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Reciclaje de imanes de neodimio (NdFeB) provenientes de discos duros de computadoras post-consumo usando solventes eutécticos profundos a base de cloruros de colina-guanidina y ácidos carboxílicos : reciclaje de imanes de neodimio (NdFeB) provenientes de discos duros de computadoras post-consumo usando un solvente eutéctico profundo a base de cloruro de colina y ácido cítrico.
Get PDFEl neodimio (Nd) es un metal estratégico clave en el desarrollo tecnológico, cuya producción está dominada por mercados asiáticos, lo que genera una dependencia geopolítica. Su obtención tradicional a partir de fuentes primarias se basa en el uso de lixiviantes contaminantes. Por ello como alternativa se han propuesto los solventes eutécticos profundos (DES), los cuales son mezclas de compuestos con un punto de fusión inferior al de sus constituyentes y se presentan como líquidos a temperatura ambiente. Por la importancia del Nd, se buscan fuentes secundarias de recuperación, como los imanes permanentes (NdFeB) presentes en residuos electrónicos (RAEEs). Este estudio evaluó la recuperación de neodimio de imanes de discos duros post-consumo con el uso de un DES basado en cloruro de colina y ácido cítrico. Para ello se recuperaron, desmagnetizaron y caracterizaron imanes de computadoras post-consumo. El DES usado se sintetizó con cloruro de colina, ácido cítrico y agua en una relación molar 1:1:5,5 respectivamente. Para la lixiviación se usaron 0,2 g de polvo de imán en 10 g del DES a 30, 60 y 90 ºC. Además, se evaluó el ácido oxálico como precipitante de Nd. Los resultados obtenidos para las caracterizaciones de los imanes y del DES fueron consistentes con los valores descritos en estudios previos. La lixiviación de los imanes alcanzó una recuperación máxima de Nd del 87,66 % a 90 ºC en 45 min. Finalmente, la precipitación con ácido oxálico permitió recuperar hasta el 100 % del Nd contenido en el DES rico.Neodymium (Nd) is a key strategic metal in technological development, with its production dominated by Asian markets, resulting in geopolitical dependency. Traditional extraction from primary sources relies on the use of polluting leaching agents. As an alternative, deep eutectic solvents (DES) have been proposed. These are mixtures of compounds with a melting point lower than that of their constituents and are liquid at room temperature.Due to the importance of Nd, secondary recovery sources are sought, such as permanent magnets (NdFeB) found in electronic waste (e-waste). This study evaluated the recovery of neodymium from post-consumer hard disk drive magnets using a DES based on choline chloride and citric acid. Post-consumer computer magnets were recovered, demagnetized, and characterized. The DES was synthesized with choline chloride, citric acid, and water in a molar ratio of 1:1:5.5, respectively. For leaching, 0.2 g of magnet powder was used in 10g of DES at 30, 60, and 90 ºC. Additionally, oxalic acid was evaluated as an Nd precipitant. The characterization results for the magnets and the DES were consistent with values described in previous studies. Magnet leaching achieved a maximum Nd recovery of 87.66% at 90 ºC in 45 minutes. Finally, precipitation with oxalic acid allowed recovery of up to 100% of the Nd contained in the enriched DES
Estudio de la respuesta dinámica del material rodante de sistemas ferroviarios a diferentes condiciones de operación : modelamiento, simulación y validación experimental de la respuesta dinámica del material rodante considerando el parámetro de operación: Carga de mercancías.
