Ingeniería Mecánica (Lic.)
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Ítem Texto completo enlazado Diseño del sistema mecánico de rotación biaxial de un equipo de moldeo rotacional para laboratorio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-14) Paredes Yañez, José Luis; Acosta Sullcahuamán, Julio ArnaldoEn la actualidad, los diversos procesos industriales generan grandes cantidades de residuos sólidos que, en su mayoría, no son reciclados y ocasionan daños irremediables al medio ambiente. En respuesta a esta problemática, la Pontificia Universidad Católica del Perú, financiada por el Fondo para la Innovación, Ciencia y Tecnología (FINCyT), desarrolla un proyecto de investigación que estudia el sinterizado de plásticos reciclados y madera recuperada para obtener materiales compuestos útiles para la industria. Como parte de este estudio, en el presente trabajo se diseña el sistema mecánico de rotación biaxial de un equipo de moldeo rotacional para laboratorio que, en conjunto con los sistemas de calentamiento y enfriamiento, elabora productos huecos de este material compuesto con forma cilíndrica o prismática rectangular. Este sistema mecánico sujeta los moldes, proporciona los giros necesarios para el moldeo durante el calentamiento y enfriamiento del material, y los transporta hacia las otras estaciones para cumplir con todas las etapas del proceso. El diseño óptimo fue el resultado de la aplicación de la metodología según la norma VDI 2221 y se siguieron las etapas especificadas para el diseño hasta obtener una solución óptima: Comprensión de la solicitud, concepción de la solución, evaluación de posibles alternativas, y desarrollo del proyecto óptimo definitivo. Se realizaron los cálculos necesarios para determinar y estimar las fuerzas dinámicas y estáticas que se ejercen en la operación. De esta manera, se verificó la resistencia de los materiales a los esfuerzos que se generan y se dimensionaron los componentes del sistema mecánico de rotación biaxial para cumplir su función. Como resultado, se obtuvo un brazo mecánico cuyos elementos expuestos al calor soporten una temperatura superficial de 300°C. El giro principal lo proporciona un motorreductor de 0,55 kW y el secundario, otro motorreductor de 0,37 kW. Ambas velocidades de rotación son reguladas por un variador de frecuencia de control vectorial. Además, el sistema trabaja con una carga máxima de 70kg y la traslada hacia la estación de calentamiento o enfriamiento según se requiera sobre rieles antivolteo.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 un banco de estirado para producir tubos de cobre de 1" de diámetro nominal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-02) Horna Espino, Mario Alexander; Girón Medina, Víctor SergioEn la presente tesis se realizó el diseño mecánico de un banco de estirado para tubos de cobre de una pulgada de diámetro nominal, el cual tiene como función principal reducir la sección transversal del material mediante conformado por deformación plástica. Esta máquina fue diseñada para la industria de producción de tubos de cobre sin costura. El proceso realizado por esta máquina se inicia con el estampado de los tubos (swaging) para que las puntas de estos puedan entrar por el agujero del dado y sea sujetada por las mordazas del carro. Luego, los tubos se colocan en la bancada donde está el mandril fijo, cuya función es darle la dimensión final al diámetro interior de los tubos. Después, el operario se encarga de asegurar la parte saliente del tubo en la prensa que tiene el carro de estirado, donde también conectará el gancho del carro con un eslabón de la cadena que gira en la bancada donde se realizará el conformado. Entre las consideraciones para el sistema motriz de la máquina, se seleccionó un motor eléctrico y un reductor de ejes coaxiales con el objetivo de obtener 50 revoluciones por minuto a la salida. La salida del reductor se conecta a un acoplamiento flexible que se une con el árbol que transmite la potencia a la rueda de la cadena para el estirado. Por otro lado, se logró obtener el diseño más económico posible, con el fin de reducir los costos que se tendrían al importar una máquina ya existente en el mercado internacional; basado en un estudio previo de la tecnología ya existente en otros países. Finalmente, en este trabajo se adjuntaron los resultados del diseño, reflejados en los planos de fabricación y detalle que fueron solicitados en el alcance de la tesis, además de la lista de piezas a comprar y del costo total de fabricación de la máquina.