Ciencias con mención en Ingeniería Mecatrónica

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Aterrizaje de precisión de un UAV sobre una plataforma móvil
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Salazar Ayllón, Paolo Bryan; Saito Villanueva, Carlos
El desarrollo de los drones ha ido en aumento con el paso de los años, logrando cada vez máquinas más complejas y capaces de implementarse en tareas de uso militar y civil, por ejemplo en búsqueda y rescate de personas, fotografía, entretenimiento, carreras, transporte de objetos, entre otros. Este estudio resume el desarrollo de un concepto de solución de un módulo mecatrónico capaz de darle a un dron la habilidad de realizar aterrizajes precisos sobre plataformas que se encuentran en movimiento. Primero, se investigan trabajos previos que comparten objetivos con este proyecto en el aspecto de hardware, software, técnicas de procesamiento de imágenes, técnicas de control e implementación. Luego, basado en una lista de requerimientos y una estructura de funciones se proponen conceptos de solución preliminares y se evalúan bajo aspectos técnico-económicos. Finalmente, se mejora la solución obtenida después de la evaluación y se obtiene un diseño conceptual óptimo del módulo capaz de proporcionar a un dron la habilidad anteriormente mencionada.
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Desarrollo conceptual de sistema modular de lanzamiento y recuperación con gestión de correa para vehículos operados remotamente (ROV) y jaula flotante
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-25) Jara Rios, Jose Alonso; Arce Cigüeñas, Diego Martín
En el presente trabajo de investigación se desarrollan las bases teóricas para la obtención de un diseño conceptual óptimo el cual consiste en un sistema modular de lanzamiento y recuperación con gestión de correa para vehículos operados remotamente (ROV) y jaula flotante. El principal objetivo de este trabajo es el diseño del sistema indicado, el cual facilita el despliegue de un ROV para la obtención de información marina mediante sistemas robóticos sumergibles los cuales serán desplegados a la superficie del mar, se les brindara suministro de cable de alimentación y comunicación según se requiera y posteriormente serán extraídos hasta la embarcación. Los objetivos secundarios están basados en la metodología VDI 2221 y se centraron en: Investigar las tecnologías actuales referentes a sistemas de lanzamiento y recuperación (LARS), sistemas de gestión de correa (TMS) y jaula desplegables. Reconocer y establecer los requerimientos necesarios para el diseño conceptual del sistema. Diseñar el diagrama de estructura de funciones general por módulos o subsistemas según los dominios participantes identificados. Y la realización del diseño conceptual del sistema, el cual comprende al subsistema de lanzamiento y recuperación, el subsistema de winche con gestión de correa, subsistema de jaula flotante, subsistema de comunicación e interfaz de control y el subsistema de suministro de energía. Finalmente, se concluye con la realización de estos objetivos específicos en base a la documentación realizada y se tiene como resultado final el diseño de un concepto de solución óptimo de un sistema de lanzamiento y recuperación tipo grúa pluma con su sistema de gestión de correa con modo manual o automático y una jaula flotante.
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Diseño conceptual de clasificadora y contadora de truchas arcoíris (Oncorhynchus mykiss) de 10 a 20 centímetros para la crianza de truchas en la Laguna de Pauracocha
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-25) Díaz Vergara, Pablo Remigio; Crisóstomo Romero, Pedro Moisés
Este trabajo de investigación aborda el proceso crítico de clasificación de truchas. Actualmente, llevados a cabo de forma manual en la Laguna de Paucarcocha. Este trabajo busca reducir la mortandad y aumentar la eficiencia del proceso mediante el diseño conceptual de una máquina automatiza el proceso. Se sigue la metodología de diseño VDI. La selección del mejor diseño conceptual se realiza de entre tres propuestas.