No full textEl presente proyecto aborda como tema principal el resultado de la respuesta dinámica del material rodante de un sistema ferroviario, considerando cargas de mercancías como un primordial parámetro de operación. Se estudia el análisis dinámico de vagones de carga que se encuentran sometidos a diversas condiciones de operación para evaluar cuál es su desempeño modal y armónico. Se utiliza un modelo matemático junto con un modelo en tercera dimensión, el cual describe la interacción de las cargas dinámicas y la estructura del vagón. Este modelo 3D fue validado en base a simulaciones en SimSolid, utilizando parámetros obtenidos experimentalmente mediante mediciones realizadas con un acelerómetro triaxial en las paradas de Iñaquito y Jipijapa del metro de Quito, Ecuador.The main topic of this project is the result of the dynamic response of the rolling stock of a railway system, considering freight loads as a primary operating parameter. The dynamic analysis of freight wagons subjected to various operating conditions is studied to evaluate their modal and harmonic performance. A mathematical model is used together with a 3D model, which describes the interaction of dynamic loads and the structure of the wagon. This 3D model was validated based on simulations in SimSolid, using parameters obtained experimentally through measurements made with a triaxial accelerometer at the Iñaquito and Jipijapa stops of the Quito metro, Ecuador
Estudio de la respuesta dinámica del material rodante de sistemas ferroviarios a diferentes condiciones de operación : modelamiento, simulación y validación experimental de la respuesta dinámica del material rodante considerando el parámetro de operación: carga de combustible.
No full textEl presente trabajo tiene como objetivo el analizar la respuesta dinámica de un material rodante ferroviario bajo diferentes componentes de trabajo, en este caso en particular el transporte de combustible. Por lo que, se desarrolló un modelo matemático que describa y permita predecir el comportamiento dinámico del cuerpo de estudio y posteriormente implementarlo en simulaciones numéricas en el software SimSolid, siendo el desarrollo del análisis modal y análisis armónico. En el análisis modal se determinaron las frecuencias naturales del sistemas en un rango de 46.41 [Hz] a 76.98 [hz], mientras el análisis armónico examino la respuesta dinámica a fuerzas periódicas. La validación experimental se lo realizó por medio del Metro de Quito en el trayecto que conecta la estación de la Universidad Central con la estación de la Pradera, esto gracias a que este recorrido tiene un trayecto curvo – recto. Se realizaron seis (6) mediciones del paso del metro, de las que se obtuvieron niveles de vibración de 59.5 [dB] a 68.8 [dB], con un promedio de 54.38 [dB] y una discrepancia de 9.87 [dB] que se considera aceptable dentro de un margen de variabilidad experimental, simplificaciones del modelo y perturbaciones tanto internas como externas del sistema. El proyecto concluye que el modelo desarrollado por simulación representa adecuadamente el comportamiento dinámico del sistema ferroviario, identificando frecuencias criticas y siendo una herramienta que permita mitigar problemas relacionados con la resonancia. Se recomienda mejoras en el modelado, simulaciones, y condiciones de frontera para alcanzar resultados más reales.The objective of this work is to analyze the dynamic response of a railway rolling stock under different work components, in this particular case the transportation of fuel. Therefore, a mathematical model was developed that describes and allows to predict the dynamic behavior of the body of study and subsequently implement it in numerical simulations in the SimSolid software, being the development of the modal analysis and harmonic analysis. In the modal analysis, the natural frequencies of the system were determined in a range of 46.41 [Hz] to 76.98 [Hz], while the harmonic analysis examined the dynamic response to periodic forces. The experimental validation was carried out by means of the Quito Metro on the route that connects the Universidad Central station with the Pradera station, thanks to the fact that this route has a curved - straight path. Six (6) measurements were made of the passage of the metro, from which vibration levels of 59.5 [dB] to 68.8 [dB] were obtained, with an average of 54.38 [dB] and a discrepancy of 9.87 [dB] which is considered acceptable within a margin of experimental variability, model simplifications and disturbances both internal and external to the system. The project concludes that the model developed by simulation adequately represents the dynamic behavior of the railway system, identifying critical frequencies and being a tool to mitigate problems related to resonance. Improvements in modeling, simulations, and boundary conditions are recommended to achieve more realistic results
Diseño de un sistema mecánico para experimentación biomecánica de las condiciones de conducción en un vehículo de transporte de carga pesada : diseño de materialización del sistema de volante para experimentar la conducción de un vehículo pesado.
