Revista Virtual Facultad de Ingeniería. Vol-2 No.1

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Revista de la FCTI

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 i

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia dr enrique conti bautista presidente rector representante legal dr alfredo garcía monsalve vicerrector general dr nelson hurtado penagos vicerrector académico dr héctor manuel rodríguez cortés secretario general comité editorial ing alvaro rojas daza decano facultad de ingeniería administración y ciencias básicas ing jesÚs manuel gutiÉrrez bernal docente programa profesional de ingeniería mecánica ing andrea aparicio gallo docente programa profesional de ingeniería electrónica ing josÉ luis roncancio docente cátedra programa profesional de ingeniería industrial ing rodrigo medina ramirez representante por la facultad de ingeniería administración y ciencias básicas ante el concejo de investigación de la universidad incca de colombia diseño y diagramación comité editorial diseño de carátula ing andrea aparicio gallo revisión traducción al idioma inglés ing carlos linares valentín pares evaluadores internos msc leidy soraida veloza patiño msc josé alejandro guerrero vargas carrera 13 no.24-15 pbx 4442000 www.unincca.edu.co vol.2 no.1 febrero-junio bogotá d.c colombia 2012 volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 ii

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia contenido editorial presentación preliminar pág 5 presentación de la edición pág 6 investigación y desarrollo circuito interruptor infrarrojo usado como mecanismo para abrir y cerrar puertas en hogares english circuit switch infrared used as a mechanism for open and close doors in homes autores jefferson ricardo niño flórez steven maldonado peña pág 8 diseño de una planta de reciclaje de aluminio basado en el método de desgasificación english design of an aluminum recycling plant based on the method of degassing autores jesús manuel gutiérrez bernal jorge arturo moya robayo leandro camilo murcia irreño pág 13 propuesta de un panorama de salud ocupacional pedagógico en las minas de carbón subterráneo ubicadas en pacho cundinamarca english proposal for an overview of occupational health teaching in underground coal mines located in cundinamarca pacho autores yennifer agudelo gonzález mónica ramírez vilar pág 25 control de volumen y tonos controlado por tension english volume and tone control voltage controlled autores felipe alejandro cañón camargo brian steven ruiz ortiz pág 34 plan de negocios exportación de frutas exóticas desde colombia hacia alemania english business plan export of exotic fruits from colombia to germany autores mónica c herrera cardozo sandra m espinosa gómez pág 40 volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 iii

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia robot seguidor de línea blanca llamado babosobot english robot follower of white line called babosobot autores gustavo a matamoros garcía jeferson a pinilla tellez pág 47 control y automatización de un alto horno english control and automation of a blast furnace autores félix julián gutiérrez bernal bryan alberto barrera rojas pág 52 volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 iv

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia presentacion apreciados lectores es muy grato para el comité editorial de la revista virtual teckninnca presentar con orgullo su volumen 2 no 1 en el cual se pretende entregarles una visión de la investigación desde el aula de clase y su aplicabilidad en la industria dando a conocer que los estudiantes y docentes de la facultad de ingeniería administración y ciencias básicas en especial los pertenecientes a los diferentes programas de ingeniería están desarrollando proyectos y actividades para la generación de innovación tecnológica que permite apoyar tanto la sociedad empresarial como industrial del entorno de acuerdo a lo anterior el comité editorial quiso invitar a msc carlos alfredo vásquez rodríguez director del programa profesional de ingeniería electrónica para que haga una corta introducción de lo que va a ser el tema central de esta publicación en la editorial ing andrea aparicio gallo dirección comité editorial revista virtual tecknincca revistatecknincca@uincca.edu.co volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 5