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Diseño conceptual de máquina automática para lavar manzanas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-03) Soto Carrión, Melany Koral; Oscanoa Fernández, Héctor Hugo
Actualmente, la capacidad de las máquinas comerciales disponibles en el mercado mundial para el procesamiento primario de manzanas no es compatible con la escala de producción de las empresas peruanas mayoristas distribuidoras de manzanas. Así pues, las máquinas comerciales para lavado y secado de manzanas usualmente tienen un procesamiento mayor o igual a 10tn/h. En cambio, empresas peruanas mayoristas como Teófila y Asociados SAC solo procesan y distribuyen alrededor de 3 toneladas al día. En consecuencia, muchas empresas peruanas prefieren omitir el procesamiento primario de estas frutas. La presente investigación propone el diseño conceptual de una máquina automática de lavado de manzanas con capacidad de 60 kg y procesamiento de 3000 manzanas en una hora, adecuada para la producción peruana. De acuerdo con las metodologías de diseño mecatrónico (VDI 2206) y de diseño de sistemas técnicos y productos (VDI 2221), este documento analiza y compara sistemas automáticos de lavado; detalla las características de las variedades de manzana Delicia, Winter e Israel y presenta el diseño conceptual de una máquina automática para lavar manzanas, incluyendo el diseño de la interfaz de usuario.
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Diseño conceptual de sistema automatizado de prueba para ruedas delanteras de camiones eléctricos de 300 toneladas de carga para minería
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-13) Balvín Bellido, Álvaro Javier; Domínguez Mostacero, Daniel Eduardo
El presente trabajo se centró en la necesidad de desarrollar sistemas estándares para la prueba de componentes rotativos pertenecientes a equipos de maquinaria pesada y tuvo como objetivos los de investigar acerca de las necesidades, requerimientos y características necesarias de un sistema de simulación dinámica de funcionamiento de ruedas, para posteriormente plantear y definir un concepto de solución adecuado para un banco de pruebas automatizado de ruedas delanteras de camiones mineros que pueda satisfacer las pautas planteadas y permita comprobar el correcto funcionamiento de estos componentes. Luego de definir las exigencias del contexto en el que se propuso para el sistema automatizado, se procedió a definir los diferentes conceptos de solución disponibles para la propuesta, para los cuales se realizó primero una definición del estado de las tecnologías relacionadas con las que se cuentan actualmente. Para el desarrollo de los conceptos de solución y selección del modelo final, se adaptó la metodología de sistemas técnicos y productos (VDI 2221). Finalmente, se realizó un análisis técnico-económico para elegir a la solución que sea la más óptima, siendo esta considerada como la opción que cuente con un balance homogéneo entre beneficios técnicos y económicos.
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Diseño conceptual de un desgranador y clasificador de granos de maíz amiláceo por calibre y estado de conservación
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-03) Ramos Gallegos, Sebastián Rodrigo; García Zevallos, Luis Enrique
En este trabajo de investigación se aborda la problemática que enfrentan los pequeños productores de maíz amiláceo en la serranía peruana, dada la baja rentabilidad de sus cosechas. Los procesos tales como el desgrane, limpieza y clasificación, hacen uso de mano de obra subempleada en procedimientos repetitivos, de desgate y poco ergonómicos. Asimismo, la carencia de oferta en el Perú de maquinaria especializada para este tipo de grano, desfavorece la tecnificación de esta actividad para los pequeños y medianos productores. En ese sentido, se propone el diseño de una máquina que pueda desgranar mazorcas de maíz, limpiar y clasificar los granos por tamaño y estado de conservación. Esto último con el objetivo de estandarizar el producto final y hacer competitiva su oferta, facilitando su ingreso a nuevos mercados tal como el retail. Para el desarrollo de esta investigación, se emplea la metodología del diseño mecatrónico de la Asociación de Ingenieros Alemanes VDI, la cual inicia con la elaboración de una lista de requerimientos, a partir del levantamiento de información sobre la realidad de esta actividad en las zonas alto andinas del Perú, y la identificación de características de maquinaria empleada en procesos similares; con esta lista se procede a definir las funciones que debe cumplir la máquina y finalmente se emplean herramientas de análisis, tales como la matriz morfológica y la evaluación técnico económica, que permiten la identificación de conceptos de solución, y la selección del concepto óptimo respectivamente. Este concepto de solución óptimo, que cuenta con una tolva de ingreso, un mecanismo de desgrane por rodillo, una zaranda vibratoria para clasificación por tamaño y un sistema de visión para la clasificación por estado de conservación, logra alcanzar los objetivos planteados que dan solución a la problemática; y su controlador, basado en una minicomputadora “Raspberry Pi” junto a un acelerador de hardware Google Coral, permiten gobernar el funcionamiento de todo el sistema.
