desempeño y complejidad se obtiene con vibraciones únicamente (F1-macro aproximado de 0,98 y AUC aproximado de 1,00). La combinación de todas las señales entrega un rendimiento ligeramente peor (F1-macro aproximado de 0,97 y AUC aproximado de 1,00), mientras que el uso exclusivo de corrientes experimenta una degradación apreciable. En conjunto, el esquema propuesto demuestra alta exactitud y robustez frente al desbalance, y ofrece una base metodológica replicable para su futura implementación en sistemas de monitoreo y mantenimiento predictivo.
Desarrollo y validación de metodología numérico-experimental para análisis de grandes deformaciones en flexión
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-01) Huilcal Gálvez, Bastián Eduardo; Campillo Canto, Mauricio Alejandro; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Los mecanismos flexibles constituyen una alternativa innovadora a mecanismos convencionales al transmitir movimiento mediante deformación elástica, ofreciendo ventajas en precisión, durabilidad y miniaturización. Su análisis numérico requiere formulaciones de grandes deformaciones que capturen no linealidades geométricas. Este trabajo evaluó la efectividad de diferentes métodos de simulación disponibles en ANSYS para el análisis de grandes deformaciones mediante validación experimental con correlación digital de imágenes (DIC). La metodología integró simulación numérica empleando Static Structural y Explicit Dynamics, y validación experimental mediante ensayos de flexión en tres puntos con DIC 2D. Se evaluaron tres geometrías distintivas (probetas de acero MN65 y acero de ballesta automotriz Fiat126 en configuraciones recta y curva), alcanzando deflexiones del 6–10 % de la luz total. Los resultados demostraron que ambas formulaciones predicen con precisión aceptable las deflexiones verticales (errores 3–8 % para Explicit Dynamics, 19–33 % para Static Structural en configuraciones óptimas; R² > 0,96), siendo Explicit Dynamics consistentemente superior para todas las geometrías evaluadas. En geometrías complejas, Explicit Dynamics alcanzó el error mínimo del estudio (3,79 % versus 19,21 % de Static Structural). Se estableció que la representación de las condiciones de contorno es el factor dominante sobre la densidad de mallado. La comparación entre formulaciones de grandes y pequeñas deformaciones reveló que, mientras las deflexiones verticales muestran diferencias marginales (< 2 % en error), los desplazamientos horizontales experimentan degradación severa con incrementos de error superiores al 100 % al desactivar Large Deflection, validando experimentalmente la necesidad de formulaciones no lineales para análisis de trayectorias completas. El protocolo metodológico desarrollado, que incluye caracterización del límite de detección del sistema de medición, estudios paramétricos de optimización de configuraciones, y estrategias de comparación cuantitativa mediante extracción de datos en fibra central, proporciona bases sólidas para el diseño y análisis de mecanismo flexibles. Las recomendaciones establecidas priorizan optimización de condiciones de contorno sobre refinamiento de malla, sugieren Explicit Dynamics como formulación preferida para análisis de grandes deformaciones, y contribuyen al desarrollo de metodologías confiables para aplicaciones en mecanismos flexibles de alta precisión.
DESIGN AND DEVELOPMENT OF A PLANAR CABLE-DRIVEN VSA BASED ROBOT FOR UPPER-LIMB REHABILITATION
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2016) Ramírez Reyes, Francisco Alberto; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Nikulin Chandía, Christopher Nick
Diseño cinemático y dinámico de un manipulador robótico
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Pais Lucero, Mauro Stéfano; Villa Durán, Mario; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
El presente trabajo aborda el diseño cinemático y dinámico de un manipulador robótico destinado al transporte de objetos entre dos correas transportadoras perpendiculares y en movimiento, situadas a diferentes alturas. Para ello, se analizan conceptos fundamentales de la robótica como la cinemática directa, la cinemática inversa, el uso del jacobiano y la dinámica de manipuladores. Se plantea la metodología necesaria para cumplir los objetivos donde se hablan de todos los programas a utilizar y la forma de utilizarlos. Como herramienta de desarrollo se empleó Autodesk Inventor, lo que permitió diseñar un modelo en 3D. Este diseño considera las especificaciones necesarias para garantizar movimientos precisos y eficientes, calculando los requerimientos de los actuadores y simulando el proceso en un entorno gráfico que incluye detección de colisiones y física del sistema. Ya con esto en consideración se define un algoritmo, el cual, con ayuda de aprendizaje por refuerzo, busca entrenar el modelo, de manera que se pueda mejorar los resultados, la precisión y evitar errores. Los resultados obtenidos muestran la capacidad del manipulador para cumplir con los objetivos planteados, destacando su aplicabilidad en entornos industriales que requieren automatización de tareas complejas. Finalmente, se presentan conclusiones y recomendaciones que buscan contribuir al desarrollo y la implementación de manipuladores robóticos en diversos sectores productivos.
