Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Design and evaluation of heat exchangers for cooling thermoelectricdevices using additive manufacturing(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2024-12-11) Gonzáles Garibay, Ángel Bernardo; Rodríguez González, Ciro Ángel; emipsanchez; Cedeño Viveros, Luis Daniel; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Martínez López José IsraelThermoelectric modules is a relatively new technology for air conditioning systems en abled by solid state semiconductor base, with major challenges in implementation such as efficiency and high implementation costs. This thesis focuses on the design and manufactureof heat exchangers (HXs)generated using additive manufacturing (AM) that take advantage of the use of free form geometries impossible to manufacture using conventional technologies. Specifically, tryply periodic minimal surface (TPMS) based structures, were tested. For the assessment, diverse gyroid designs with stretched axes were compared against a standard (not stretched) design and a traditional extruded flat fins heat exchanger. Computational fluid dy namics (CFD) simulations and experimental testing were conducted using a custom designed wind tunnel to characterize the temperature drop for these designs. Experimental data suggest that the charactersic high surface area-to-volume ratio of standard gyroids provides a limited performance compared to the stretched configuration. A stretched 4-row gyroid demonstrated the best temperature gradient of 9.21◦C, while the regular gyroid and the stretched 1-row gyroid performed the worst, with gradients of 6.44◦C and 6.05◦C, respectively. However, the convective heat transfer coefficient for the stretched 4-row gyroid was 188.41 W/m2 · K, lower than that of the extruded flat fins design, which was 197.18 W/m2 · K. This indicates that, although the stretched 4-row gyroid design exhibited the most efficient heat absorption, resulting in a significant improvement in the thermoelectric assembly’s efficiency, it still has room for optimization to enhance its convective efficiency. Such improvements could fur ther boost the overall performance of thermoelectric modules. This underscores the potential of optimized complex geometries to significantly enhance both the thermal and overall effi ciency of thermoelectric systems and opens the possibilities to see additive manufactured heat exchangers as feasible for enhancing thermoelectric modules for air conditioning systems.
- Impacto del cambio de aceleración en el tiempo de ciclo y error dinámico de los centros de mecanizado de alto rendimiento(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-12-01) Flores Hernández, Víctor Manuel; Rodríguez González, Ciro Ángel; ITESM-Campus MonterreyEn este trabajo de investigación se desarrolló una herramienta de bajo costo para la estimación de tiempo de ciclo en centros de mecanizado de alto rendimiento considerando el cambio de aceleración del movimiento de avance de los ejes de la máquina, el cual juega un papel trascendental durante el movimiento de avance. Debido a la cinemática de los ejes de los centros de mecanizado las trayectorias descritas por la herramienta presentan una diferencia con respecto a la trayectoria programada, la cual es conocida como error de contorno o de seguimiento, el cual se incrementa cuando no se tiene control sobre el cambio de aceleración (perfil de velocidad trapezoidal). Así mismo, los cambios abruptos en la aceleración axial generan vibraciones no deseadas que junto con el error de contorno tienen impacto en la calidad de la parte terminada. Por otra parte, cuando el cambio de aceleración es controlado (perfil de velocidad parabólico) se obtienen mecanizados de mayor precisión pero el tiempo de ciclo se incrementa. Durante esta investigación se realizaron experimentos de mecanizado con altos niveles de avance (hasta 16,000 mm/min) para evaluar el error dinámico de posición en función de diferentes niveles de cambio de aceleración proporcionada por el controlador Cuando se programa el mecanizado con control en el cambio de aceleración, el tiempo ideal difiere significativamente respecto al tiempo real con porcentajes de error hasta de 70%. En este trabajo se usó como caso de estudio el mecanizado del aspa para un aerogenerador con dirección de corte horizontal (X) y vertical (Y) a diferentes velocidades de avance y con diferentes valores de control de cambio de aceleración. Los experimentos fueron realizados en un centro de mecanizado Hurón KX-10 con controlador Siemens 840D. El centro de mecanizado fue calibrado para conocer su capacidad en términos de máxima aceleración y máximo cambio de aceleración. Posteriormente, se aplicó el método de bajo costo desarrollado en este trabajo para estimar el tiempo de ciclo. El modelo desarrollado estima el tiempo de ciclo real con un error máximo del 6%.