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Diseño conceptual de un dispositivo mecatrónico para la rehabilitación y monitoreio de rodilla en pacientes mayores de 45 años diagnosticados con gonartrosis leve o moderada
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-05) Jimenez Panta, Alejandro Benjamin; Abarca Pino, Victoria Elizabeth
La gonartrosis (o artrosis de rodilla) representa un problema de gran predominancia en adultos mayores de 45 años, siendo esta una enfermedad degenerativa natural. Entre las distintas alternativas para ralentizar el progreso de esta condición se encuentra el ejercicio físico, el cual puede ser realizado con exoesqueletos de rehabilitación que permitan apoyar al terapeuta en su intensiva labor y de esta manera mejorar la eficiencia en su labor y permitir mayor acceso de pacientes a estas sesiones a través de la ampliación de frecuencia, duración y disponibilidad de cada sesión. Así, se propone realizar el diseño conceptual de un exoesqueleto de rehabilitación como respuesta a la problemática de gonartrosis. Para lograr este objetivo, se implementó la metodología VDI2206 partiendo de un estudio del miembro inferior, así como de las tecnologías existentes y arribando a un concepto óptimo de solución del dispositivo propuesto. Este dispositivo, de uso clínico, contribuye a resolver los desafíos que actualmente existen en exoesqueletos rígidos como la falta de confortabilidad y adaptabilidad a la situación única de cada paciente. Al mismo tiempo que resuelve falencias en los actuales dispositivos tipo Soft como la garantía de seguridad y transmisión de fuerza necesaria para los ejercicios comunes en las prácticas de rehabilitación de personas con gonartrosis.
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Diseño conceptual de un dispositivo portátil para la rehabilitación física del hombro de adultos de mediana edad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) León Meza, John Victor; Elías Giordano, Dante Ángel
El documento presentado a continuación muestra el diseño conceptual de un dispositivo de rehabilitación de hombro, teniendo en cuenta sus tres grados de libertad. Para lograr esto, se utilizó como base de la metodología a la norma VDI 2221, la cual establece una serie de pasos que se siguieron para lograr obtener un concepto de solución óptimo, con el cual se planteó un proyecto preliminar. En primer lugar, se investigó sobre la problemática y la necesidad existente para el desarrollo de un dispositivo de este tipo, teniendo en cuenta datos actuales como el déficit de terapia física del Perú y cantidad de accidentes que lesionan al hombro cada año. Además, fue necesario el análisis de dispositivos con características similares, que estén en desarrollo o disponibles en el mercado, para tener una idea general de cómo resolver el problema. Luego, se sintetizaron las ideas recopiladas en la parte anterior para así poder determinar ciertos requerimientos que el sistema propuesto debe cumplir, como peso de este y capacidad de movimiento. Con estos requisitos, se pudo pasar a la etapa de diseño conceptual, donde se presentaron posibles soluciones teóricas, las cuales fueron evaluadas para determinar cuál de esta sería trabajada en este documento. Posteriormente, con el concepto de solución determinado, se pasó a la propuesta de proyectos preliminares, los cuales también fueron evaluados de acuerdo con criterios técnicos y económicos para obtener así un proyecto óptimo. Finalmente, se concluyó que con la ayuda de la norma VDI 2221, la cual otorgó la metodología utilizada para el desarrollo de este proyecto, se puede obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo. Con esto se estarían dando las bases para posibles trabajos futuros relacionados al tema de la rehabilitación del hombro.
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Diseño conceptual de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permita emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidades
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Chávez Vera, Jhon Elton; Abarca Pino, Victoria Elizabeth
El presente trabajo conlleva el diseño conceptual de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidades. Este trabajo surge de la necesidad de verificar mediante ensayos la funcionalidad de prótesis transtibiales que lleguen a ser fabricadas en el país, lo cual no está contemplado en una normativa internacional, dado el incremento en la fabricación de estas por parte del INR y de la producción científica orientada a este ámbito. Asimismo, aborda problemas que surgen de los ensayos en pacientes amputados como el incremento de costos y tiempo, trámites complicados, y falta de repetitividad. El proceso de diseñó está basado en la Norma Alemana VDI 2206 culminando en la selección y detalle del concepto de solución óptimo. Así, se sientan las bases para continuar con el diseño definitivo mediante la ingeniería de detalle en trabajos futuros. Además, el diseño de la máquina está orientado a emular ciclos de marcha en las condiciones requeridas obteniendo información mediante sensores de fuerza y unidades de medición inercial, con lo cual se podrá verificar la funcionalidad de las prótesis prescindiendo de ensayos en humanos en primera instancia.