Get PDFA través de este Trabajo de Integración Curricular se desarrolla el diseño de materialización de un sistema de volante funcional de vehículo de transporte pesado para simular las condiciones ergonómicas a las que están sometidos los conductores cotidianamente. Ya que el diseño del volante influye significativamente en los problemas de fatiga muscular debido a su posición, diseño y esfuerzo requerido para maniobrarlo, se replica las cargas físicas que afectan distintas áreas del cuerpo del conductor provocando fatiga muscular. Esto depende de la configuración mecánica de cada vehículo, la antropometría del conductor y las maniobras específicas que demanden un esfuerzo leve o importante. El diseño considera ajustes en la inclinación del volante y el par de frenado para simular fielmente las condiciones típicas, para el análisis de distintas posturas, movimientos y esfuerzos reales del conductor mejorando así el análisis ergonómico y biomecánico. El diseño de materialización sigue la línea del diseño conceptual previo del volante basado en una investigación robusta de conductores de transporte pesado. Para ello, el desarrollo incluye validación del diseño conceptual junto con planos técnicos, prototipado de comportamiento virtual, cálculo de esfuerzos de los elementos del diseño, análisis económico de presupuesto y pruebas de funcionalidad. Finalmente, con el diseño de materialización se realiza ajustes para optimizar su precisión, alcanzando el confort posicional y confort cinético operacional, proporcionando una base sólida para abordar los desafíos ergonómicos que enfrentan los conductores de transporte pesado.Through this Curricular Integration Work, the materialization design of a functional steering wheel system for a heavy transport vehicle is developed to simulate the ergonomic conditions to which drivers are subjected daily. Since the design of the steering wheel significantly influences muscle fatigue problems due to its position, design and effort required to maneuver it, the physical loads that affect different areas of the driver's body are replicated, causing muscle fatigue. This depends on the mechanical configuration of each vehicle, the driver's anthropometry and the specific maneuvers that require a slight or significant effort. The design considers adjustments in the inclination of the steering wheel and the braking torque to faithfully simulate typical conditions, for the analysis of different postures, movements and real efforts of the driver, thus improving the ergonomic and biomechanical analysis. The materialization design follows the line of the previous conceptual design of the steering wheel based on robust research of heavy transport drivers. To this end, the development includes validation of the conceptual design together with technical drawings, virtual behavior prototyping, stress calculation of the design elements, economic budget analysis and functionality tests. Finally, with the materialization design, adjustments are made to optimize its precision, achieving positional comfort and operational kinetic comfort, providing a solid basis for addressing the ergonomic challenges faced by heavy transport drivers in their daily work
Variabilidad hidrometeorológica del ecosistema del páramo:intensidades y temporalidad de la precipitación y el viento en el ecosistema del páramo dentro del área de Conservación Hídrica Antisana
No full textEste estudio analiza datos meteorológicos recolectados durante 2021-2023 en el Área de Conservación Hídrica Antisana (ACHA), ubicada entre las provincias de Pichincha y Napo, Ecuador, a una altitud entre 3720-4640 msnm. La investigación se centró en el análisis de precipitación, velocidad y dirección del viento utilizando datos de un sistema de covarianza de vórtices. El procesamiento de datos se realizó mediante RStudio, empleando paquetes especializados como dplyr para manipulación de datos, lubridate para manejo temporal, zoo para interpolación lineal, readr para lectura/escritura de archivos CSV y tidyr para estructuración de datos. Los resultados revelaron patrones significativos en la precipitación, identificándose el año 2021 como el de mayor precipitación acumulada y el mayor registro de precipitación, mientras que 2023 fue el año más seco. Asi también se identificó una velocidad media del viento de 3.51 m/s y dirección predominante del este y sureste. Se identificó una relación inversa entre la velocidad del viento y la precipitación, donde velocidades más altas coincidieron con períodos de menor precipitación. El estudio contribuye a la comprensión de la dinámica atmosférica en páramos andinos y proporciona información valiosa para la gestión de recursos hídricos en ecosistemas de alta montaña.This study analyzes meteorological data collected during 2021-2023 in the Antisana Water Conservation Area (ACHA), located between the provinces of Pichincha and Napo, Ecuador, at an altitude between 3720-4640 masl. The research focused on the analysis of precipitation, wind speed and direction using data from a vortex covariance system. Data processing was performed using RStudio, employing specialized packages such as dplyr for data manipulation, lubridate for temporal handling, zoo for linear interpolation, readr for reading/writing CSV files and tidyr for data structuring. The results revealed significant patterns in precipitation, with 2021 being identified as the year with the highest cumulative precipitation and the highest precipitation record, while 2023 was the driest year. An average wind speed of 3.51 m/s and a predominant direction from the east and southeast were also identified. An inverse relationship between wind speed and precipitation was identified, where higher speeds coincided with periods of lower precipitation. The study contributes to the understanding of atmospheric dynamics in Andean páramos and provides valuable information for water resource management in high mountain ecosystems.Zapata Ríos, Xavier Eduardo, director
Implementación de una minicaldera de un bhp para generación de vapor de agua utilizando resistencias eléctricas: diseño de la minicaldera para generación de vapor.