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia editorial la universidad incca de colombia unincca desde su misión propende por una formación integral de alta calidad fundamento del eficiente desempeño de sus profesionales e investigadores en las diversas disciplinas y áreas del conocimiento con una amplia visión de los problemas globales contemporáneos un sentido humanista crítico y creativo de liderazgo y de respeto por los valores de humanización de la sociedad lo anterior aplica formalmente al proceso de formación desarrollado en todos y cada uno de los programas académicos de unincca y aquellos relacionados con la ingeniería no son la excepción precisamente como lo señala acofi asociación colombiana de facultades de ingeniería la ingeniería en cada una de sus ramas es desempeñada por el ingeniero el cual es un profesional que sintetiza toda una serie de conocimientos científicos tecnológicos y técnicos para la solución de los problemas de la sociedad en un campo de acción específico el ingeniero es el puente entre las necesidades y las soluciones de aquí subyace que la ingeniería fundamentalmente tiene un carácter social por ende en unincca la formación en ingeniería tiene como base el currículo integrado en el cual convergen diferentes áreas del conocimiento que buscan establecer una correspondencia a lo largo del proceso de formación profesional entre aptitud-vocación y necesidad o deseo social es por eso que la organización de la enseñanza-aprendizaje de las diferentes ciencias gira en el aula de clase en torno al tratamiento de situaciones problemáticas de interés donde la investigación se convierte en herramienta fundamental para el desarrollo de las diferentes dimensiones cognitiva procedimental y actitudinal en los estudiantes a partir del planteamiento e implementación de soluciones a éstas situaciones lo ideal es que a través del desarrollo de soluciones a situaciones problemáticas los estudiantes puedan fortalecer actitudes de innovación y de emprendimiento volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 6

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia en ese orden de ideas la revista teckincca como medio de difusión de las actividades académicas e investigativas realizadas al interior de los programas académicos de la facultad de ingeniería administración y ciencias básicas de unincca ha decidido en esta oportunidad tener como eje temático la investigación en el aula de clase como generador de proyectos innovadores que aportan al desarrollo en la industria colombiana y por lo tanto en este número se presentan diferentes trabajos que dan cuenta de las actividades investigativas realizadas por docentes y estudiantes las cuales buscan el fortalecimiento de los procesos de investigación desarrollados al interior de la facultad y por su puesto de la universidad msc carlos alfredo vásquez rodríguez director programa profesional de ingeniería electrónica volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 7

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia investigación y desarrollo circuito interruptor infrarrojo usado como mecanismo para abrir y cerrar puertas en hogares circuit switch infrared used as a mechanism for open and close doors in homes jefferson ricardo niño flórez steven maldonado peña resumen en este artículo se da a conocer el procedimiento para la realización de un circuito accionado mediante sensor infrarrojo el cual es un sistema inteligente que aprovechando las bondades del amplificador operacional y sensores de óptica detecta una señal al paso de algún objeto interrumpiendo la comunicación entre un dispositivo emisor y un receptor infrarrojo una de sus aplicaciones es facilitar el mecanismo para poder abrir y cerrar puertas en hogares tomando como referencia un automóvil de tal manera que interviene entre el dispositivo emisor y receptor infrarrojo y de esta manera activa el circuito y ejerce su trabajo como un dispositivo interruptor y/o actuador palabras claves sensor opto acoplador fototransistor interruptor domótica abstract this article gives a procedure for the realization of a circuit operated by infrared sensor which is an intelligent system that took advantage of the benefits of the operational amplifier and optical sensors detects a signal passing an object interrupting the communication between a sending device and an infrared receiver one of its applications is to provide the mechanism to open and close doors in homes with reference to a car so that intervenes between the infrared transmitter and receiver device and thus activate the circuit and performs work as a switching device and or actuator keywords sensor opto coupler phototransistor transmitter and receiver of infrared light switch volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 8

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia introducciÓn con el paso de los años la ingeniería electrónica ha venido dando grandes avances los cuales han sido aprovechados para mejorar la calidad de vida de las personas por tanto como estudiantes de ingeniería electrónica el compromiso es disponer en práctica los conocimientos adquiridos en el transcurso de la formación de estudio rediseñando un circuito de amplificación y etapa sensorial que facilitará la comodidad en las actividades diarias en los hogares por tanto se realizó el rediseño del circuito implementando componentes electrónicos como amplificadores operacionales opto acopladores y sensores de naturaleza óptica principalmente estos elementos electrónicos implementados en el rediseño funcionan como dispositivos que perciben algún tipo de información en el momento de existir interrupción entre sus componentes fundamentales como el circuito emisor y receptor y así transforma dicha señal para producir señales de naturaleza eléctrica y en particular accionar algún tipo de mecanismo en este caso la activación de un motor para generar la fuerza necesaria para abrir o cerrar una puerta existen múltiples tipos de sensores los cuales son utilizados al servicio de la industria los hogares y los proyectos de naturaleza académica algunos de ellos son sensores de posición los cuales son utilizados para detectar la postura de algún objeto mediante un espacio limitado de este tipo de sensores se derivan captadores fotoeléctricos los cuales emiten una señal de luz que es percibida por un circuito receptor captador de barrera es aquel que detecta la postura de algún objeto al interrumpir la señal entre un dispositivo emisor y receptor sensores de contacto son aquellos sensores que determinan la intervención de un objeto el cual activa ó desactiva un modelo de interruptor captador de circuitos oscilantes este captador de funciona proporcionando una determinada frecuencia cuando no interfiere un objeto en su emisión la oscilación se conserva y en el caso adverso cuando un objeto interrumpe en su emisión la oscilación se da por terminada y el objeto se localiza metodologÍa 1 cálculos se realizaron cálculos con el fin de obtener una claridad y exactitud en el funcionamiento de cada componente de los circuitos realizados a su vez se efectúo el análisis matemático el cual se explica posteriormente en el ítem de elaboración 2 diseño gracias a los conocimientos adquiridos en la asignatura de amplificadores operacionales se generó el proceso de rediseño del circuito receptor del proyecto al cual se implementó un divisor de voltaje en la entrada no inversora de uno de los amplificadores del circuito integrado 9 volumen 2 no.1 febrero-junio 2012

