Browsing by Author "Chiang Sánchez, Luciano Eduardo"

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    3-D CNC trajectory interpolation using Bresenham's algorithm
    (IEEE, 1994) Chiang Sánchez, Luciano Eduardo
    This article describes a 3D extension of Bresenham's algorithm and its implementation in the linear trajectory interpolation of CNC paths. The resulting algorithm has been successfully applied to a CNC milling machine that uses stepper motors as actuators, resulting in minimal contour errors for a given step motor resolution. A numerical control system that uses the algorithm implementation has been built as part of a wider effort which is to test the feasibility of building or retrofitting machine tools with CNC capabilities at an affordable price tag for a developing country.<>
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    A common-platform approach to the development of training simulators with real-time dynamics
    (2009) Gómez Barrios, Cristián Eduardo; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En este trabajo se discuten aspectos teóricos y prácticos de una metodología para el desarrollo de simuladores de entrenamiento y sus aplicaciones para el desarrollo de un simulador hecho a la medida, con un sistema de tutoriales para la enseñanza. Investigaciones recientes han demostrado un positivo efecto en el aprendizaje usando tutoriales en un mundo virtual, con video juegos como asistencia a la enseñanza, pero el desarrollo de nuevos simuladores de entrenamiento o la modificación de uno ya existente generalmente requiere un considerable esfuerzo, tanto de tiempo como de dinero.
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    A design tool and fabrication guidelines for small low cost horizontal axis hydrokinetic turbines
    (2014) Muñoz, A.; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; De La Jara, E.
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    A general architecture for electric power management of small scale NCRE converters: Design methodology and validation
    (2017) Hernández, Franco; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Corbalán Campos, Patricio Alejandro
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    A theoretical framework for the design of high-fidelity test lungs for mechanical ventilators based on a thermodynamic approach
    (2022) Calderón Espinoza, Ignacio Alonso; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La pandemia de COVID-19 que aún persiste en la actualidad provocó una sobredemanda de ventiladores mecánicos alrededor del mundo. Muchos equipos de investigación han intentado desarrollar ventiladores. Sin embargo, asegurar su correcto funcionamiento y fiabilidad es un reto. Un enfoque eficiente para probar y validar ventiladores es usar pulmones de prueba. En esta tesis se presenta un nuevo modelo matemático teórico. Se presenta un sistema de ventilador mecánico-paciente basado en un enfoque termodinámico. El pulmón se modela en base a la dinámica de una masa-amortiguadorresorte (no lineal), sistema con caracterización de los pulmones del paciente a través de funciones de segmentos lineales de presión-volumen por partes en lugar de considerar conformidades lineales o constantes. El flujo de aire y la presión se modelan según ecuaciones de flujo de aire compresible en lugar de aproximaciones lineales. Se realizaron simulaciones computacionales de curvas de presión y volumen versus tiempo y se compararon con datos de ocho pacientes reales bajo ventilación mecánica invasiva (IMV). Este modelo propuesto permite reproducir con un alto grado de fidelidad las curvas de presión, caudal y volumen de la vida real. Lo más notable es que la forma de las curvas de presión, flujo y volumen simuladas se parecen mucho a la pacientes de la vida real. Los gráficos de dispersión dan pendientes cercanas a 1,0 y un valor de R2 superior al 93%. Los parámetros del modelo matemático se obtienen de las curvas reales del paciente cuyo comportamiento quiere ser reproducido. Por lo tanto, el modelo matemático presentado aquí se puede utilizar como una herramienta de diseño para una configuración de pulmón de prueba tal como se describe en esta tesis
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    CNC control of a laser cutting machine
    (IEEE, 1994) Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Ramos Grez, Jorge
    This article describes the design and construction of a low power laser cutting machine with three degrees of freedom for applications such as wood, textile fabrics and the like. An available 10 Watt laser gun is used to provide the cutting mechanism. The results show that such a machine is feasible at a reasonable cost for applications where speed and repeatability are more important than high precision and power.<>
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    Cost effective vision system for mobile robots
    (IEEE, 2002) Martin Aguirre, Juan Francisco; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo
    A Webcam-based vision system for performing image processing in real time in a restricted environment is presented. A color based image segmentation algorithm is the fundamental part of the system. Algorithm efficiency was very important due to hardware limitations. This led to a simple and cost-effective vision system that is able to detect and identify several mobile robots through successive frames. The main achievements of the presented system can be described as robust object detection under relative constant illumination and sufficient refresh rate at image processing to evaluate position and direction of movement of target objects with a rough idea of speed.
