Ingeniería Mecánica (Lic.)
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Ítem Texto completo enlazado Diseño mecánico de una máquina para ensayos de desgaste del tipo pin on disk(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-22) García Valdez, Omar; Rumiche Zapata, Francisco AurelioEl diseñado planteado en el siguiente proyecto demuestra una propuesta bastante económica y versátil de una máquina para ensayos de desgaste del tipo pin on disk, ya que puede adaptarse a cualquier modificación planteada posteriormente sin afectar su buen funcionamiento durante los ensayos que se realicen. Esta máquina simula fenómenos de desgaste adhesivo, de esta manera permitiendo conocer las propiedades tribológicas de estos bajo ciertas condiciones de trabajo. El alcance de la tesis abarca desde el diseño mecánico de todos los componentes necesarios para el funcionamiento de la máquina hasta la elaboración de planos de despiece y ensamble de esta misma. Otro tema que incluye la tesis es la elaboración de un balance de costos que nos permite estimar el precio por la fabricación de la máquina de desgaste y comparar con los precios de otras máquinas que presenten similares funciones. La propuesta para el diseño de la máquina incluye un pin, el cual será forzado a hacer contacto con un disco giratorio y generar contacto sobre el mismo. El contacto entre el pin y el disco originará una huella, la cual se acentuará mientras va transcurriendo el ensayo, y brindará información del comportamiento del material frente al desgaste. Para el diseño se tomó como referencia los parámetros exigidos por la norma ASTM G-99 “Standard test method for wear testing with pin on disk apparatus”, los cuales nos indicaban que la velocidad de giro de la probeta debe encontrarse entre 60 a 600 rpm. Para la regulación de la carga se utilizarán pesas que nos permitan cuantificar la fuerza ejercida del pin hacia el disco.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un equipo para el centrifugado de madejas alquitranadas para la pesca de 400 kg de capacidad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-11-28) Peña Farfán, Daniel Arturo; Cotaquispe Zevallos, Luis OrlandoEn la industria de la pesca existen empresas dedicadas a la fabricación de madejas, enrollados de nylon utilizados para la reparación y mantenimiento de las grandes mallas de arrastre. En una de las etapas de fabricación, las madejas son sumergidas en una solución alquitranada mediante inmersión por Bach. A la salida del baño, se deberá remover el excedente de solución en el producto para finalmente llevarlas a un túnel de secado. Una de las empresas dedicadas a la fabricación de madejas realiza la remoción del excedente de alquitrán mediante un escurrido por gravedad, proceso lento y con necesidad de un espacio considerable en la planta. En el presente trabajo se realizó el diseño de un equipo que aproveche la fuerza centrífuga generada por la rotación de cuerpos para remover el excedente de la solución, con la finalidad de reducir el tiempo empleado en el escurrido por gravedad, reducir el espacio utilizado y dejar abierta la posibilidad de la recolección del excedente liberado para que pueda ser utilizado posteriormente. La primera parte de esta tesis describe las madejas y su proceso de fabricación. En este parte también se establecen las condiciones de tiempo y velocidad de centrifugado a partir de datos tomados de equipos análogos en visitas hechas a otras plantas que realizan el mismo trabajo. En el segundo capítulo se explica el funcionamiento del equipo, así como su ciclo de trabajo. Los procesos de carga, ciclo de centrifugado, frenado y descarga. En los capítulos 3 se desarrolla todo el sistema motriz del equipo y en el capítulo 4 se desarrolla todo la estructura que soporte. Para esto, se aplicaron los conceptos fundamentales de la ingeniería para el dimensionado y selección de los componentes y también se consideraron factores como mantenimiento del equipo, posibilidad de un mal manejo del operador y comodidad del mismo. Finalmente se presentan las conclusiones que podemos sacar de la aplicación de este equipo en el proceso de fabricación de la planta y las recomendaciones para su correcto funcionamiento.