DISEÑO DE UN EQUIPO PARA LA REDUCCIÓN DE TIEMPO Y ESPACIO EN LA ELABORACIÓN DE CERVEZA ARTESANAL
(2018-09) Ramos Fuentes, David Marcelo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Lazcano Farak, Sheila
Diseño de una estación experimental de medición de coeficientes de transferencia de calor y caídas de presión en mezclas zeotrópicas durante la condensación y evaporación
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024) Vicencio Fuentes, Gonzalo Javier; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Mecánica; Barraza, Rodrigo
En este documento se caracterizan diez estaciones experimentales de medición de coeficientes de transferencia de calor y/o caída de presión durante la condensación o evaporación para fluidos zeotrópicos, lo que se clasifican según tres criterios: cambio de fase, fluido de intercambio de calor y determinación del coeficiente de transferencia de calor y caída de presión. Con dicha información se diseña una estación experimental que permite medir el coeficiente de transferencia de calor y la caída de presión durante la condensación y evaporación, considerando mezclas zeotrópicas a temperatura ambiente y sólo intercambio de calor entre fluidos. Se definen los equipos de diversa índole: Medición, de presión; temperatura; flujo másico; composición de mezcla gaseosa y diferencia de presión, transporte, bomba para el fluido de trabajo; bomba para el agua (condensación) y bomba para el aceite térmico (evaporación) y finalmente, los equipos de transferencia de calor, incluidas las secciones de prueba. Estas secciones de prueba se componen de dos tubos concéntricos, tal que el diámetro interno y externo del tubo exterior es 𝐷𝐼𝑁𝑇 = 8 mm y 𝐷𝐸𝑋𝑇 = 10 mm y los del tubo interior son 𝐷𝑖𝑛𝑡 = 3 mm y 𝐷𝑒𝑥𝑡 = 4 mm. También estas secciones de prueba (para la evaporación y condensación) cuentan con tres subsecciones de 250 mm cada una. Para las secciones de prueba la temperatura se mide en la pared externa del tubo interno usando termocuplas para no interrumpir el flujo del fluido de trabajo. Se define como se procesan los datos medidos por los instrumentos antes nombrados. En este caso para el coeficiente de transferencia de calor se recurre al método de la diferencia de temperatura media logarítmica. Por otra parte, la caída de presión medida se usa para determina el factor de forma de las secciones de prueba.
