Ingeniería Mecánica (Lic.)

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    Diseño y evaluación de la implementación de un sistema eléctrico híbrido fotovoltaico/diesel de 1,1 mw en la localidad de Caballococha
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-12) Salazar Díaz, Martín Fernando; Jiménez Ugarte, Fernando Octavio
    El presente estudio se centró en el diseño e implementación de un sistema híbrido Fotovoltaico/Diesel (FV/Diesel) para optimizar el suministro de energía eléctrica en la ciudad de Caballococha, Loreto, Perú. La investigación abordó el desafío de electrificar una zona aislada de la selva peruana de manera sostenible y eficiente, considerando los aspectos económicos, técnicos y ambientales. Para alcanzar este objetivo, se desarrolló una metodología de optimización para el diseño y dimensionamiento del sistema híbrido FV/Diesel. Esta metodología se basó en la aplicación de dos herramientas: el software Homer Pro y un algoritmo desarrollado en MATLAB. La combinación de estas herramientas permitió realizar un análisis exhaustivo de la viabilidad del sistema, considerando diferentes escenarios de demanda, generación solar y costos de los componentes. Los resultados obtenidos demostraron la viabilidad técnica y económica del sistema híbrido FV/Diesel propuesto. Se evidenció que la implementación de este sistema permitiría: Reducir significativamente las emisiones de CO2, pasando de 192 321,73 toneladas a 37 930,54 toneladas en un período de 25 años. Esto representa una reducción del 80% en las emisiones de gases de efecto invernadero. Disminuir sustancialmente los costos de producción de energía, de $57 707 902 dólares a $15 231 050 dólares en 25 años. Esto significa una reducción del 73% en los costos de generación eléctrica. Garantizar la confiabilidad del suministro eléctrico y atender toda la demanda de energía de la ciudad. El sistema híbrido propuesto puede suministrar energía de manera confiable incluso durante los períodos de baja generación solar, gracias al respaldo del generador Diesel y al banco de baterías. Adicionalmente, se compararon los resultados obtenidos del software Homer Pro y del algoritmo desarrollado en MATLAB, encontrando una alta coincidencia entre ambos métodos. Esto valida la metodología propuesta y la convierte en una herramienta útil para el diseño y dimensionamiento de sistemas híbridos FV/Diesel en otras zonas aisladas.
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    Automatización del diseño de árboles de transmisión para cajas reductoras de engranajes cilíndricos y ejes paralelos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-17) Delgado Marin, Alec Gonzalo; Franco Rodríguez, Rosendo
    El diseño de árboles de transmisión es una tarea habitual en la industria de maquinarias, para la cual se han desarrollado softwares especializados y procedimientos normalizados a lo largo de los años. No obstante, el nivel de automatización y optimización es limitado, tiene un enfoque general, y requiere de la intervención y experiencia de un diseñador en la mayoría de los casos. Por ello, el objetivo de la presente tesis consistió en desarrollar un algoritmo que diseñe árboles de transmisión con un alto grado de automatización, orientado específicamente a árboles para cajas reductoras de engranajes cilíndricos, ejes paralelos y distribución horizontal, para cajas reductoras de una, dos y tres etapas. El proceso de desarrollo del algoritmo implicó la recopilación de normativas y recomendaciones especializadas relacionadas con el diseño de árboles destinados a cajas reductoras. Luego, se estableció un conjunto de árboles tipificados teniendo en cuenta tanto su ubicación dentro de la caja reductora como los diversos tipos de uniones para transmitir potencia (uniones por chaveta, uniones estriadas y piñón solidario). Asimismo, con el fin de automatizar el proceso de diseño, se elaboraron los modelos CAD paramétricos de estos árboles, definiendo las variables dimensionales dependientes e independientes. Además, se estableció un procedimiento que permite automatizar los cálculos de tensiones y deformaciones mediante el modelado por elementos finitos (FEM). Sobre esta base, se implementó la verificación del diseño de los árboles según las normas técnicas DIN 743 para árboles, DIN 6885 para las uniones por chavetas y DIN-ISO 14 para uniones estriadas. A fin de optimizar el diseño, se incorporó un proceso iterativo que minimiza el volumen del árbol y asegura un factor de seguridad definido por el usuario, obteniéndose como resultado el modelo CAD del árbol óptimo. Todo el algoritmo fue implementado en el software comercial Autodesk Inventor, empleando el módulo Inventor Nastran para los cálculos por FEM. Por último, para verificar el trabajo realizado, se aplicó el algoritmo en el desarrollo de dos ejemplos relevantes. Los resultados obtenidos mostraron una tendencia similar en el diseño de cinco árboles, los cuales principalmente presentaron factores de seguridad mayores a los obtenidos mediante métodos analíticos, mostrando la capacidad de minimizar el volumen de material y evidenciando el carácter conservador de los métodos convencionales.