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un equipo de volumen constante para caracterizar procesos físicos de la inyección de combustibles líquidos en un medio inerte(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-05-17) Bautista Salas, Julio César; Cuisano Egúsquiza, Julio César; Tupia Anticona, Walter MarianoLa presente tesis tuvo como objetivo diseñar un equipo de volumen constante para caracterizar los parámetros físicos en la inyección de combustibles líquidos en medios inertes (sin combustión). Para lograr este objetivo, primero se realizó una revisión de un consolidado de artículos relacionados con el trabajo de tesis desarrollado. Además, se relacionaron los conceptos de termo-fluidos y resistencia de los materiales para construcción del equipo de volumen constante. Mediante la norma VDI 2221 se evaluaron distintos diseños preliminares con el objetivo de encontrar el diseño óptimo de este equipo. Luego, se definieron los parámetros para el diseño del equipo: presión interna de 10 MPa y volumen interno de 4L. Con estos parámetros se procedió a dimensionar el equipo de volumen constante usando el código ASME para recipientes a presión. Debido a que el código ASME no está enfocado directamente al diseño de este tipo de equipos, se validó dicho diseño mediante un análisis por el método de elementos finitos, con el cual se verificó que el equipo cumplía con las exigencias mecánicas. Luego, se procedió a realizar los planos de ingeniería y de detalle del equipo. Finalmente, se realizó un metrado de los materiales y posterior proceso de fabricación con la finalidad de realizar un análisis de costos de fabricación del equipo, en el cual se obtuvo un valor de S/. 59 437.70 nuevos soles.Ítem Texto completo enlazado Diseño mecánico de una máquina plastificadora con polipropileno para termolaminación en anchos comerciales de 300 mm(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-10) Baldeón Villegas, Rubén Roldando; Cotaquispe Zevallos, Luis OrlandoLa presente tesis comprende el diseño de una máquina plastificadora con polipropileno para termolaminación, la cual tiene como función principal lograr que los materiales posean una protección contra el polvo y humedad, brindándoles un buen acabado. La máquina ha sido diseñada para poder plastificar las dimensiones más comerciales actualmente en nuestro país, obteniendo además una máquina que sea fácil de transportar. El material a plastificar, papel o cartón, ingresa a la máquina en pliegos o en bobinas, siendo arrastrado el material por 2 rodillos, siendo uno fuente de calor para la adherencia del plástico al material y el otro de arrastre, este rodillo de arrastre cuenta con un sistema de nivelación de presión, finalmente el producto plastificado podrá ser embobinado o recolectado en una canastilla para su posterior corte. La máquina plastificadora ha sido diseñada de manera compacta, ocupando un espacio de 1160 mm de largo por 630 mm de ancho. Este trabajo está compuesto por 4 capítulos. El primer capítulo, Parámetros de funcionamiento, se menciona en el las características más importante en el proceso de plastificado, haciendo además una descripción de las máquinas existentes. El segundo capítulo, Proyecto preliminar óptimo, contiene toda la metodología del diseño, esto es: lista de exigencias, estructura de funciones, matriz morfológica, conceptos de solución, evaluación técnico económico y proyecto preliminar. En el tercer capítulo, Diseño de la máquina plastificadora, contiene el dimensionamiento y cálculos de todos los componentes de la máquina, es decir el diseño de los rodillos, el sistema de calentamiento y de presión, selección del motor, sistema eléctrico y de control. Por último, el cuarto capítulo denominado Costos de fabricación incluirá todo los costos involucrados en la elaboración de la máquina plastificadora, obteniéndose un costo de S/14292.00.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de aireación para un silo de arroz cáscara con capacidad de 490 toneladas ubicado en la provincia de Lambayeque(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-14) Alvites Valencia, Alfonso Carlos; Chirinos García, Luis RicardoEl presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de aireación para un silo de arroz cáscara con capacidad de 490 toneladas ubicado en la provincia de Lambayeque, el cual responde al requerimiento de la Empresa MOLINERA VULCANO E.I.R.L. con el fin de reducir las pérdidas durante la etapa del almacenamiento y mejorar la calidad del producto final, por medio del principio de convección forzada directa de aire tratado. La primera parte incluyó el marco teórico respecto a las características más importantes del producto y los procesos seguidos por la empresa. Luego se determinó las condiciones de humedad y