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN HELIÓSTATO CON SEGUIMIENTO SOLAR EN DOS EJES PARA RE-DIRECCIONAR RADIACIÓN INCIDENTE HACIA UN DISCO CONCENTRADOR PARABÓLICO
(2018) Carvajal Carrasco, Esteban Rodrigo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Toledo Torres, Mario Gonzalo; Barraza Vicencio, Rodrigo Sebastian; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Diseño y desarrollo de ducha con sistema de agua recirculada a fin de ahorro energético e hídrico
(2024) Peña Medina, Axel Alejandro; Lascano Farak, Sheila Katherine; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Este estudio se centra en el diseño y desarrollo de un sistema de ducha con recirculación de agua, con el objetivo principal de reducir el consumo tanto de agua como de energía en entornos domésticos e institucionales. La metodología adoptada para el desarrollo de este proyecto incluyó varias etapas clave. En primer lugar, se realizó un análisis del mercado para identificar las soluciones existentes y evaluar sus limitaciones, lo que permitió establecer los requerimientos técnicos y de diseño del nuevo sistema. A continuación, se llevó a cabo el diseño y construcción de un prototipo de ducha que incorpora un sistema de recirculación de agua, incluyendo componentes de filtración, monitoreo y control. Finalmente, se desarrolló un sistema de control inteligente mediante Arduino Uno que permite regular el flujo de agua, la temperatura y la recirculación. Uno de los resultados más importantes obtenidos con este proyecto fue la demostración de un ahorro significativo en el consumo de agua y energía en comparación con las duchas convencionales. El prototipo funcional desarrollado mostró ser capaz de reducir el consumo de agua en un porcentaje considerable, reutilizando el agua utilizada durante la ducha después de someterla a procesos de filtración y tratamiento, cumpliendo con los estándares de higiene y seguridad necesarios. En conclusión, el proyecto no sólo valida la viabilidad técnica de las duchas con sistemas de recirculación de agua, sino que también destaca su potencial como una solución económicamente viable y ambientalmente sostenible para hacer frente a la escasez de agua. Las pruebas realizadas con el prototipo indican que esta tecnología podría ser implementada a gran escala, ofreciendo beneficios significativos tanto para el medio ambiente como para los consumidores. Además, su facilidad de instalación y mantenimiento facilita su adopción en una amplia gama de contextos, desde hogares individuales hasta grandes instalaciones.
Diseño y evaluación de un prototipo de lecho empacado para la medición de temperatura como base para futuras investigaciones sobre resistencia térmica de contacto
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Cabello Moraga, Jorge Enrique; Barraza Vicencio, Rodrigo Sebastián; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
El presente trabajo tuvo como objetivo diseñar y construir un prototipo de lecho empacado para la medición de temperatura, con el propósito de servir como herramienta para futuras investigaciones sobre resistencia térmica de contacto. Se realizó una revisión bibliográfica y un análisis teórico de los mecanismos de transferencia de calor en lechos empacados, identificando conducción, convección natural y forzada, y radiación, así como la influencia de la resistencia térmica de contacto, la rugosidad superficial, la fuerza de compresión y el traslape entre partículas. Posteriormente, se llevaron a cabo simulaciones numéricas en una y dos dimensiones para predecir el comportamiento térmico de lecho y definir las dimensiones y características del prototipo a escala mínima. El prototipo construido incorporó esferas de acero inoxidable 304 y aluminio 1060, instrumentadas con termopares tipo K y un sistema de adquisición basado en Arduino Uno con módulos MAX6675. Las simulaciones permitieron validar la hipótesis de isotermicidad de las esferas y evidenciaron el efecto pared, justificando la inclusión de aislamiento. Los resultados experimentales mostraron que el aluminio alcanzó temperaturas más altas y se calentó más rápido que el acero, coherente con su mayor conductividad térmica. Asimismo, el ajuste del traslape en el modelo permitió reproducir tasas de calentamiento más realistas y reflejar fenómenos no modelados explícitamente, confirmando que la resistencia térmica de contacto es un factor determinante. En conclusión, el prototipo demostró ser una herramienta valida para evaluar la transferencia de calor en lechos empacados, proporcionando información esencial para la calibración de modelos numéricos y estableciendo las bases para futuras investigaciones experimentales y mejoras en la caracterización de la resistencia térmica de contacto.