Get PDFEn el presente trabajo de integración curricular se realizó el diseño de una minicaldera de 1 (bhp) para la generación de vapor a una presión de 60 (psia). Para ello se investigó sobre la norma ASME las secciones II y VIII sobre la construcción de recipientes a presión.
Luego se procedió a calcular la potencia de la resistencia eléctrica de inmersión necesaria para la generación de 1 (bhp) en la minicaldera, en este cálculo se consideró la presión de trabajo de 60 (psia) a la cual se deseaba obtener el vapor y la temperatura de saturación a la que corresponde dicha presión. A continuación, se procedió a calcular las dimensiones de la caldera con base en las dimensiones de la resistencia eléctrica comerciales que existían y a las normas ASME anteriormente mencionadas.
Luego se dimensiono la bomba de suministro con base a las ecuaciones de flujo interno del libro Mecánica de Fluidos edición 2da de Cengel, en estos cálculos se consideró las pérdidas de presión que se obtenían en las tuberías, así como la pérdida de presión en los accesorios, las alturas que debía vencer el sistema y presión a la que se debía entregar el fluido a la caldera para su correcto funcionamiento.
Por último, se desarrolló simulaciones y planos en el software SolidWorks por su facilidad de construcción y simulación de los parámetros de presión y temperaturas empleados.In the present curricular integration work, the design of a 1 (BHP) mini boiler for steam generation at a pressure of 60 (PSIA) was carried out. To do this, the rule was investigated by sections II and VIII on the construction of pressure vessels.
Then the power of the power strength of immersion necessary for the generation of 1 (BHP) was calculated in the mini boiler, in this calculation the working pressure of 60 (PSIA) was considered to which the steam and saturation temperature to which said pressure corresponds was desired. Next, the dimensions of the boiler were calculated based on the dimensions of the commercial electrical resistance that existed and the aforementioned ASME standards.
Then the supply pump was sized based on the internal flow equations of the mechanical book of fluids 2nd Cengel edition, in these calculations the pressure losses that were obtained in the pipes were considered, as well as the loss of pressure in the accessories, the heights that the system and pressure to which the fluid should be delivered to the boiler should be delivered for its correct operation.