temperatura a las que se debía llevar al arroz cáscara y las condiciones que debía tener el aire tratado a inyectar para garantizar una buena conservación del arroz y un correcto pilado. Después, se alcanzó un diseño óptimo el cual consiste en un equipo de tratamiento de aire, 4 ventiladores centrífugos y ductos de transporte, de distribución y de extracción. Posteriormente, se realizaron 4 tipos de cálculo de pérdidas de presión. Primero, en los ductos flexibles se siguió el método recomendado por la Asociación Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y se aplicó un factor de corrección según la longitud real de los ductos. Luego, en los ductos de chapa zincada se siguió el mismo procedimiento inicial que en los ductos flexibles. El tercer tipo corresponde a la caída de presión en los ductos perforados, en donde se aplicó un modelo basado en las ecuaciones de conservación de momento y energía, y el método recomendado por ASHRAE para los tramos sin agujeros. Por último, para calcular la presión que requiere el aire para atravesar los granos se utilizó una expresión aprobada por la Asociación Americana de Ingenieros Agrónomos y Biólogos (ASABE). El proceso de aireación será en dos etapas con el fin de que el flujo requerido de inyección y presión estática sean menores y así reducir costos energéticos. Resultando así la necesidad de inyectar aire a 7950 m3/h y presión de 1600 Pa. Después se evaluó la distribución de temperatura y humedad que desarrolla el arroz durante el proceso. Como resultado se obtuvo que el arroz alcanza la temperatura de 19.87°C y humedad de grano de 13.54% al cabo de 64 horas efectivas de aireación, condiciones suficientes para un almacenamiento seguro del arroz de 20 a 140 días. Por último, se estimó que el costo total del sistema es S/ 228210.95 Soles.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un deshidratador para la obtención de hojuelas a partir de puré de papa para una línea de producción de 250 kg/h de puré(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-14) Valentín Carlier, Miguel Ángel; Paulsen Moscoso, KurtEn el presente trabajo se desarrolla el proceso que se lleva a cabo para la solución a una necesidad de implementar un equipo en una línea de producción de 250 kg/h de puré de papa. El proceso parte con el análisis de las necesidades que se quiere atender y de los recursos con los que se cuenta para ello. Esta metodología permite la obtención de diversos modelos conceptuales quienes serán evaluados a fin de obtener un modelo que, evaluado bajo ciertos criterios, resulta tener los mejores calificativos de una terna de modelos. La obtención de este modelo es una etapa de gran importancia ya que permite seleccionar los fundamentos bajo los cuales se rigen los análisis energéticos y estructurales. Estos principios serán quienes describan el proceso desde el ingreso de la materia al sistema, puré de papa, hasta que se transforme en la materia de salida deseada, hojuelas deshidratadas de puré de papa. Con la base teórica se inician los cálculos tanto a nivel energético como estructural. En cuanto al primero, este concluye con el consumo energético por parte del sistema para la capacidad de producción especificada y, además, con unos datos de entrada para el inicio de los cálculos estructurales. Esta etapa culmina con el dimensionamiento y la selección de los componentes constructivos diversos tales como: perfiles, planchas, motores, entre otros los cuales permitirán su construcción garantizando que ningún componente falle una vez iniciado el funcionamiento. Finalmente, se realiza una estimación del costo de este equipo que incluye elementos como: la ingeniería desarrollada, materiales, mano de obra, supervisión para la construcción, entre otros. Con respecto a este monto total que resulta este equipo, 19139 nuevos soles, cabe recalcar que resulta mucho menor a los precios ofrecidos en el mercado para la aplicación y capacidad similares. Es importante mencionar que este trabajo finaliza con los planos de ensamble y despiece y no incluye una etapa de construcción.