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un martinete para laboratorio universitario(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-01) Granados Sánchez, Santiago Jordan; Paulsen Moscoso, KurtEn el presente trabajo se desarrolla el diseño de un martinete, acorde a las características de un equipo de laboratorio universitario, cuya función principal es contribuir al estudio de los parámetros del conformado plástico por impacto. El resultado del trabajo es un equipo con capacidad de 750 N.m por golpe. Cuenta con un mecanismo mecánico para la elevación del martillo accionado por un motor DC, un sistema de liberación del martillo gobernado por un actuador lineal eléctrico DC, unas guías lineales a ambos lados del martillo, un sistema de protección tanto para el usuario como para las partes criticas del equipo y con sensores para registran las cargas ocurridas durante la operación del equipo. En el trabajo no solo se analiza las características de la máquina sino también se determina la capacidad apropiada de la máquina. Esta se determina basándose en los cambios de dimensión de un elemento en particular de aluminio AlSi1. Se utilizaron relaciones empíricas que toman en consideración los parámetros relacionados con los mecanismos de deformación plástica del material evaluado. Se determinó la importancia de cada uno de los parámetros, masa y altura, sobre el proceso de deformación; en base a ello se determinó la carrera máxima del martillo, la cual se asemeja a la de un equipo de producción, y se concluyó con el dimensionamiento del resto del equipo. A partir de la revisión de la tecnología se proponen distintas soluciones para el mecanismo de elevación. Estas propuestas son evaluadas con el fin de determinar cuál es tecnología más conveniente a desarrollar. Se realiza la selección y diseño de los principales elementos que conforman el equipo. Finalmente, se explica las verificaciones mecánicas de los componentes de la configuración definitiva del equipo. El resultado final del diseño se muestra en las ilustraciones del documento y planos.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 mecánico de alimentador de barras cortas para torno de control numérico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-08-13) Rodríguez Coloma, Eduardo Lorenzo; Girón Medina, Víctor SergioLa presente tesis pretende aportar en el desarrollo de la producción en serie de piezas torneadas para diferentes fines en nuestro país, y específicamente en nuestra universidad, dando un uso más eficiente al torno CNC Traub TND 160 del laboratorio de manufactura de la especialidad de Ingeniería Mecánica. Por lo tanto esta tesis tiene por objetivo principal, realizar el diseño mecánico de un alimentador de barras cortas para el torno Traub 160, y así automatizar los trabajos de torneado, prescindiendo del trabajo humano en el llenado de barras por la parte trasera del eje principal del torno y ahorrando tiempo en el tronzado de barras para la fabricación masiva de diversos componentes para la industria en general. El diseño óptimo fue el resultado de un proceso de selección de las mejores alternativas de solución, armando los modelos preliminares óptimos en función a la tecnología empleada en la actualidad para los distintos sistemas y funciones de la maquina, hasta finalmente encontrar el modelo preliminar optimo que cumplía con los objetivos de la maquina. Se tuvo cuidado en evaluar mediante cálculos previos los componentes que estarán sometidos bajo esfuerzos y velocidades de traslación y que pudieran fallar durante su servicio, de tal manera que al rediseñarlas puedan trabajar de forma eficaz y satisfactoria. También se incluyen los planos de diseño principales de la maquina, así como los materiales necesarios para su construcción. Además se ha elaborado un presupuesto especificando los costos relacionados con la fabricación de la misma, como los costos de los materiales Finalmente se espera que esta tesis pueda servir de manera eficaz en la producción en masa de piezas torneadas en el mercado nacional, con ingeniería capaz de ser desarrollada y construida en talleres locales y a un precio final económico en función al mercado internacional.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de fermentación para la elaboración de 100 litros de chicha de jora(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-05-21) Rios Cáceres, Diego José Rodrigo; Barrantes Peña, Enrique JoséEn el presente proyecto se diseñó un sistema de fermentación para elaborar 100 litros de chicha de jora, el cual consta en dos recipientes de acero inoxidable AISI 316, uno para los procesos de calentamiento con una capacidad nominal de 280 litros y una presión máxima de 3,5 bar y el otro para los procesos de enfriamiento 160 litros y una presión máxima de 3,8 bar. Cada recipiente tiene en el interior un serpentín helicoidal, uno para calentamiento, donde fluye vapor, y el otro para enfriamiento, donde circula mezcla de agua y propilenglicol (al 20% de concentración), para alcanzar los niveles de temperatura recomendados para cada proceso. Además cada recipiente tiene un agitador del tipo axial que mejorará la transferencia de calor. Para transvasar el mosto producto de la cocción se utilizó una bomba de diafragma que lleve el producto hacia el recipiente donde se