Diseño y fabricación de robot que cumpla con las reglas de la categoría robotracer de la competencia all Japan micromouse contest
(2019-04) Bercovich Merino, Andrés Rodrigo; Chacana Y., Felipe; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Robotracer es una categoría de competición robótica, nacida en Japón el año 1986, cuya popularización ha llegado hasta Latinoamérica. Los robots que participan en esta categoría son en estricto rigor, vehículos autónomos en pequeña escala, que deben recorrer un circuito en el menor tiempo posible, cumpliendo con la reglamentación establecida. El estudio de estos robots, propone un desafío mecatrónico en los desarrolladores, donde estos se enfrentan a complejos problemas de diseño, que van desde aspectos esencialmente físicos, como el modelamiento de la dinámica del robot, aspectos mecánicos como los sistemas de tracción, aspectos electrónicos y de ciencias computacionales, como la programación de microcontroladores y la comunicación con sensores y transductores. Para abordar todas las temáticas planteadas anteriormente, esta memoria se separa en cinco capítulos. El primer capítulo, habla sobre el estado del arte de los Robotracer, donde se definirá qué es un Robotracer, y se mostrará la reglamentación que los gobierna. Finalizando se mostrarán y analizarán ligeramente los robots más influyentes de esta categoría hasta el 2017, a partir de la elaboración de un ranking de los últimos cuatro años de la competencia All Japan Micromouse Contest. En el segundo capítulo se propondrá un diseño personalizado de un Robotracer, considerando aspectos mecánicos, eléctricos y electrónicos, cuyo estudio dinámico se realizará en el capítulo tres. El tercer capítulo describirá analíticamente la dinámica del robotracer propuesto anteriormente, definiendo cómo sería teóricamente el movimiento ideal, para que en el cuarto capítulo de esta memoria se proponga el algoritmo de movimiento del robot, para que se comporte de manera ideal. En el quinto capítulo se comentarán los resultados obtenidos, y se propondrán mejoras al modelo realizado.
Diseño y fabricación de sistema de transmisión con múltiples ejes de salida
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-12) Castañeda Sarmiento, Tomás; Ibarra González, Jaime Julián; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
En esta memoria se desarrolla el diseño y la fabricación de un sistema de transmisión de energía mecánica con capacidad de liberación en múltiples ejes. El objetivo principal es diseñar un mecanismo que permita un acople y desacople eficiente, utilizando un único motor de transmisión y optimizando la simplicidad del ensamblaje y la reducibilidad del prototipo. El desarrollo del proyecto abarca varias etapas. Primero, se definen los requerimientos del diseño, estableciendo criterios clave como la independencia de los ejes, la facilidad de ensamblaje y el uso de componentes adecuados para garantizar una transición suave entre estados de acople y desacople. A continuación, se analizan distintas soluciones de transmisión, considerando sistemas basados en engranajes, levas, electroimanes y solenoides, evaluando sus ventajas y limitaciones. Con base en este análisis, se selecciona la mejor configuración y se procede a la fabricación del prototipo mediante impresión 3D, realizando pruebas experimentales para evaluar parámetros como la firmeza del acople, la tracción entre las piezas y la facilidad de transición entre estados. Finalmente, se presentan las conclusiones sobre el desempeño del sistema, destacando su efectividad y proponiendo posibles mejoras para optimizar su funcionamiento.