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un congelador de placas para pescado con capacidad de 240 kg/h(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-01) Yépez Sánchez, Miguel Ángel; Barrantes Peña, Enrique JoséEl presente trabajo de tesis tiene como objetivo diseñar un congelador de placas para pescado de capacidad 240 kg/h que pueda ser fabricado y ensamblado con la tecnología disponible en la industria nacional y que cuente con un sistema de refrigeración autónomo. Para el diseño del presente proyecto se consideraron las propiedades termofísicas de la especie caballa (meckerel), pues es de la única especie de la cual existe información confiable y disponible. Asimismo, se utilizó como metodología la norma de diseño VDI 2221 y 2225, dividiendo el diseño de la máquina en dos dominios: refrigeración y mecánico. En adición, se realizó la ingeniería básica y selección de componentes eléctricos e instrumentación. Como referencia para el cálculo y selección de equipos y mecanismos se utilizó lo impartido en los cursos de Termodinámica, Mecánica de Fluidos, Transferencia de Calor, Resistencia de Materiales, Elementos de Máquinas y Electricidad, siendo estos conocimientos complementados con normas técnicas de la American Society of Mechanical Engineers (ASME), los manuales de la American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers (ASHRAE) y recomendaciones de diversos fabricantes de máquinas. Finalmente, se obtuvo como resultado del diseño un congelador de placas en disposición horizontal accionado a través de un mecanismo hidráulico. El sistema de refrigeración utiliza R-404a y es capaz de congelar, hasta una temperatura de -26 °C en el centro, 600 kg de pescado tipo caballa en un tiempo de 2.36 horas, con dimensiones generales de 3.5 x 3.5 x 2.7 m, un consumo de agua fría a 5 °C de 13600 kg/h y un consumo eléctrico de 22.0 kW a un voltaje industrial trifásico de 440 VAC. El costo total del proyecto es de USD 73,300.Ítem Texto completo enlazado Diseño mecánico de un dispositivo para ensayar implantes interespinosos en el conjunto vértebras-disco a nivel lumbar en el plano sagital mediano(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-25) Villegas Espinoza, Bruno Antonio; Elías Giordano, Dante ÁngelEl presente trabajo tiene por objetivo el diseño de un dispositivo que permita realizar los ensayos funcionales recomendados según estándares internacionales a los implantes columnares interespinosos. No obstante, dada la complejidad del comportamiento columnar, se restringe a la representación del movimiento de flexoextensión dentro del plano sagital, centrando el diseño en la posibilidad de comparar implantes de manera estandarizada. En este sentido, se presenta un modelo vertebral compuesto por los cuerpos y apófisis superior e inferior con 4 resortes que simulan la rigidez del disco intervertebral. Este modelo es soportado por la estructura del dispositivo que convierte la fuerza axial de la máquina de ensayo en un torque que genera la flexión y extensión requerida. Como primera parte, se realizó la revisión de la fisiología, alteraciones, biomecánica, implantes columnares, dispositivos y protocolos de ensayo para poder elaborar la lista de requerimientos. A pesar de no encontrarse dispositivos, ni estándares especializados en implantes interespinosos, se realizó el diseño en base a las recomendaciones dadas por los estándares ISO y ASTM para ensayos de similar naturaleza. En base a la lista de requerimientos se formularon diversos conceptos solución, de los cuales se escogió la solución más óptima mediante un análisis técnico-económico. El procedimiento de diseño mecánico partió de la geometría recomendada por los estándares. Se necesitó realizar el cálculo geométrico de la posición del cuerpo móvil del dispositivo, para obtener el giro en función al desplazamiento axial de la máquina de ensayo. En base al movimiento generado, se calcularon las reacciones por compresión en los resortes y el implante, y mediante las ecuaciones de equilibrio se pudo obtener la fuerza del actuador axial necesaria y las fuerzas generadas en cada elemento. Posteriormente se calcularon los esfuerzos críticos, verificando cada elemento a fluencia y fatiga, así como las deformaciones permisibles del dispositivo. Finalmente, como resultado del trabajo se obtuvo el diseño del sistema mecánico: formas geométricas y materiales definidos, selección de componentes estandarizados, así como los planos de despiece y ensamble del diseño. El costo total para desarrollar este proyecto se ha estimado en alrededor de USD 4,850, tomando en cuenta los costos de diseño, compra de materiales y componentes, costos de fabricación e imprevistos.