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    Discrete crack model for simulating rock comminution processes with the Discrete Element Method
    (2013) Estay Barrientos, Danilo Alejandro; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo
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    Diseño del generador de una turbina hidrocinética de pequeña escala
    (2016) Arrau Soza, José Francisco; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En esta tesis se diseñó, fabricó y testeó en laboratorio una turbina mareomotriz de eje horizontal para ser instalada en comunidades alejadas sin acceso a la red eléctrica. Se diseñaron las aspas usando Turbem (basado en BEM, blade element momentum) de tal manera de maximizar la potencia mecánica y minimizar el diámetro, para un canal de 2,3 m/s de velocidad promedio del agua y una generación de 5 kW. Conociendo la curva de potencia en función de la velocidad angular, se diseñó un generador de acoplamiento directo capaz de extraer la energía del aspa. Primero se establece una topología que sea de mínimo costo y de fiabilidad adecuada, considerando que se pueda utilizar en instalaciones marítimas alejadas de la costa. Se propone un modelo para calcular la potencia máxima del generador y su costo en función de cinco variables geométricas: el diámetro, la profundidad, el ancho del diente, el largo del diente y el espesor del imán. Con ese modelo se pudo realizar un proceso de optimización para minimizar el costo del generador, sujeto a la producción de 5 kW y que fuera térmicamente viable. Como resultado, el costo de operación de la turbina en todo su ciclo de vida resultó menor al de un generador diésel. La turbina fabricada resultó cercana al óptimo. Se validó el modelo teórico mediante la comparación experimental, encontrándose una buena concordancia. El prototipo sirvió también para probar técnicas constructivas que se presentan en la tesis y servirá en el futuro para realizar pruebas que permitan desarrollar una solución para la obtención viable de la energía mareomotriz.
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    Diseño y modificación de molde inverso para prótesis mediante herramientas computacionales
    (2008) Díaz Wichmann, María Consuelo; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Hoy en día, la fabricación de órtesis y prótesis (O y P) se realiza de forma manual, moldeando el muñón con el yeso para crear un molde positivo de éste, el que luego se modifica manualmente para crear el molde inverso del socket. En países más desarrollados, son utilizados software CAD (Computer Aided Design) que permiten realizar el diseño de este molde inverso mediante herramientas computacionales. El uso de software de CAD para el diseño de socket de CyP permite por un lado reducir los tiempos de toma de molde y de diseño, además de ahorrar material y una alta capacidad de almacenamiento de datos. Sin embargo, una de las desventajas es que el proceso se ve despersonalizado al trabajar con librerías de moldes predefinidas previamente los que son ajustados a las dimensiones del paciente. El objetivo de este trabajo fue crear un algoritmo que permitiera modificar el molde digitalizado del paciente en cualquier punto y con la forma que el usuario escoja entregando una mayor libertad en el diseño del socket.
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    Efficient simulation of accelerations during curve negotiation using a Stewart platform
    (2011) Arenas Donoso, José Tomás; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La intención de este trabajo es contribuir a los estudios que se realizan utilizando simuladores de manejo de manera que puedan beneficiarse al contar con una simple y eficiente metodología para integrar el movimiento como parte de la simulación. Para esto, un algoritmo de movimiento dedicado a simular las aceleraciones de baja frecuencia características de un vehículo en curva es desarrollado y probado utilizando una Plataforma de Stewart. Se realizaron tres experimentos para probar la validez física de la metodología propuesta y para evaluar el desempeño general del sistema de simulación.
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    Fabricación de sockets de prótesis por mecanizado CNC
    (2008) Labayru Magofke, Diego Ramiro; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En este trabajo se presenta un nuevo método para la fabricación de moldes de sockets para prótesis. El socket es la pieza donde se encaja el muñón del paciente, es decir, corresponde a la unión entre la persona y su prótesis. El principal objetivo de este estudio es la reducción, tanto del material como del tiempo necesario para la fabricación del socket de prótesis, incorporando nuevas tecnologías a este proceso. Actualmente, en la industria nacional, el socket es fabricado de manera manual, con todas las complicaciones y costo de tiempo que ello implica. Por lo anterior, se ha decidido mejorar este proceso de fabricación implementando el diseño y manufactura asistida por computador (CAD/CAM), tal como se ha hecho en otras áreas de la industria manufacturera con la ingeniería inversa.