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Diseño conceptual de un pie protésico que permite determinar las fuerzas de contacto pie-piso sobre pendientes, escalones y superficies con irregularidades durante la marcha
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-15) Miranda Quispe, Bruno Sebastian; Abarca Pino, Victoria Elizabeth
El presente documento se basa en una investigación para realizar un monitoreo correcto de fuerzas de contacto pie-piso a usuarios con prótesis de miembro inferior; pues, se ha demostrado, que los pacientes presentan condiciones degenerativas en la columna baja y cadera al no tener una carga homogénea de contacto. Por tal motivo, este trabajo tiene como objetivo realizar el diseño conceptual de un pie protésico que detecte las fuerzas pie-piso sobre pendientes, escaleras y superficies irregulares durante la marcha. Esta investigación se basa en realizar un estudio de la Biomecánica del pie, y el Estado de la Tecnología donde se busca modelos comerciales de pies protésicos dinámicos por su adaptabilidad en las superficies y las tecnologías existentes de sensado con el fin de poder adaptar ambas cualidades en una sola prótesis. El funcionamiento conceptual del pie consiste en moldearse a la superficie de contacto, una vez hecho eso, los sensores de carga brindan la información de las fuerzas y por medio de un sensor inercial se obtiene la dirección de estas cargas de contacto. Se obtienen tres conceptos de solución que son verificados por una evaluación técnica económica y se obtiene un concepto óptimo basado en los resultados. Este concepto óptimo cuenta con sensores en la planta del pie y es dinámico para pisar correctamente las superficies mencionadas. En adición, este proyecto es importante porque brinda información sobre las reacciones de contacto que tiene el pie durante la caminata y permite acceder a mayores alcances sobre la biomecánica de la rehabilitación y marcha humana.
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Diseño conceptual de un robot móvil para optimizar el proceso de picking en el almacén de una empresa
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-13) Guillén Matos, Silvio Saúl; Quiroz Velásquez, Diego Eduardo
El siguiente trabajo presenta el diseño conceptual de un robot móvil para optimizar el proceso de Picking en el almacén de una empresa. Este proceso es uno de los más importantes en un almacén, ya que representa el inicio del flujo de suministro de productos a los clientes por parte de la empresa. El problema de este proceso está relacionado con el tiempo que toma implementarlo, ello representa un cuello de botella dentro del flujo de procesos del almacén. Para lograr el objetivo general del trabajo se desarrolló un estudio del estado del arte actual para reconocer el estado de la tecnología relacionada con los robots utilizados en los almacenes, siguiendo la metodología del diseño según la norma VDI 2221. En el diseño conceptual se especificó los requerimientos del sistema, realizó la abstracción del sistema, determinó las funciones de cada dominio, se obtuvieron soluciones mediante el uso de la matriz morfológica por cada dominio, evaluó los conceptos de solución mediante un análisis técnico-económico y finalmente, se obtuvo un concepto de solución mejorado que cumpla con los requerimientos planteados. El concepto de solución óptimo mejorado tiene las características necesarias para realizar las funciones definidas para optimizar el proceso de Picking en el almacén. Dicha solución se puede dividir en tres subsistemas: el subsistema para el desplazamiento del robot, el subsistema para la extracción de productos y el subsistema para el registro y programación de pedidos. La solución cuenta con un sistema hidráulico para el accionamiento de la sujeción de productos, dos sensores LiDAR y una cámara de profundidad para la detección del entorno. Finalmente, el control de los componentes del sistema se realiza con un microcontrolador y un microprocesador.