Ítem Texto completo enlazado Diseño estructural de un apilador radial con capacidad para transportar 275 T/H de arena para concreto(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-12-09) Navarro Hernández, Ramiro Gabriel; Cotaquispe Zevallos, Luis OrlandoDurante los últimos años, debido a la gran cantidad de edificaciones nuevas y obras urbanas que se pudieron observar no sólo en la capital, sino en todo el país, es seguro afirmar que el sector construcción ha encontrado una época de auge. Este incremento, aunque ahora desacelerado –respaldado por cifras de PBI del sector económico en cuestión–, trajo como consecuencia un aumento en el consumo del concreto. Este material se encuentra compuesto, principalmente, de cemento, agua y agregados, abarcando estos últimos un 82% del volumen total y aportando, de esta manera, una gran cantidad de propiedades importantes al resultado. El problema que surgió a partir de esta realidad es la necesidad de manejar de manera apropiada la demanda incrementada de uno de los agregados más importantes: la arena fina. Utilizando como información de entrada las propiedades físicas del material en mención, dictados por las normas ASTM C33, y el volumen de producción de la cantera más importante de este material en Lima –la de Jicamarca–, se tuvo como objetivo del presente trabajo alcanzar, mediante la aplicación de conocimientos y criterio en ingeniería mecánica adquiridos durante la carrera, un diseño estructural de un apilador o “stacker” radial que sea óptimo no sólo en resistencia, rigidez y estabilidad, sino también en funcionalidad y economía. El objetivo se alcanzó mediante el análisis y descarte de alternativas, utilizando cálculos de resistencia, rigidez y estabilidad, previa estimación de un sistema de faja transportadora que sería cargado por la armadura. Para esto, se empleó como base la norma ISO 5049 para el diseño de estructuras metálicas de equipos móviles para el manejo continuo de materiales a granel, el manual de construcción en acero de la AISC y bibliografía complementaria de diseño. Por último, se aproximaron los costos de las opciones en carrera con motivo de poder seleccionar la alternativa más viable. El resultado final fue el diseño general de una estructura de acero principalmente tubular con una viga principal de celosía que, mediante el cumplimiento de criterios normados de resistencia, rigidez y estabilidad, así como de economía en el suministro y fabricación, se encuentra en la capacidad de manejar el apilamiento radial al aire libre de un volumen de producción significativo de arena.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina centrífuga para el aprovechamiento de las proteínas del suero de leche mediante la producción del requesón a una humedad relativa aproximadamente del 60% con una capacidad de 1 Kg/hora, para el sector rural(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-14) Huamaní Tapia, Angel Jhan Franco; Alencastre Miranda, Jorge HernánLa presente tesis comprende el diseño de una máquina centrífuga, la cual posee como objetivo y función principal el aprovechamiento absoluto de las proteínas del suero de leche, mediante la producción del requesón a una humedad relativa cercana al 60%. La máquina ha sido proyectada exclusivamente para el sector rural por lo cual el motor seleccionado es monofásico con una potencia de 1.5 kW, esto se debe a que en muchas zonas rurales no se cuenta con un sistema trifásico, por ello se deja la opción directa para el motor monofásico; por otro lado, la máquina centrífuga es un prototipo, lo que condiciona que su capacidad de trabajo sea baja, esto es de 1kg/hora de requesón. A su vez se ha diseñado lo más compacta posible, por lo cual ocupa un espacio de 1064mm de largo por 500mm de ancho y una altura de 1147mm. El encendido de la máquina será por medio de un tablero de control, en el cual se ha incorporado el cambio de velocidades. Se ha propuesto dos velocidades de trabajo: una baja de 1200 rpm y otra alta de 2600 rpm. La transmisión de potencia se realizará a través de un sistema de poleas y fajas trapezoidales. La máquina cuenta con una canasta rotor en la cual se verterá el suero de leche precalentado y por medio de un filtro se realizará la separación de la precipitación de caseína (requesón), dicha separación se intensificará y se acelerará con la ayuda de la fuerza centrífuga debido a que el rotor estará girando a altas revoluciones (1200 rpm o 2600 rpm). El tiempo de centrifugado es aproximadamente de 20 minutos, tiempo en el cual la máquina estará trabajando sin interrupciones, cerrada en su totalidad. Luego se procederá a apagar la máquina para descargar el requesón obtenido en la canasta rotor, para finalmente vaciar el contenido de manera manual.