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    Fully solar powered electric vehicle for harvesting fresh markets fruits
    (2017) Medrano Ríos, Giovanni Alejandro; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Se diseñó, construyó y probó un vehículo completamente solar para evaluar la factibilidad de cosechar fruta fresca en Chile, particularmente frutas de cuesco, que se exportan en grandes cantidades a mercados de larga distancia. La autosuficiencia energética, la mejora en productividad, ergonomía y los beneficios ambientales adicionales son algunas de las ventajas del vehículo. Existe un daño en la fruta que se observa durante la cosecha, por ende, la recolección manual debe llevarse a cabo con extremo cuidado, generando una baja eficiencia en la cosecha y un esfuerzo físico extenuante para los trabajadores. El vehículo solar propuesto es un medio para aumentar la productividad del trabajo manual mientras se preserva la calidad de la fruta para la exportación. La energía solar se obtiene de 6 m2 de paneles fotovoltaicos y se almacena en un banco de baterías de descarga profunda. Un motor eléctrico BLDC de 5 kW con capacidad de frenado dinámico proporciona potencia mecánica para la tracción. Un sistema de rotación independiente de las 4 ruedas permite maniobrar en espacios reducidos en el huerto. El ciclo de trabajo de recolección consiste en avanzar la longitud del vehículo utilizando la energía de las baterías. Luego, con el vehículo detenido, la tripulación a bordo recoge la fruta. Esto le da tiempo suficiente para recuperar la energía consumida en un avance, la cual pasa a través de los paneles solares. De este modo, el banco de baterías puede recuperar la carga para el siguiente ciclo y operar de manera indefinida mientras halla sol. Este vehículo ayuda a aumentar la productividad porque los recolectores se cansan menos y no pierden el tiempo colocando una escalera o caminando para entregar cubetas de fruta. El vehículo puede ser operado por control remoto y en el futuro, se intentarán grados de navegación autónoma. Los resultados de productividad y consumo de energía de campo se informan aquí después de probar dos temporadas de cosecha en huertos de cereza dulce y nectarina de alta densidad.
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    Horizontal pendulum electromagnetic vibration energy harvester with tunable natural frequency : modeling and design
    (2015) Lagos Berríos, Benjamín Andrés; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En este artículo presentamos la modelación y consideraciones de diseño para el desarrollo de un cosechador de energía vibratoria electromagnético de tipo rotatorio. Una característica importante es que la configuración de este extractor de energía permite que sea fácilmente personalizable y ajustable en un amplio rango de frecuencias de excitación. Este tipo de extractor de energía está diseñado primordialmente para energizar redes de sensores inalámbricos montados en puntos críticos y de difícil acceso en vehículos pesados o en estructuras sujetas a fuertes vibraciones. Vibraciones lineales en un punto de la estructura vibrante son transformadas en oscilaciones rotacionales, de tal manera que la frecuencia natural del dispositivo depende del momento de inercia más que de la masa de las partes móviles. El momento de inercia a su vez es modificado fácilmente cambiando la posición relativa de una masa acoplada al sistema con respecto al punto de oscilación rotatoria, de forma que la frecuencia natural puede ser ajustada. Los resultados principales corresponden a un modelo dinámico completo del extractor de energía y consejos de diseño importantes que permiten al diseñador lidiar con el sacrificio de potencia de salida al aumentar el rango de frecuencias sintonizable.
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    Metodología costo efectiva para el diseño de una turbina hidrocinética de eje horizontal
    (2014) Muñoz Chereau, Álvaro Heriberto; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Chile Posee abundantes recursos energéticos en sus mareas y canales que aún no han sido explotados. Para ponerlos a disposición de pequeñas comunidades e individuos, que es un segmento de mercado que no ha sido abordado al mismo nivel que otros de mayor envergadura, se ha diseñado y manufacturado una turbina hidrocinética de eje horizontal y flujo abierto. Esta tesis se centra en integrar y validar el método de diseño y fabricación utilizado. El dispositivo ha sido diseñado para generar 5kW en el eje de la turbina, que es aproximadamente lo que se puede extraer de flujos abiertos que circulan a 2,5m/s. El método utilizado se basa en modelos matemáticos paramétricos que permiten simular el funcionamiento de los componentes principales de manera individual y luego como un todo. El rotor tiene dos aspas y fue diseñado mediante el método BEM (del inglés Blade Element Momentum) utilizando el perfil NACA0012 como forma hidrodinámica. El generador alterno es monofásico, de flujo magnético radial, y para dimensionarlo se aplicó teoría de circuitos electromagnéticos.La turbina puede ser utilizada para cargar baterías convencionales tras convertir la energía mediante un puente de diodos y estabilizarla en un convertidor DC/DC. La batimetría y la velocidad de flujo abierto son los dos aspectos a considerar para escoger el lugar de operación de la turbina. Se detectaron aspectos del diseño y fabricación de estas turbinas que son más críticos y sobre los cuales hay que profundizar la investigación. Como resultado se obtuvo una turbina que permite validar parcialmente las simulaciones efectuadas. Como pasos futuros se debe perfeccionar la técnica de manufactura de generadores, se deben realizar más pruebas para caracterizar la turbina de manera experimental, por ejemplo en un canal de pruebas estándar y se deben mejorar los software de diseño para hacerlos accesibles a usuarios no expertos.
