Ingeniería Mecánica (Lic.)
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de válvula reguladora de caudal de chorro hueco para un salto neto máximo de 20 m y un caudal máximo de 15 m3/s(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-03) Taco López, John Oliver; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLas represas son una de las grandes construcciones que se hacen tanto en el Perú como en el mundo. Estas grandes construcciones de concreto cumplen funciones como retener el agua para generar energía, para irrigación y para abastecer de agua para la población. Como uno de los componentes principales de la represa se encuentra la válvula reguladora de caudal de chorro hueco, también conocida como válvula Howell Bunger, la cual está situada en la parte baja o media de la represa. Esta válvula cumple funciones tales como: descargar agua de las represas en situaciones de emergencia, abastecer de agua para el consumo humano y regular el caudal de agua abajo de las represas para mantener el equilibrio ecológico. El objetivo principal de la presente tesis es diseñar y analizar el comportamiento y los parámetros óptimos de la válvula Howell Bunger para que pueda operar con un caudal máximo de 15 m3/s y un salto neto máximo de 20 m. El objetivo específico es elaborar toda la documentación para la fabricación de la válvula lo cual incluye: diseño conceptual, cálculos de diseño, planos y estimación de costos de fabricación. Con esta documentación se podrá tener pleno conocimiento de la tecnología usada para la válvula. En consecuencia, se podrá construir esta válvula y existirá la posibilidad de que se manufacturen los repuestos correspondientes. Además, esta documentación puede ser usada para diseñar válvulas de chorro hueco para diferentes condiciones de caudal y salto neto. En la primera parte de la tesis se muestra la tecnología existente y aspectos de fundamentos teóricos. En la segunda parte se procede a diseñar la válvula de manera conceptual y preliminar. En la tercera parte se proceden a presentar los cálculos de diseño. Finalmente, en el capítulo 4 se muestra la estimación de costo total.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una mini planta móvil para la fabricación de 100 adobes por hora(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-01) Javier Cortez, Julio Ernesto; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Alencastre Miranda, Jorge HernánLa presente tesis está orientada a la rama del diseño en Ingeniería Mecánica. Se identificó la necesidad de mejorar la producción de adobe en las diferentes zonas altoandinas del Perú. Actualmente con métodos tradicionales se logra producir en el mejor de los casos 250 adobes diarios, demandando además un excesivo esfuerzo de los productores. A raíz de este déficit en la producción se diseñó de una mini planta móvil para la fabricación de adobes con una capacidad de 100 adobes por hora que además ayude a disminuir el esfuerzo humano. La máquina adobera posee unas dimensiones de 1.5 metros de ancho, 2.36 metros de alto y un largo de 2.28 metros. La máquina funciona aprovechando el principio de la energía hidráulica para ejercer una presión de 12.5 kg/cm2 sobre el barro premezclado para que este pueda adoptar las dimensiones finales deseadas de 400 x 200 x 150 milímetros. Para determinar la presión necesaria que se necesita ejercer sobre el adobe, se realizaron diferentes ensayos de compresión y humedecimiento de tierra. Estos ensayos se realizaron a diferentes presiones desde los 5 kg/cm2 hasta los 20 kg/cm2, concluyendo posteriormente que la presión adecuada para la fabricación de adobes era 12 kg/cm2. La unidad hidráulica es accionada por un motor de combustión interna de 15 HP, que usa como fuente de combustión gasolina de 90 octanos, cuya potencia está sobredimensionada en un 30% aproximadamente. El sobredimensionamiento del motor responde a la pérdida de eficiencia que sufren los motores cuando se trabaja en zonas con alturas superiores a los 3000 metros sobre el nivel del mar. La máquina se encuentra diseñada principalmente en acero, por lo que se recomienda el uso de pintura anticorrosiva para su protección de la humedad del barro con el que trabajará y de las constantes precipitaciones que se producen en la zona andina. Adicionalmente dentro del cuerpo y los anexos de la presente tesis se encontrará la información necesaria para corroborar el desarrollo de esta, así como la descripción del proceso de selección de la tierra, proceso de preparación del adobe y los ensayos necesarios para verificar si el adobe producido es de buena calidad.