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia lm358 luego de haberse hecho un seguidor y dependiendo de la modulador por ancho de pulso o pwm por lo cual presenta la facilidad de graduar el ancho de pulso y el alcance del diodo emisor de luz como se puede observar en la figura 1 se muestra el plano final el cual se replanteo mediante los conceptos adquiridos en la asignatura amplificadores diferencia de potencial obtenida se genera el disparo o no del transistor de la salida de dicho amplificador 3 ensamblaje se continuó con el montaje y ensamble del proyecto para el cual se usó un circuito impreso genérico se usaron porta integrados para los circuitos integrados conexiones externas a los caminos impresos y estaño con el fin de tener un prototipo fijo reducido y bien distribuido para tener un mejor entendimiento del circuito realizado elaboraciÓn para la implementación del proyecto en el circuito emisor se llevan a cabo el uso de diversos componentes electrónicos como el diodo emisor de luz infrarrojo irled el cual va conectado al pin de salida o pin número tres del circuito integrado ne555 de manera interna es principalmente un circuito comparador que además cumple diversas funciones dependiendo de la configuración que se realice en este caso se emplearon resistencias de valores fijos un potenciómetro dos diodos y un condensador cerámico de bajos valores puesto que funcionó para poder permitir que se realimentara solamente la parte de oscilación y no el sistema del circuito integrado completamente el potenciómetro y las resistencias fijas se emplearon para la protección del diodo emisor y para la configuración de los pulsos de frecuencia enviados al circuito receptor como se puede observar la configuración para el circuito emisor es muy sencilla y a dicha configuración mediante la alteración de la manera de trabajo normal del circuito integrado se le llama volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 figura 1 plano rediseñado del circuito emisor fuente curso práctico industrial y automatización volumen no.5 electrónica cekit en el circuito receptor se utilizaron componentes electrónicos como un fototransistor el amplificador operacional lm358 opto acoplador 4n35 transistores 2n2222a resistencias de valores fijos y un relé su funcionamiento de obturación o saturación básicamente se da cuando el fototransistor está captando la señal enviada por el circuito emisor en ese momento el amplificador toma la señal de entrada genera una etapa seguidora y otra de comparación la etapa de comparación se realiza para saber en qué momento es interrumpida la señal de entrada con el fin de que 10

