Diseño e implementación de un sistema de monitoreo para las variables involucradas en el banco de ensayo tribómetro “PIN-ON-DISK” existente en el “Laboratorio de diseño” del programa de Ingeniería Mecánica

En los laboratorios del programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ibagué, se cuenta con diferentes bancos de prueba que permiten experimentar con diferentes fenómenos físicos mecánicos. Uno de estos se utiliza para medir el desgaste de las piezas en diferentes condiciones rigiéndose por l...

Full description

Autores:
Pardo Piedrahita, Joseph Andrés
Salazar Chacón, David Esteban
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4179
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4179
Palabra clave:
Banco de ensayo tribómetro “PIN-ON-DISK” - Sistema de monitoreo
Mecánica
Tribómetro PIN-ON-DISK
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Monitoreo
Interfaz gráfica
Mechanics
PIN-ON-DISK tribometer
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description En los laboratorios del programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ibagué, se cuenta con diferentes bancos de prueba que permiten experimentar con diferentes fenómenos físicos mecánicos. Uno de estos se utiliza para medir el desgaste de las piezas en diferentes condiciones rigiéndose por la norma ASTM G-99 y consiste en un tribómetro en la configuración PIN-ON-DISK. Actualmente, el banco solo registra la masa de la pieza, antes y después de realizar el ensayo como la única variable medible. Por lo tanto, el objetivo del trabajo es implementar un sistema electrónico de monitoreo que complementará el análisis de desgaste. Este sistema medirá variables adicionales, como coeficiente de fricción, velocidad de giro del disco, temperatura del disco, temperatura y humedad ambiente. A través de una interfaz gráfica en un ordenador, se observan y registran estas medidas para enriquecer actividades académicas y posibilitar la elaboración de artículos académicos.
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spelling Sandoval Cárdenas, Carlos Alberto474cb2d3-a309-4510-bee0-199104e57d19-1Pérez Ruiz, Eduardo Albertod0554667-46f7-42c0-a7ac-da1d5044b3cb-1Gallo Sanchez, Luisa Fernanda7752b349-2260-4a07-acd6-cdec7451fb03-1Pardo Piedrahita, Joseph Andrés31ab08d8-ba79-43ed-89e3-975b0a378016-1Salazar Chacón, David Estebanf88fefc5-2b6a-4e83-b45d-a732906e51ae-1Gutiérrez Gonzáles, Rodolfo Josécec12722-e8ea-46af-aaa7-50aa6281a2f4-12024-04-29T20:06:13Z2024-04-29T20:06:13Z2024En los laboratorios del programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ibagué, se cuenta con diferentes bancos de prueba que permiten experimentar con diferentes fenómenos físicos mecánicos. Uno de estos se utiliza para medir el desgaste de las piezas en diferentes condiciones rigiéndose por la norma ASTM G-99 y consiste en un tribómetro en la configuración PIN-ON-DISK. Actualmente, el banco solo registra la masa de la pieza, antes y después de realizar el ensayo como la única variable medible. Por lo tanto, el objetivo del trabajo es implementar un sistema electrónico de monitoreo que complementará el análisis de desgaste. Este sistema medirá variables adicionales, como coeficiente de fricción, velocidad de giro del disco, temperatura del disco, temperatura y humedad ambiente. A través de una interfaz gráfica en un ordenador, se observan y registran estas medidas para enriquecer actividades académicas y posibilitar la elaboración de artículos académicos.In the Mechanical Engineering program laboratories at the University of Ibagué, various test benches are available for experimenting with different mechanical phenomena. One of these is used to measure the wear of parts under different conditions, following ASTM G-99 standards, and involves a PIN-ON-DISK