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina hidráulica astilladora de troncos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-04) Campodónico Morales, Carlos Enrique; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLa leña es una fuente de energía empleada frecuentemente en zonas rurales o en lugares de escasos recursos. En el departamento de Ancash se obtiene leña a partir de los árboles de eucalipto debido a su abundancia y rápido crecimiento. Dentro de los procesos que involucra la elaboración de leña, el astillado, el cual consiste en realizar un corte longitudinal al tronco seccionado de manera que exponen las fibras, es el proceso que presenta las mayores dificultades puesto que, para llevarlos a cabo, se utilizan hachas manuales que requieren de un gran esfuerzo físico y además de un tiempo considerable, lo que puede perjudicar a los trabajadores. Es por esto que en el presente trabajo se diseñó una máquina hidráulica astilladora de troncos de eucalipto en el departamento de Ancash para acelerar dicho corte. Esta máquina procesa troncos cortados en tramos de 50 cm de longitud y diámetros variables entre 20 y 30 cm para obtener 4 partes simétricas las cuales serán utilizadas como leña. El proyecto inició con la elaboración del estado del arte, el cual incluye como parámetro la fuerza necesaria para poder cortar el tronco para la cual se tuvo que realizar ensayos de corte variando las condiciones. El resultado del ensayo fue una fuerza mínima de 30000 N con una cuchilla de ángulo de 30° con poca influencia en el rango de diámetros. Luego, se elaboró la lista de exigencias en conjunto con representantes de los trabajadores de la zona. En base a la producción actual, se estimó la capacidad de la máquina astilladora a 450 troncos por día como mínimo. Posteriormente se elaboró la estructura de funciones y la matriz morfológica a partir de las cuales se diseñaron los conceptos de solución y finalmente el proyecto preliminar óptimo. Una vez logrado este paso, se procedió a calcular y a dimensionar las piezas y equipos que involucra la máquina. Finalmente, se elaboraron los planos de despiece y ensamble, así como la lista de costos. El resultado del proyecto fue una máquina astilladora la cual impulsa troncos con un cilindro hidráulico contra una cuchilla y que además cuenta con un sistema de alimentación de tronco. El elemento de corte tiene una forma de cruz y puede regular su altura de manera que el corte sea de cuatro partes simétricas con una capacidad mínima de 450 troncos de 50 cm de longitud. El costo total de la máquina asciende a USD 15715.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina para extraer frutos de nuez de macadamia con capacidad de 100kg/día(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-07) Rojas Casas, Dustin Luis; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEl presente trabajo presenta el diseño de una máquina para extraer frutos de macadamia intactos con una capacidad de 100 kg de fruto por día considerando una jornada de trabajo de 8 horas. Se utilizó la metodología de diseño VDI 2221 para el desarrollo de todo el trabajo desde el planteamiento de los conceptos de solución hasta el desarrollo de los detalles del proyecto definitivo. En el primer capítulo, que lleva como título “Evaluación del problema”, se mencionan las propiedades mecánicas de la nuez de macadamia y se indican los resultados de un ensayo de compresión a una muestra de 150 nueces. También, se muestra la lista de exigencias del diseño, el estado de la tecnología y la estructura de funciones de la máquina. El segundo capítulo, denominado “Planteamiento de la Solución”, contiene la elaboración de los conceptos de solución y selección de concepto de solución óptimo. Se plantea, también, los proyectos preliminares y la selección del proyecto preliminar óptimo. El tercer capítulo comprende los procedimientos de cálculo de los componentes de la máquina y la selección de elementos normalizados. El cuarto capítulo incluye los planos del proyecto: plano de ensamble, planos de despiece y el esquema eléctrico. Además, da a conocer los costos aproximados de los elementos seleccionados, materia prima, fabricación, montaje y diseño. Como resultado se logró diseñar una máquina cuyo funcionamiento consiste en quebrar el cascarón de las nueces sin dañar el fruto mediante su compresión en dos rodillos de acero inoxidable. Previo a este proceso, la máquina se encarga de clasificar las nueces por tamaño y ubicarlas en la abertura de los rodillos correspondiente. El proceso de separación de la cáscara y el fruto no se contempla en el presente trabajo, se considera que ese proceso, para el nivel de producción que se requiere, puede hacerse manualmente. Un aspecto importante es que la máquina trabaja sólo con nueces cuyo tamaño se encuentre en el rango de 19 a 29 mmm que son las más comunes en el Perú. Las nueces más pequeñas no serán quebradas y muy escaso encontrar nueces de tamaño superior a 29 mm.