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia cuando esto suceda se genere una etapa de amplificación permitiendo que el transistor que está a la salida del amplificador entre a funcionar y haga que el opto acoplador se dispare y entre a funcionar el segundo transistor generando una etapa de amplificación de corriente permitiendo el disparo del relé que es el encargado de hacer trabajar el motor en un sentido o en otro para que así la puerta se abra o se cierre como lo muestra la figura 2 para realizar los cálculos del proyecto se llevó a cabo un análisis matemático en la configuración de la etapa de amplificación figura 2 plano del circuito receptor fuente curso práctico industrial y automatización volumen no.5 electrónica cekit resultados esta se realizó con un voltaje de entrada de 5v una resistencia de 100k en serie con la señal de entrada o con el voltaje recibido por el receptor al cual se le hizo un divisor de voltaje en la entrada del primer amplificador operacional se usó una etapa de seguidor y luego una etapa de comparación en la cual se usaron dos resistencias de 100k y 1k vi 5v 100k 100k +1k ec 1 la etapa de comparación se realizó para saber si el voltaje de entrada supera al del divisor de voltaje puesto que si lo supera entraría a actuar el transistor y el resto del circuito para su funcionamiento la implementación final se puede observar en la siguiente figura el montaje del proyecto como tal se realizó utilizando el diseño de un proyecto ya hecho el cual se tomó como ejemplo un interruptor infrarrojo pero se tuvieron bastantes problemas puesto que no brindaba información y la corriente necesaria para la activación del relé y así brindar el cambio de giro en el motor de esta manera se rediseño el circuito en su totalidad basándonos en los conceptos adquiridos en la clase de amplificadores donde se establecieron mejoras tanto en las etapas de amplificación principalmente en la amplificación de corriente algo muy vital en el circuito ya que se depende de ella para hacer funcionar el motor y también se hicieron mejoras en el dispositivo emisor dándole una eficaz configuración en el momento de enviar los pulsos de frecuencias variando su señal al circuito receptor se tuvo mayor conocimiento sobre los diferentes componentes electrónicos utilizados en el proyecto además muestra de lo útil que es la electrónica para la vida cotidiana y las grandes utilidades que pueden brindar volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 11

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia se cumplió el objetivo de activar la puerta de un hogar la cual funciona por medio de la intervención de cualquier objeto que logre interrumpir la señal o la barrera de luz infrarroja entre el circuito emisor y receptor bibliografÍa boylestad robert y nashelsky louis amplificadores operacionales en electrÓnica teoría de circuitos y dispositivos electrónicos 8 ed méxico prentice-hall 2003 págs 675 ­ 696 dorf richard c circuitos eléctricos 6 ed méxico alfaomega 2006 revista publicaciones cekit electrónica y computación proyectos y aplicaciones prácticas sobre los autores jefferson ricardo niño flórez tecnólogo en mantenimiento de equipos médicos servicio nacional de aprendizaje sena estudiante de ingeniería electrónica universidad incca de colombia unincca jefri.nf@hotmail.com steven maldonado peña técnico en organización de eventos recreativos y turísticos servicio nacional de aprendizaje sena estudiante de ingeniería electrónica universidad incca de colombia unincca stev10_millos@hotmail.com colaborador fabián garcía ingeniero electrónico universidad distrital profesor en facultad de ingeniería electrónica universidad incca de colombia unincca fabiangarcia77@gmail.com volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 12

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia diseÑo de una planta de reciclaje de aluminio basado en el mÉtodo de desgasificaciÓn design of an aluminum recycling plant based on the method of degassing jesús manuel gutiérrez bernal jorge arturo moya robayo leandro camilo murcia irreño resumen el uso constante de materias primas hace pensar en el desarrollo de nuevas técnicas que permitan aprovechar de forma eficiente todos los productos que se tienen alrededor en este artículo se hace referencia al aluminio el cual es un elemento muy abundante en el planeta aunque la obtención de altas calidades es difícil es posible realizar el proceso de manera industrial pero impacta de forma negativa el medio ambiente alrededor de la planta de producción por tal razón se quiere plantear una planta que permita la utilización del aluminio reciclado y que haga uso de un método que disminuya en gran parte el daño ambiental como la desgasificación la distribución de planta se basó en un sistema de first in y first out mediante el cual se aprovechan eficientemente todos los tiempos y espacios en la planta propuesta palabras clave reciclaje aluminio desgasificación diseño de planta abstract the constant use of raw materials like minerals suggests the development of new techniques for improving every product around us in this paper we refer the aluminum which is a very abundant element on earth although obtain high quality aluminum is difficult is possible realize the process on real industrial life but this acts negatively on the environment where localized the factory so we want propose an industrial factory which allows use aluminum recycled for using a method to decrease the environmental damage such as out-gassing the distribution plan was based on a system of first in and first out by which benefit efficiently every times and every space for the purpose factory key words recycling aluminum out-gassing plant design volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 13