tribometer configuration. Currently, the bench only records the mass of the piece before and after the test as the sole measurable variable. Therefore, the goal of this work is to implement an electronic monitoring system that will complement the wear analysis. This system will measure additional variables such as friction coefficient, disk rotation speed, disk temperature, and ambient temperature and humidity. Through a graphical interface on a computer, these measurements are observed and recorded to enhance academic activities and facilitate the development of academic articles.PregradoIngeniero ElectrónicoResumen5 Introducción..12 1. Descripción del Proyecto..14 1.1 Definición del Problema....14 1.1.1 Antecedentes del Problema....14 1.1.2 Descripción del Problema..17 1.1.3 Formulación del Problema.17 1.2 Objetivos..19 1.2.1 Objetivo General.19 1.2.2 Objetivos Específicos....19 1.3 Justificación.. 20 1.4 Consideraciones Éticas y Sociales..21 1.5 Metodología.. 22 1.6 Diagrama de Bloques del sistema... 24 2. Marco Teórico.26 2.1 Tribología.26 2.2 Tribómetro26 2.2.1 Configuración PIN-ON-DISK...26 2.3 Norma ASTM G-99. 27 2.3.1 Descripción del método de prueba... 27 2.3.2 Procedimiento28 2.4 Microcontroladores. 29 2.4.1 Arduino.29 2.5 Sensores..29 2.6 Celdas de carga.30 2.7 Variables Medidas...31 2.7.1 Coeficiente de Fricción. 31 2.7.2 Distancia..31 2.7.3 Temperatura...31 2.7.4 Humedad.. 31 2.7.5 Fuerza aplicada.. 31 2.8 KiCad.. 32 2.10 Qt Designer.32 2.11 Protocolos de comunicación 33 3. Desarrollo del sistema. 34 3.1 Diagnóstico del equipo.34 3.1.1 Especificaciones o requerimientos encontrados...37 3.2 Propuestas de alternativas de solución 37 3.2.1 Selección de alternativas...43 3.3 Selección e implementación del Hardware44 3.3.1 Selección y caracterización de los sensores... 44 3.3.2 Diagrama de conexión y montaje 49 3.4 Diseño de la Interfaz....59 3.4.1 Diagrama de conexión de los sistemas. 66 3.4.2. Diagrama de flujo del código Python e interfaz gráfica..67 3.4.3 Diagrama de flujo del código del microcontrolador....68 3.5 Ajustes finales....69 4. Ensayos, resultados y análisis...70 4.1 Pruebas del sistema implementado.70 4.2 Resultados y análisis... 73 5. Conclusiones. 78 6. Recomendaciones y Trabajo a Futuro.80 7. Referencias bibliográficas82 8. Anexos..86129 páginasapplication/pdfPardo Piedrahita, J. A. & Salazar Chacón, D. E. (2024). Diseño e implementación de un sistema de monitoreo para las variables involucradas en el banco de ensayo tribómetro “PIN-ON-DISK” existente en el “Laboratorio de diseño” del programa de ingeniería mecánica. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4179https://hdl.handle.net/20.500.12313/4179spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaL. D. Feisel y A. J. Rosa, “The Role of the Laboratory in Undergraduate Engineering Education”, Journal of Engineering Education, vol. 94, núm. 1, pp. 121–130, ene. 2005, doi: 10.1002/j.2168-9830.2005.tb00833.x.M. Talias, M. Kamariotou, y F. Kitsios, “Corporate Sustainability Strategies and Decision Support Methods: A Bibliometric Analysis”, United States, ene. 2020. doi: https://doi.org/10.3390/su12020521.D. Salgado, “CUATRO LABORATORIOS DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA FUERON ACTUALIZADOS CON TECNOLOGÍA MODERNA”.ASTM, “Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus”, United States, 2000.. Pazos, G. Abate, y D. Martinez Krahmer, “Diseño y construcción de una máquina pin-on disk para la determinación de coeficientes de fricción y un ejemplo de aplicación Machining testing View project Mechanical part wear View project Vitaliy Martynenko Instituto Nacional de Tecnologia Industrial”, 2015. [En línea]. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/280085064.C. E. 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