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Diseño conceptual de un simulador biomecánico de canotaje polinésico en el tipo de canoa V1 para personas con discapacidad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-08-13) Velásquez Elguera, Mario Sebastián; Lengua Huertas, César Antonio
El Va’a o canotaje polinésico es un deporte de aventura practicado en el mar y el Para Va’a es la práctica adaptada del Va’a por personas con discapacidad. En el Perú, solo el 2,5% de las personas con discapacidad realizan actividades deportivas. Pese a esto, existe una gran cantidad de inscritos en los procesos selectivos para competencias oficiales. Sin embargo, se ha incluido, por primera vez, el Va’a en los Juegos Paralímpicos de Tokio 2020, lo cual facilita la participación de nuevos atletas. Por lo tanto, se presenta la oportunidad de incentivar la práctica deportiva y brindar una mejor calidad de vida a las personas con discapacidad en el Perú. En ese contexto, el objetivo del presente trabajo de investigación es desarrollar el diseño conceptual de un simulador biomecánico de Va’a en el tipo de canoa V1 dirigido a personas con discapacidad motora inferior clasificados en la categoría VL3. El documento inicia con un estudio teórico del deporte del Va’a y sus componentes, la clasificación deportiva, el análisis de la técnica de remado, entre otros. Posteriormente, se recopila el estado de la tecnología entorno a simuladores de canotaje en los deportes de Va’a, remo y kayak. Finalmente, a través de los principios básicos de ingeniería y el desarrollo de la metodología de diseño (lista de exigencias, estructura de funciones, matriz morfológica, conceptos preliminares) basada en la norma VDI 2221 se logra obtener el diseño conceptual del simulador de canotaje polinésico. El diseño es innovador: existen escasas referencias bibliográficas; es versátil: puede ser implementado en cualquier espacio abierto; y permite un entrenamiento accesible: el atleta no necesita retirar, ensamblar ni trasladar la canoa. Asimismo, se halla que el simulador permitiría recaudar información de la técnica de remado para un posterior estudio cualitativo y cuantitativo, lo cual complementa una preparación deportiva óptima.
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Diseño conceptual de un sistema automático para clasificación de palta hass
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-05) Rivas Romero, Deglan Jesús; García Zevallos, Luis Enrique
El presente trabajo de investigación tiene por finalidad presentar el diseño conceptual de un sistema automático para la clasificación de paltas tipo Hass por medio de visión artificial. La propuesta surge como consecuencia de las pérdidas que genera la clasificación manual por simple inspección antecedentes en la realidad peruana. Por ello, el objetivo principal de la investigación es diseñar un sistema automático compacto, competitivo laboralmente y rentable con el fin de empoderar a los pequeños y medianos productores. La solución óptima se compone de módulos que se encargan de una tarea desde la alimentación, transporte, disgregación y clasificación de los frutos. El funcionamiento sinérgico de la máquina permite clasificar el producto en 5 calibres distintos regulables según las especificaciones del usuario. Como resultado, se dispone de cálculos teóricos que prueban la efectividad del proceso y su viabilidad económica demostrando así la posibilidad de diseñar un sistema clasificador de paltas que opera por medio de métodos no invasivos disponibles en el mercado.
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Diseño conceptual de un sistema automático para limpieza de ventanas en edificios de altura
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-30) Rubio Amoretti, Sergio Enrique; García Zevallos, Luis Enrique
En este trabajo de investigación, se presenta el diseño conceptual de un sistema para limpieza de ventanas en edificios de altura. Esta propuesta nace con la idea de convertirse en una solución de bajo costo, para enfrentar la problemática sobre accidentes por caída en este tipo de actividades. Por ello, el objetivo general del presente trabajo es diseñar un sistema automático para la limpieza de ventanas sin perfiles en edificios altos, cuyo funcionamiento puede ser automático o controlado por un operario desde un dispositivo móvil. El concepto de solución óptimo está conformado por un robot, encargado de realizar la limpieza por medio de un cepillo giratorio que remueve el polvo y la suciedad gracias a una solución líquida que es asperjada sobre las ventanas; y un sistema de acceso a fachadas o BMU (Building Maintenance Unit) portátil, encargado tanto de sujetar al robot desde la parte superior del edificio, como de su desplazamiento. Finalmente, mediante esta investigación se ha logrado demostrar que es posible elaborar un equipo automático de bajo costo para la limpieza de ventanas en edificios de altura, ya que las tecnologías a emplearse presentan una disponibilidad amplia y son de uso común en el desarrollo de proyectos.