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un banco de pruebas para bombas de pistones axiales con sensor de carga de hasta 140 CC/REV(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-07) Jara Segura, Eric Marlon; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínActualmente la minería es una de las actividades productivas que genera mayor movimiento económico en el país, de tal forma que la maquinaria inmersa en este rubro es fundamental. El sistema hidráulico dentro de los diferentes tipos de maquinaria pesada, es el principal encargado del movimiento de grandes cargas, siendo la bomba una de las partes más importantes y de la cual depende el desempeño general de la máquina. Las bombas de pistones axiales son comúnmente utilizadas en los sistemas hidráulicos de dirección y de movimiento de implementos (cilindros hidráulicos), además suelen tener integrado un sistema de control de sensado de carga. Después de todo servicio de mantenimiento a estas bombas, se requiere una prueba de verificación para garantizar su correcto funcionamiento y no exista ningún problema cuando se encuentre trabajando en campo, ya que podría afectar económicamente a la entidad a cargo de la máquina y/o físicamente al personal. El objetivo principal de esta tesis es realizar el diseño de un banco de pruebas para bombas de pistones axiales con sensor de carga de hasta 140 cc/rev, de tal forma que sea factible económicamente para el medio local. En primer lugar, se procedió a investigar el estado del arte del banco, el principio de funcionamiento básico de este tipo de bombas y los parámetros fundamentales de medición. Luego, se aplica la metodología del diseño, para poder obtener un proyecto definitivo. En base a este proyecto, se procede a realizar la selección de componentes hidráulicos y de potencia, para luego proceder con el diseño estructural y finalmente, un estimado de costos. El banco de pruebas diseñado requiere 252 kW de potencia en su pico de presión, esta será suministrada por un motor de combustión interna, el cual acciona un sistema de transmisión hidrostática encargado de manejar el sentido del torque y transmitir potencia a la bomba de prueba. Además, se tiene un bloque de válvulas que tiene comunicación con todos los equipos hidráulicos, incluyendo un panel de instrumentación por el lado lateral del banco, el cual posee los equipos necesarios para poder obtener todos los parámetros de prueba.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una prensa hidráulica de 100 toneladas para el conformado de calaminas de fibrocemento de 1,2 x 0,5 m(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-10-22) Apolinario Julca, Joel Angel; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Acosta Sullcahuamán, JulioComo una alternativa de solución a la creciente demanda de materiales de construcción de bajo costo, generada por el crecimiento demográfico en las principales ciudades del país, se ha investigado previamente en la PUCP un material compuesto de cemento, papel reciclado, quitosano y fibra de sisal. Este material denominado fibrocemento posee propiedades adecuadas para la fabricación de paneles y calaminas de bajo costo, por lo que la producción de éstas permitiría la construcción de viviendas económicas. En esta línea de investigación, se ha previsto el desarrollo de una planta piloto para la fabricación de calaminas, dentro de la cual, una de las etapas finales de producción consiste en el prensado del fibrocemento para maximizar su resistencia. En este sentido, el objetivo de la presente tesis es diseñar una prensa hidráulica de 100 toneladas para la fabricación de calaminas según las normas NTP-ISO 9933, con la intención de evaluar las propiedades de dichas calaminas como paso previo a su producción en serie. La metodología utilizada para el diseño de dicha prensa se puede resumir en las siguientes etapas: i) Estudio del estado de la tecnología y definición de los parámetros requeridos para el diseño; ii) elaboración de una “lista de exigencias” que cuantifica los diversos aspectos que se deben cumplir al realizar el diseño, tales como la función del equipo, los materiales, la geometría, la rigidez, cargas, fuentes de energía, entre otros; iii) cálculo estructural y diseño del equipo; iv) selección de componentes hidráulicos del mismo y, finalmente, v) se han elaborado los planos de fabricación, así como el costeo y planificación de recursos para su fabricación e implementación. Como resultado, se ha diseñado una prensa hidráulica adecuada para la fabricación de calaminas de fibrocemento según las normas NTP-ISO 9933, cuyas especificaciones principales son: 100 toneladas de capacidad; 550 mm de carrera disponible; dimensiones generales de 1500 x 1700 x 2700 mm; mesa de trabajo de 1370 x 670 mm y 0,3 mm de deflexión máxima (con carga nominal); unidad de presión de 200 bar nominal, 240 bar máximo y 50 litros/min de caudal máximo; motor eléctrico de 15 KW (20 HP) y 1710 rpm y, por último, costo total de fabricación de S/. 