Finally, simulations and plans were developed in the SolidWorks software for its ease of construction and simulation of the pressure parameters and temperatures used
Influencia del grafeno en la resistencia del hormigón : cemento común
No full textEste estudio investiga el refuerzo del hormigón mediante la incorporación de grafeno, sustituyendo el 0.1% del peso del cemento. El grafeno, compuesto por átomos de carbono en una estructura bidimensional hexagonal, presenta alta resistencia y flexibilidad. Se emplea grafeno con 3-6 capas, actuando como nano relleno para reducir la porosidad total y el diámetro de los poros, mejorando la hidratación del cemento y generando una mayor cantidad de productos de hidratación. La investigación evidencia que el grafeno incrementa la resistencia del hormigón ante la penetración de humedad y cloruros, logrando una reducción del 80% en ambos casos. Sin embargo, su efectividad depende de una adecuada dispersión, ya que altas concentraciones pueden formar agregados, afectando negativamente sus propiedades. Se observa que la tasa de liberación de calor del grafeno es alta, lo que influye en su rendimiento según la cantidad utilizada. El reemplazo del 0.1% de grafeno por cemento ha demostrado ser la concentración óptima para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón, especialmente en resistencia a la compresión y flexión. No obstante, incrementos adicionales en la concentración de grafeno ofrecen mejoras limitadas en la resistencia mecánica. Estos hallazgos resaltan el potencial del grafeno como aditivo innovador para mejorar la durabilidad y el rendimiento estructural del hormigón.This study investigates the reinforcement of concrete through the incorporation of graphene, replacing 0.1% of the cement weight. Graphene, composed of carbon atoms in a two-dimensional hexagonal structure, exhibits high strength and flexibility. Graphene with 3-6 layers is used, acting as a nanofiller to reduce total porosity and pore diameter, enhancing cement hydration and generating a greater amount of hydration products. The research shows that graphene increases concrete resistance to moisture and chloride penetration, achieving an 80% reduction in both cases. However, its effectiveness depends on proper dispersion, as high concentrations can form aggregates, negatively affecting its properties. It is observed that graphene’s heat release rate is high, influencing its performance depending on the amount used. The replacement of 0.1% of graphene for cement has proven to be the optimal concentration for improving the mechanical properties of concrete, especially in compressive and flexural strength. However, further increases in graphene concentration provide limited improvements in mechanical strength. These findings highlight the potential of graphene as an innovative additive to enhance the durability and structural performance of concrete.Villacis Troncoso, Eugenia De Las Mercedes, director
Desarrollo de una guía para diseño e implementación de sistemas de puesta a tierra y protecciones eléctricas en centrales fotovoltaicas menores a 2,0 MW : desarrollo de una guía para diseño e implementación de sistemas de protecciones eléctricas en centrales fotovoltaicas menores a 2,0 MW.
Get PDFEl presente trabajo de integración curricular tiene como objetivo el desarrollo de una guía para el diseño e implementación de sistemas de protecciones eléctricas en centrales fotovoltaicas con capacidades menores a 2,0 MW. La guía se basa en un análisis exhaustivo de normativas y estándares tanto locales como internacionales, lo que garantiza un diseño adecuado y la protección efectiva de los sistemas fotovoltaicos. Se abordan aspectos clave como el dimensionamiento de equipos de protección en corriente continua, corriente alterna y medio voltaje, con un enfoque particular en la protección que regula la conexión de la central fotovoltaica a la red de distribución. Finalmente, esta guía se aplicó en un proyecto real ubicado en la provincia de Pichincha, Ecuador, demostrando su viabilidad y efectividad en condiciones prácticas.This curricular integration project aims to develop a guide for the design and implementation of electrical protection systems in photovoltaic power plants with capacities under 2,0 MW. The guide is based on a comprehensive analysis of local and international standards and regulations, ensuring the proper functioning and effective protection of photovoltaic systems. Key aspects such as the dimensioning of protection equipment in direct current (DC), alternating current (AC), and medium voltage are addressed, with a special focus on the protection responsible for regulating the connection between the photovoltaic plant and the distribution grid. Finally, this guide was applied to a real-world project located in the Pichincha province of Ecuador, demonstrating its viability and effectiveness in practical conditions.Salazar Yépez, Gabriel Benjamín, director
Aplicaciones de machine learning en generación y obtención de imágenes : obtención y depuración de los datos para el análisis automático de flores.