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Diseño conceptual de un sistema automático para soldadura orbital para tuberías de 32” a 14”
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-01) Díaz Choque, César Steven; Sigüenza Astoquillca, Michel
En el Perú existe un escaso número de soldadores calificados; por ello, el país cuenta con mucha demanda de soldadores para los diferentes proyectos que se están realizando como la extensión de los gaseoductos sur peruano, entre otros, pero no se da abasto de soldadores. Esta situación conlleva, por parte de las concesionarias, a recurrir a mano de obra extranjera aumentando los precios de la mano de obra. Los objetivos del presente trabajo de investigación son el diseño conceptual de un sistema automatizado de soldadura orbital para tuberías de. Esto consiste en la pre-selección del diseño mecánico, la pre-selección del diseño electrónico y del sistema de control. Se utilizará la metodología VDI 2221 donde se desarrolla el planteamiento del problema, se desarrollan las propuestas de solución y se selecciona la solución optima. En el presente trabajo se realizó un extensivo estado del arte, el cual sirvió como base para la selección de los diferentes componentes mecánicos que contienen el sistema mecatrónico. Se obtuvieron cinco conceptos de soluciones y se seleccionó el optimo por medio de un análisis técnico vs económico. Del presente trabajo de investigación se concluye que es posible el diseño de un sistema orbital que cumpla con los requerimientos de la norma API 1104. Además, se concluye que para mejorar el sistema automatizado de soldadura orbital es necesario diseñar un sistema de seguimiento de soldadura o incluir alguno ya existente en el mercado.
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Diseño conceptual de un sistema de automatización para el control de flujo de cobre en una faja transportadora, cuyo límite de diseño son 9400 TPH
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-20) Luna Prieto, Isaac Alonso; Flores Morales, Allan Walter
La minería forma parte de la historia del Perú, pues ha estado presente desde épocas preincaicas. Además, su aporte a la economía peruana es sustancial y equivalente al 10% del producto bruto interno del país, siendo uno de los pilares del desarrollo económico. Por otro lado, a nivel mundial, el Perú es considerado un gigante en la industria minera, ya que está presente en el podio de países con mayor reserva de minerales como oro, zinc y cobre. Con el fin de tener un mayor aprovechamiento de estas reservas es necesario un marco tecnológico que incentive el desarrollo de este sector. El presente trabajo surge como una pequeña contribución al desarrollo en este campo y busca solucionar, desde un punto de vista conceptual, un problema real obtenido de una empresa minera, persiguiendo el objetivo de aumentar los índices de producción y reducir las mermas. El problema a resolver es el flujo no controlado en una faja transportadora. Se investigan y comparan diversas tecnologías para finalmente llegar a un concepto de solución.
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Diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Quispe Ochoa, Gerardo Raúl; Palomino Töfflinger, Jan Amaru
Actualmente, se utiliza el piranómetro como instrumento de medición de la irradiancia global (suma de las irradiancias directa y difusa). Sin embargo, los distintos tipos de irradiancia tienen un distinto rendimiento en las tecnologías de paneles fotovoltaicos que recientemente se están estudiando. Por lo tanto, el rendimiento de un panel está ligado a las cantidades de irradiancia de cada tipo y, por ende, deben ser cuantificadas para la evaluación del rendimiento de los paneles fotovoltaicos. Entonces se propone el diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros para que un usuario pueda cuantificar de forma automatizada estos tres tipos de irradiancia con un solo piranómetro. Anterior al diseño conceptual, se realiza un estudio del fundamento teórico sobre la radiación solar y las tecnologías existentes comerciales para la problemática. Luego, la lista de requerimientos es planteada según exigencias del laboratorio de paneles fotovoltaicos de la sección de Física de la PUCP y de la aplicación. En base a esta lista, se desarrollan los conceptos de solución siguiendo la metodología de diseño mecatrónico VDI 2206 y metodología de diseño de productos VDI 2221. Posteriormente, los conceptos de solución son evaluados técnica y económicamente según la metodología VDI 2225. Finalmente, se concluye con el desarrollo del concepto de solución óptimo del sistema. Este cumple con la propuesta de diseño de este documento y se encuentra listo para un próximo diseño de ingeniería.