70 000.00 aproximadamente.Ítem Texto completo enlazado Diseño de máquina rebanadora de camote con una capacidad de 450 kg/h(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-24) Acosta Quispe, Carlos Miller; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínActualmente el Perú está viviendo un boom gastronómico y ello lo confirma la sociedad peruana de gastronomía peruana (APEGA), indica que en Lima hay cerca de 30 mil restaurantes. En nuestros hogares y en restaurantes el corte del camote es una tarea que se realiza de forma manual. Diseñar una máquina para que realice el corte de un camote puede parecer innecesario, pero cuando se tiene que cortar grandes cantidades y realizada por una sola persona, la tarea resulta ser estresante y empeora aun con el hecho de que la fuerza de corte de este tubérculo es relativamente alta. El objetivo principal es diseñar una máquina que cumpla la función de cortar camote en rebanadas de 5 mm de espesor, y que tenga la capacidad de procesar 450 kg de camote por hora. El corte realizado por la máquina debe ser tal que se aproxime al corte realizado manualmente. El camote ingresará a la máquina pelado, una persona colocará el camote en la máquina, luego la máquina debe realizar el corte, y por último las tajadas serán descargadas. En el primera parte de la tesis se presenta el estado del arte, la lista de exigencias, y se cuantifica la fuerza de corte del camote por medio de un ensayo experimental. En la segunda parte, se aplica la metodología de diseño mecánico basado en la norma VDI 2225 para hallar el proyecto óptimo. En la tercera parte, se realiza el cálculo de detalle del árbol de transmisión, de la transmisión por faja, de las uniones atornilladas, de las cuchillas, de los cordones de soldadura, de la velocidad crítica, de la estructura, se selecciona rodamientos y se selecciona al motor eléctrico. El accionamiento de la máquina se da a través de un motor asíncrono monofásico de 1,5 kW; la transmisión de potencia se da por faja trapecial, donde se realiza una reducción de velocidad de 1725 a 350 rpm. El corte del camote se lleva a cabo gracias a dos cuchillas, las cuales se montan sobre un disco de corte y este sobre un árbol de trasmisión. La máquina ha sido diseñada para ser usada en establecimientos de comida, por ende lo más pequeña posible, sus dimensiones son de 555 x 600 x 658 mm. El suministro eléctrico considerado es monofásico y de 220 V. Finalmente, se realizó una estimación de costos, con lo cual resultó que el costo total del prototipo incluyendo el costo de diseño es de S/.2 828.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina seleccionadora de truchas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-10-20) Vega de la Cruz, Angel Gabriel; Madrid Ruiz, Ericka Patricia; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEl presente proyecto tuvo como objetivo el diseño de una máquina seleccionadora de truchas que clasifique a las truchas por tamaño con la finalidad de permitir una mejor crianza de los peces en sus diferentes criaderos. Cabe hacer mención que la máquina se diseñó para ser utilizada en lugares cercanos a los criaderos y se consideró que debe ser transportable para sus diferentes fines. Para lograr el objetivo se ha utilizado el método de diseño recomendado por la VDI 2225 cuya finalidad fue proporcionar un procedimiento estructurado para el diseño de la máquina. Como resultado, se obtuvola propuestade diseño de una máquina seleccionadora de truchas, la cual presenta los siguientes beneficios: Rapidez de selección, mayor capacidad de selección, mejor eficiencia de selección y un mayor abastecimiento de peces.La máquina puede seleccionar 3 rangos diferentes de capacidades de selección (18,000; 7,200 y 3,600 peces/hora) según sea su requerimiento en los diferentes criaderos, tal y como se explica en el acápite 3.2 del capítulo 3. El diseño de la máquina consideró el uso de un solo motorreductor, el cualalimenta a un sistema mecánico que permite seleccionar los peces de manera rápida y eficiente, de tal manera que el pez no sufra daño. El sistema mecánicocontempló la utilización de un solo motorreductor, un sistema de alimentación compuesto por 4 poleas y 2 bandas transportadoras; éstas dos últimas formando una “V” como se explica en el capítulo 2. Asimismo, el diseño de la máquina comprendió la elección de materiales comerciales con la finalidad de una posterior fabricación. Cabe hacer mención queel peso estándar promedio de la máquina es 240 kg,sin embargo con el presente diseño se logró disminuir el peso a 200kg.El precio de la máquina es asequible al usuario y se estima en S/.19,264.27. Considerando los beneficios de la maquina mencionados anteriormente, el presente proyectopresenta una óptima solución a la crianza de los peces trucha en sus diferentes criaderos, minimizando asílos tiempos de selección, mejorando la cantidad de peces a seleccionar y obteniendo un sistema muy eficiente a través de un proceso continuo de selección.