ESTUDIO NUMÉRICO DE LA PROPIEDADE DE AMORTIGUACION DE VIBRACIONES EN ESPUMAS METÁLICAS EN BASE A LA ALECIÓN CON MEMORIA DE FORMA CUALBE PARA DISPOSITIVOS LIVIANOS DE DISIPACIÓN DE ENERGIA"
(2016) Apablaza Zamora, Juan Pablo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Perez Pozo, Luis Carlos; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Evaluación experimental de la influencia de parámetros de impresión sobre comportamiento mecánico del PLA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) González Torres, Oscar Tomás; Ibarra González, Jaime; Departamento de Ingeniería Mecánica; Estay Barrientos, Danilo Alejandro
Este estudio evalúa experimentalmente la influencia de distintos parámetros de impresión en el comportamiento mecánico del ácido poliláctico (PLA) fabricado mediante manufactura aditiva por deposición fundida (FDM). Para ello, se fabricaron probetas bajo la norma ASTM D638 variando de forma independiente cuatro parámetros: orientación de impresión, porcentaje de relleno, cantidad de paredes y patrón de relleno. Cada lote fue producido en una impresora Ender 3 V3 KE y posteriormente ensayado a tracción en una máquina universal Zwick/Roell Z100 equipada con una celda de carga de 5 kN. Los resultados obtenidos permiten identificar el nivel de incidencia de cada uno de estos parámetros en la resistencia a la tracción y el módulo de elasticidad del PLA. Se observó que la orientación de impresión y el patrón de relleno presentan una influencia mínima, con diferencias entre configuraciones que permanecen dentro del orden de la dispersión de los datos. Por el contrario, el porcentaje de relleno y la cantidad de paredes mostraron efectos directos y consistentes: incrementos en ambos parámetros producen aumentos apreciables en la resistencia mecánica y módulo de elasticidad, tendencia respaldada por los modelos matemáticos de ajuste obtenidos. En particular, se obtuvo que la variación entre la condición mínima estudiada para el porcentaje de relleno (10 %) y la condición máxima (100 %), se registró un aumento del 118% en el valor de la resistencia mecánica y para la cantidad de paredes, se registró un aumento del 36% entre la configuración con 2 paredes y la configuración con 6 paredes. El análisis global evidencia que la mayor parte de la resistencia mecánica del PLA está condicionada por la cantidad de material sólido dentro del volumen de la probeta(...).
Modelación numérica de sistema de desalinización HDH con incorporación de PVT
(2020-08) Jahn Galdames, Natalia Francisca; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Ingeniería Mecánica; Barraza Vicencio, Rodrigo
En este trabajo se desarrolla una simulación transiente de un sistema de desalinización mediante método humidificación-deshumidificación. Los datos de la simulación se validan contra los datos de un sistema real en el cual el de la simulación está basado, este se encuentra instalado en el laboratorio de energía renovables (LER) de la universidad. El modelo numérico se desarrolla en el sistema TRNSYS y su finalidad es evaluar la conveniencia de incorporar un PVT o panel térmicofotovoltaico, para reducir el número de componentes del sistema y hacerlo más económico. Integrar un PVT también haría que el sistema mejore su eficiencia energética ya que se podría aprovechar de enfriar los paneles fotovoltaicos a la vez que se aprovecha la energía térmica de los mismos, lo que aumentaría la eficiencia de la colección eléctrica y evita el desperdicio de la energía térmica al medio ambiente. Para este estudio se proponen dos configuraciones diferentes de PVT, una de ellas dentro de un ciclo de agua salada y otra dentro de un ciclo de fluido térmico, que este caso sería agua potable. Por lo tanto, ambas configuraciones involucran un PVT que funcione con un fluido líquido. El modelo matemático que se usa para el PVT es el propuesto por J. Bilbao y A. B. Sproul de la Universidad de New South Wales [24]. Este modelo es recibido en lenguaje Fortran y luego implementado en TRNSYS.
Modelamiento térmico por elementos finitos de panel fotovoltaico monofacialy bifacial
(2020) Farías González, Cristian Andrés; Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Departamento de Ingeniería Mecánica; Barraza Vicencio, Rodrigo
El presente trabajo tiene como objetivo estudiar los efectos de las condiciones medioambientales, específicamente el viento y la temperatura, sobre los gradientes térmicos generados en paneles fotovoltaicos policristalinos y bifaciales en conjunto con la subyacente fluctuación en su eficiencia de operación. Se realizan simulaciones bajo diversas condiciones de operación para un panel fotovoltaico policristalino por medio de un modelo térmico en elementos finitos logrando así determinar los efectos de estas condiciones sobre la temperatura de operación en el panel, posteriormente se extiende este estudio a paneles bifaciales. El modelo policristalino generado es validado utilizando los datos obtenidos de la estación meteorológica y los paneles fotovoltaicos montados en la azotea del campus San Joaquín de nuestra universidad ubicado en Avda. Vicuña Mackenna 3939, comuna de San Joaquín, Santiago. Finalmente se desarrollan pruebas a partir del modelo generado estudiando el efecto que tiene tanto el ensuciamiento de los paneles como las sombras sobre estos.

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