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Diseño conceptual de un vehículo autónomo para el traslado de una máquina de soldadura orbital
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-03) Vargas Núñez, Juan Diego; Sigüenza Astoquillca, Michel
Dado el incremento de demanda en energía que se puede observar en los países en desarrollo los últimos años, y siendo el gas natural una fuente confiable y con un costo reducido en comparación a otros hidrocarburos, se percibe una necesidad de aumentar la distribución de este a más regiones del país, pero para realizar esto, se requiere de implementación de ductos que transporten el hidrocarburo hacia zonas cercanas a las urbanizaciones. Por ello, el objetivo en del presente trabajo de investigación es encontrar una forma eficiente y veloz de realizar el proceso de soldadura, al reemplazar el sistema manual usado actualmente en el Perú al desarrollar un vehículo que traslade y posicione automáticamente una máquina de soldadura orbital. Una de las ventajas que se esperan de forma directa es la reducción de los fallos en la realización de uniones por soldadura, los cuales son aproximadamente el 8% de las uniones soldadas (Congreso de la República del Perú, 2006). La metodología usada para evaluar los conceptos de solución que se planteen será una aproximación general a la norma VDI 2206 y la VDI 2221, empleadas para el diseño de sistemas técnicos y productos (Pahl, Beitz, Feldhusen, & Grote, 2013). En este presente documento se abordarán los problemas actuales que presenta el proceso actual, luego se procederá a investigar sobre dispositivos que cumplan funciones similares a las deseadas o que puedan ser acoplados al diseño, luego con toda la información obtenida se busca crear tres posibles soluciones para compararlas y finalmente llegar al concepto óptimo que podría aplicarse para este problema.
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Diseño conceptual de un vehículo submarino de apoyo para el mantenimiento preventivo de los cordones de soldadura en la carena de los buques
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-07) Bañón Espinoza, Martín Antonio; Sigüenza Astoquillca, Michel
En la actualidad, la inspección de los cordones soldados ubicados en la obra viva (carena) de los buques es un proceso raramente realizado debido al tiempo y costo que este implica. En respuesta a esto se han postulado distintas soluciones como el uso de buzos experimentados o desplazar el buque a un dique seco, pero estos siguen siendo poco eficientes. Por esta razón, en el presente trabajo de investigación se expone el diseño conceptual de un vehículo submarino capaz de sumergirse a aguas poco profundas; y de un algoritmo de visión con la capacidad de funcionar en un entorno tan variable como es el entorno marino. El vehículo constará de una serie de propulsores y sensores IMU, que le permitirán desplazarse en el agua, y mantenerse estable, o en una posición fija cuando se encuentre detenido. Además, contará con sensores de humedad, temperatura y profundidad, que permitirán monitorear al vehículo desde la interfaz, la cual será una laptop. Esta tendrá, un software que podrá procesar la imagen y clasificar los defectos de la imagen. Adicionalmente, el software permitirá comandar todas las acciones del vehículo. Para este trabajo de investigación, se realizó un análisis de los antecedentes, lo cual incluye definir los objetivos, la metodología y el alcance del trabajo de investigación. Además, de investigar acerca de las tecnologías existentes. Luego, se procedió a realizar el diseño conceptual del sistema. Y se finalizó, describiendo los diagramas que conforman el diseño preliminar del mismo.
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Diseño conceptual de una máquina para producción de platos biodegradables a partir de afrecho
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-25) Quintana Herrera, José Carlos; García Zevallos, Luis Enrique
El presente trabajo desarrolla una solución frente la problemática del uso indiscriminado de materiales, tales como el tecnopor y el PET, usualmente empleados en la producción de envases de comida. Se plantea como alternativa sostenible el uso de afrecho, obtenido del proceso de la molienda de cereales y además se presenta como objetivo el diseño conceptual de una máquina para la fabricación de platos biodegradables a partir de esta materia. El proyecto se basa en la metodología VDI 2221 la cual consiste en la definición de una problemática, la determinación de funciones y estructuras del sistema a diseñar, la búsqueda de principios tecnológicos que cumplan estas y su posterior integración en un concepto de solución óptimo el cual es seleccionado a partir de evaluación técnico-económica. El sistema diseñado contempla el humedecimiento, dosificación, calentamiento, compresión y retiro del producto. Como resultado, se obtiene un sistema capaz de recibir afrecho de cereales y automáticamente realizar el proceso de prensado en caliente con el cual se obtienen platos de este material, sobre la base de variables de temperatura y presión seleccionadas por el usuario.