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina compactadora de latas de bebidas de aluminio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-11-18) Baltuano Parra, Edwin Antonio; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLa presente tesis comprende el diseño de una máquina compactadora de latas de bebidas de aluminio, la cual tiene como función principal alcanzar una compactación de por lo menos un quinto del volumen inicial de la lata. La máquina ha sido diseñada para aplastar latas de gaseosas, cervezas y bebidas energizantes previamente drenadas manualmente en caso sea requerido y se considera que podrá ser utilizada en pequeños negocios, centros comerciales o centros de acopios de metales facilitando y colaborando el reciclaje de aluminio. La lata vacía ingresa a la máquina a través de una rampa que alimenta la cámara de compactado, en dicha cámara se realiza primero el pre-compactado mediante un punzón y luego se compacta con un bloque mediante un mecanismo biela-manivela que garantiza, por la geometría de la misma, que la lata se reduzca a la quinta parte de su volumen inicial. Finalmente la lata compactada cae a través de una ranura hacia un depósito ubicado en la parte baja de la máquina. La máquina ha sido diseñada lo más compacta posible y ocupa un espacio de 655mm de largo por 260mm de ancho y una altura de 1070mm. Además posee guardas de seguridad para proteger los elementos móviles expuestos que pudieran causar daño alguno al operador. El accionamiento de la máquina será a través de una manija, la cual será operada de forma rotacional por una persona de forma segura sin causar fatiga o molestia alguna debido a las consideraciones ergonómicas en el diseño. La máquina tiene una capacidad de compactar como mínimo 9 latas por minuto de forma continua. En la primera parte de la tesis se presenta el estado actual de la tecnología y los ensayos hechos sobre las latas de aluminio en distintas formas de compactado, los cuales fueron realizados en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Luego se presentan los resultados de dichos ensayos, con los cuales se determina la forma más eficiente de compactado, es decir la forma que requiere la menor fuerza para la compactación. La metodología propuesta en el presente proyecto está basada en las recomendaciones de la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI). VDI 2221, con el título de Metodología de Diseño en Ingeniería, es el documento a partir del cual se han extraído las directrices que dan la estructura y coherencia al plan metodológico de diseño del presente proyecto. Posteriormente se determina una alternativa de solución óptima y se realizan todos los cálculos necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de la máquina. Finalmente se realizó un análisis económico de la fabricación y ensamblaje de la máquina, obteniéndose un costo aproximado del primer prototipo de $ 430, costo que disminuirá si se considera una producción en serie, por lo que se estaría cumpliendo con lo deseado en la lista de exigencias.Ítem Texto completo enlazado Diseño mecánico de un prototipo de prótesis mioeléctrica transradial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-11-15) Sullcahuamán Jáuregui, Boris Stheven; Madrid Ruiz, Ericka Patricia; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLa presente tesis consiste en el diseño mecánico de un prototipo de prótesis mioeléctrica dirigida a pacientes que sufrieron amputaciones por debajo del codo (transradial). Se presenta el análisis de un mecanismo de un grado de libertad que simula el movimiento de los dedos índice y pulgar de una mano humana con el propósito de realizar la sujeción de objetos de 0,5 kg de masa, considerando el tamaño y peso de la mano de una persona adulta promedio. El movimiento de los dedos está restringido por la relación de posición angular entre falanges, para ello se utiliza el mecanismo de doble manivela aplicado en la articulación de cada falange. Además, se realiza el análisis a través de las ecuaciones de Freudenstein para determinar las dimensiones y verificar cada elemento a través del cálculo por resistencia de materiales. Finalmente, para el accionamiento de los dedos se emplea un actuador neumático que garantiza un control proporcional de la fuerza a emplear.