Get PDFEl reconocimiento de flores, dada la enorme diversidad de especies, constituye un desafío significativo en el campo del Machine Learning. Este análisis, aunque complejo, ofrece aplicaciones valiosas en la agricultura, conservación de especies y otras áreas relacionadas. En el presente Trabajo de Integración Curricular, se presenta el desarrollo de una base de datos de imágenes de flores, específicamente rosas y orquídeas, diseñada para ser compatible con algoritmos de entrenamiento y clasificación. Este documento detalla el proceso de construcción de dicho conjunto de datos, desde la recolección manual de imágenes de diversas fuentes en línea, hasta su limpieza, organización y anotación. La obtención y procesamiento de las imágenes involucra la eliminación de duplicados, conversión a un formato uniforme, y la generación de anotaciones utilizando modelos avanzados de segmentación como SAM y GroundingDINO. Finalmente, se describe la integración de todas las anotaciones en un único archivo JSON y la revisión y aumento de datos mediante la plataforma Roboflow. Este proceso ha permitido la creación de un conjunto de datos robusto y variado, adecuado para el entrenamiento de modelos de Machine Learning. El trabajo sienta las bases para futuras investigaciones y aplicaciones en el reconocimiento y clasificación automatizada de flores.Flower recognition, given the enormous diversity of species, constitutes a significant challenge in the field of Machine Learning. This analysis, though complex, offers valuable applications in agriculture, species conservation, and other related areas. In this Capstone Project, the development of a flower image dataset, specifically roses and orchids, is presented. This dataset is designed to be compatible with training and classification algorithms. This document details the construction process of this dataset, from the manual collection of images from various online sources, to their cleaning, organization, and annotation. The acquisition and processing of the images involve the elimination of duplicates, conversion to a uniform format, and the generation of annotations using advanced segmentation models such as SAM and GroundingDINO. Finally, the integration of all annotations into a single JSON file and the data review and augmentation process using the Roboflow platform are described. This process has enabled the creation of a robust and varied dataset, suitable for training Machine Learning models. This work lays the foundation for future research and applications in the automated recognition and classification of flowers.Estrada Jimenez, Jose Antonio, director
Desarrollo de prototipos de IACS para industria conectada aplicada a la microindustria de molienda de granos : desarrollo de un prototipo de IACS que integre funciones de supervisión y transferencia de datos a la nube para maquinaria en la microindustria de molienda de granos.
Get PDFEste trabajo se enfoca en el diseño e implementación de un sistema de automatización y control industrial (IACS) aplicado a la microindustria de molienda de granos, utilizando herramientas de software libre y soluciones de bajo costo. El enfoque metodológico abarcó desde el diseño de una arquitectura que integra Node-RED, un PLC Siemens S7-1200 y una base de datos MySQL, hasta la creación de una interfaz HMI accesible desde la web mediante comunicación MQTT. Los aspectos más destacados incluyen la implementación de funciones de supervisión y control remoto en tiempo real, el almacenamiento de datos históricos para análisis y la sincronización inmediata entre el PLC y la nube. La validación del sistema se realizó en una maqueta física equipada con sensores de peso, confirmando la precisión en el registro y monitoreo de variables críticas como peso, nivel y calidad del producto. Este proyecto demuestra el potencial de las tecnologías basadas en software libre y de bajo costo para transformar procesos productivos en la microindustria. Además, ofrece una solución escalable, flexible y práctica para diversos escenarios industriales, destacándose por su capacidad para optimizar la trazabilidad, eficiencia y accesibilidad de los procesos automatizados.This work focuses on the design and implementation of an industrial automation and control system (IACS) applied to the grain milling microindustry, using open-source software and low-cost solutions. The methodological approach covered the design of an architecture integrating Node-RED, a Siemens S7-1200 PLC, and a MySQL database, along with the creation of a web-accessible HMI interface using MQTT communication. Key highlights include the implementation of real-time remote monitoring and control functions, historical data storage for analysis, and immediate synchronization between the PLC and the cloud. The system validation was conducted on a physical model equipped with weight sensors, confirming the accuracy in recording and monitoring critical variables such as weight, level, and product quality. This project demonstrates the potential of open-source and low-cost technologies to transform production processes in the microindustry. It provides a scalable, flexible, and practical solution for various industrial scenarios, standing out for its ability to optimize traceability, efficiency, and accessibility in automated processes