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    Modelación, diseño, fabricación y validación experimental de un convertidor undimotriz de dos cuerpos.
    (2020) Castro Niklitschek, Felipe Andrés; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La energía undimotriz se extrae del movimiento ondulatorio de las olas marinas. Las tecnologías para convertir esta energía en electricidad aún no alcanzan un estado maduro ni existe un diseño dominante. En este trabajo, se propone una metodología de diseño para un convertidor undimotriz (WEC, wave energy converter) de dos cuerpos, con un novedoso sistema de toma de fuerza (PTO, power take-off) que permite configurar sus parámetros según las condiciones de las olas para optimizar la potencia generada. Se modeló, diseñó y probó experimentalmente un prototipo destinado a aplicaciones autosustentables de baja potencia. Este convertidor consiste en un cuerpo flotante unido mediante el PTO a un segundo cuerpo sumergido con flotación neutra. Si los parámetros del PTO se eligen correctamente, dada la frecuencia externa de las olas, el sistema puede operar cerca de la condición de resonancia, lo que maximiza la potencia generada. Modelar un WEC puede ser extremadamente complejo, por lo que, se adaptó un modelo matemático lineal propuesto por Fanles para encontrar por parámetros óptimos del PTO en olas regulares e irregulares. Para validar el modelo, se realizaron pruebas en tanque para encontrar experimentalmente los parámetros óptimos del PTO y la potencia generada. Experimentalmente, se probaron diferentes parámetros de diseño para buscar la potencia óptima generada. Con olas de 16 cm de altura y 0.55 Hz de frecuencia, se alcanzaron picos de potencia de 20W (8.9W promedio). Al extrapolar estos resultados experimentales, se esperan potencias entre 400-600W para olas de 1 metro y una eficiencia de 48,3%. El modelo hace una predicción aceptable para el movimiento relativo óptimo entre los cuerpos, el coeficiente de amortiguación óptimo del PTO (Cpto) y la potencia generada. También, hace una buena predicción para el coeficiente de rigidez optimo (kpto) cuando la masa del cuerpo sumergido es baja.
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    Simulación computacional del impacto de perforadores de roca aplicando un esquema DEM-BPM 3D
    (2023) Ligeti Rojas, Felipe Janos; Chiang Sánchez, Luciano Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de ingeniería
    Se propone un esquema computacional mediante el método de elementos discretos (DEM) combinado con el método de partículas unidas (BPM) en tres dimensiones para describir el comportamiento de fractura de rocas tipo granodiorita bajo impacto de insertos de un martillo perforador. La roca es representada por un paquete denso de partículas esféricas unidas entre sí en sus puntos de contacto. Se incluyen propiedades mecánicas y resistencia de las partículas y enlaces para obtener representaciones de daño acumulado explícitamente como enlaces rotos cuando se aplica una carga. Además, se incluye la influencia de las condiciones de operación del martillo como es la velocidad con la que impacta la superficie rocosa y el diseño de geometrías complejas, observando el desgaste del martillo y la propagación de grietas radiales producto de la interacción bit-roca. Para validar el modelo computacional, se desarrolla un estudio mediante la simulación de un ensayo de prueba brasileña y se comparan los resultados de campos de esfuerzos y gráficos de fuerza vs tiempo, con ensayos experimentales presentes en la literatura. Para ello, se investiga la influencia de las propiedades del material, cantidad de enlaces entre partículas y el tamaño de las partículas, concluyendo que estos no son parámetros libres y que al variarlos existe una correlación directa con el daño y la forma en que se fractura la roca.