realizará la fermentación. Previo a esto, el mosto es enfriado en un intercambiador de placas de características sanitarias donde se produce un cambio brusco de temperatura. Para optimizar el proyecto, se buscó automatizar los procesos de producción, usando sensores de nivel del tipo capacitivo, sensores de temperatura del tipo RTD, válvulas solenoides, válvulas auto-controladas (autoreguladas según la temperatura del fluido en el interior del recipiente) y un PLC. Con ello se establecerán los parámetros requeridos para los procesos. Además se usó una bomba centrífuga para el refrigerante, se hizo la selección de los conductores para los motores, los interruptores y relés necesarios. El presente proyecto abarcó el diseño térmico y verificación mecánica de los soportes y de los tornillos de sujeción para las tapas. Finalmente, el trabajo incluye un estimado del presupuesto del proyecto en el que se evalúan los costos de materiales y equipos, costos de fabricación y montaje y los costos del diseño. El proyecto alcanza un costo total que asciende aproximadamente a S/.119’446,29.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una planta piloto de extracción de oleorresina de Páprika usando CO2 como fluido supercrítico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-12-13) Vivar Calle, Jorge Jonatan Ohari; Elías Giordano, Dante ÁngelEn este trabajo de tesis se presentó el diseño de una planta piloto en la cual se utilizó CO2 supercrítico como solvente para poder extraer oleorresina de páprika. La planta piloto cuenta con un volumen de recipiente de extracción de 5 L, lo cual permite conseguir 0,25 kg/h de oleorresina de páprika utilizando como materia prima 2,6 kg/h de páprika en polvo y 13 kg/h de CO2, todo esto en procesos batch de 15 min cada uno. Se realizó la ingeniería requerida para que el CO2pueda alcanzar las condiciones óptimas de extracción de la oleorresina de páprika, las cuales son Textract = 55°C, Pextract = 400 bar, para luego separar la oleorresina de páprika del CO2, además, se realizó la cotización de cuánto costaría implementar la planta piloto con un control manual obteniéndose un costo de S/. 256,261.08 + IGV. Se seleccionó el CO2 supercrítico debido a las aplicaciones que este tiene como solvente en el campo de la extracción de sustancias debido a su particular comportamiento proveniente de sus propiedades físicas, las cuales son intermedias entre los líquidos y gases, como por ejemplo alta densidad y baja viscosidad, debido también aque tiene la peculiaridad de que su temperatura crítica es muy cercana a la temperatura ambiente (Tcrit = 30°C) y su presión crítica no es tan elevada(Pcrit = 73,8 bar), en comparación con las presiones críticas de otros fluidos, esto sumado a la facilidad que existe para extraer el CO2 y que además es una sustancia no tóxica ni corrosiva. Se propuso la extracción de oleorresina de páprikausando CO2 supercrítico como una alternativa para la exportación de páprika (CapsicumAnuum), la cual es un tipo de ají que es muy solicitado en el exterior, siendo el Perú el mayor importador mundial de páprika, pero con el inconveniente que se la comercializa prácticamente como se la cosecha, sin ningún valor agregado.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 y fabricación de una máquina limpiadora de trigo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-07-17) Vidal Bazalar, Hebel Augusto; Alencastre Miranda, Jorge HernánEn el presente trabajo se diseña, se desarrolla y se prueba una máquina para el venteado de granos en la postcosecha de los procesos agrícolas. El venteo consiste en retirar la paja de los granos de una mezcla proveniente del proceso de trillado. La máquina puede usarse en gramíneas de granos grandes tales como el trigo, la avena y la cebada. Dicha máquina se ubica en el marco de las tecnologías apropiadas, y está orientada a satisfacer los requerimientos de los pequeños productores agrícolas de las zonas altas de los Andes los cuales tienen una capacidad adquisitiva reducida. Usualmente dichos productores realizan el venteo artesanalmente para lo cual utilizan corrientes de aire en los cerros cercanos al campo de cultivo. Esta forma de venteo tiene los inconvenientes de generar poca producción de grano limpio en comparación con los métodos mecanizados y de depender de los factores climáticos. Para el diseño de la máquina se utiliza una metodología sistemática de diseño para ingeniería, se construye un prototipo experimental y se prueba dicho prototipo para verificar que cumple con las principales funciones exigidas. Con este trabajo se espera brindar una tecnología que ayude a los pequeños productores agrícolas, dentro de la cadena productiva, a incrementar la producción de diversas gramíneas. Se espera que este prototipo experimental sea optimizado y sirva para mejorar la calidad de vida de los pequeños productores del sector rural.
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