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia introducciÓn las propiedades físicas del aluminio han determinado que actualmente se emplee en diversos sectores para la fabricación de un amplio surtido de piezas mecánicas elementos constructivos envases etc su uso por sectores se divide en la industria eléctrica construcción transporte entre otros [1 y el envasado en este último el incremento del consumo de latas de bebidas ha sido considerable [2 debido a las múltiples ventajas que presenta este material que son fácil apertura rápida refrigeración resistencia y facilidad de consumo fuera del hogar una de las características para usarlo como tal fin es adicionarle elementos como el zinc [3 en la actualidad existen muchas clases de envases los cuales se podrían reciclar y utilizarlos en nuevos procesos el proceso de producción de aluminio es altamente contaminante debido a que es de carácter electroquímico desechando gran cantidad de subproductos que podrían reutilizarse y/o contaminantes de difícil manejo Últimamente el método de gasificación ha sido una de las ideas para resolver este tipo de problemas por lo anterior es deseable analizar el uso de este método el cual permite la limpieza del aluminio mediante la mezcla no toxica de de gases minimizando los daños ecológicos sin embargo al reutilizar el aluminio se debe eliminar componentes como el zinc esto se hace mediante la aplicación de porcentajes de silicio cobre manganeso y magnesio estos elementos en reacción con el aluminio generan residuos como cátodos agotados escoria de aluminio escoria de sales de aluminio en el proceso de reciclaje es necesario eliminar el zn del al con porcentajes de silicio cobre manganeso y magnesio [3 restaurando así las propiedades mecánicas y de mecanizado teniendo en cuenta los materiales mencionados en el proceso de fundición del al se generan residuos sólidos como son cátodos agotados espuma o escora de aluminio residuo de aluminio cubas electrolíticas agotadas escoria de sales de aluminio [4 los cuales son altamente contaminantes por lo tanto se pretende implementar el método de desgasificación mediante el uso de mezcla no tóxica de gases para obtener un al de alta calidad y minimizando los daños ecológicos [5 el proceso anterior será el pilar fundamental para la creación de la planta de reciclaje ya que en función de ello se determinaran las dimensiones necesarias para la implementación del proceso y todos los demás servicios y útiles periféricos usados para complementar el sistema de reciclaje el proceso de desgasificación fue desarrollado por la compañía agafano y es utilizado en la limpieza de sus envases de aluminio aunque también empezaron sus investigaciones sobre los materiales fundidos para reconocer los beneficios volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 14

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revista virtual facultad de ingeniería administración y ciencias básicas universidad incca de colombia existentes sobre los mismos materiales [6,7 la envergadura y robustez tanto del equipo como del proceso obliga a pensar una organización de planta con tal eficiencia en donde los tiempos muertos el desplazamiento y el movimiento de materiales se hagan con una alta eficiencia resultando en operaciones con óptimos niveles de producción finalmente pensando en el método más eficiente para purificar el aluminio se selecciona el proceso de desgasificación para la elaboración del diseño de planta que produce menos del 15 por ciento de emisiones de gases al aire siendo un proceso de soporte que asegurará una disminución en el impacto medioambiental marco teÓrico el sector automotriz requiere de bastantes partes para el ensamble total de los vehículos para ello se hace necesario conseguir elementos de excelente calidad a buen precio y que sean lo menos nocivos para el medio ambiente para tal caso se hace uso del aluminio y sus aleaciones este es un material que por sus propiedades mecánicas eléctricas y físico químicas permiten un mejor moldeo y por ende una mayor facilidad de obtención que no excede los presupuestos de las compañías sin embargo en el medio existen muchos excesos y excedentes de aluminio los cuales se ven reflejados en papeles de cocina latas de envases líquidos y otros se quiere entonces sacar provecho de estos elementos realizando un reproceso de los productos base mencionados pero para ello existen métodos altamente contaminantes los cuales no son avalados por las comunidades sociales por la protección del medio ambiente es por esto que se analiza el retiro de las impurezas del aluminio a partir del método de desgasificación que aunque es de manera económica algo mayor al proceso tradicional permite dos resultados el primero colaborar en la disminución de compuestos fluorocarbonados presentes los cuales crean daños en la capa de ozono y segundo obtener altos niveles de pureza necesarios para la formación de aleaciones y eliminación de defectos superficiales materiales y mÉtodos con este artículo se pretende dar a conocer una alternativa de tipo industrial para la producción limpia de aluminio de la serie 1xxx durante la experimentación del proceso se utilizaron elementos de reciclaje tales como latas de gaseosa encurtidos y láminas de aluminio que son desechadas como retales de cortes las materias primas se limpian mediante soluciones químicas [10 luego se inspeccionaron los porcentajes de concentración de aluminio y demás metales intrínsecos en cada muestra de material mediante espectrometría volumen 2 no.1 febrero-junio 2012 15

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