Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño electrónico del control de temperatura de una cámara adiabática para simulación de envejecimiento térmico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-04) Pérez Flores, José Miguel; Carrera Soria, Willy EduardoLa ingeniería contribuye a la mejora de la calidad de vida de las personas debido a que siempre se encuentra en la búsqueda de la forma de más eficiente de resolver un problema o atender alguna necesidad que se le plantea. En ese sentido, el objetivo del presente estudio es atender a la necesidad de contar con un control de temperatura para la cámara adiabática del laboratorio de energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, en la cual se piensa realizar ensayos de envejecimiento térmico, para lo cual se presenta el diseño electrónico de dicho control. Para realizar el diseño lo primero que se hizo fue solicitar los requerimientos sobre el rango de temperatura y el funcionamiento que debería tener el sistema a diseñar. Luego de lo cual se inició el estudio de las características de la cámara y definir con qué elementos se contaba para poder controlar la temperatura dentro de la misma. Así entonces se diseñaron las etapas y los elementos que intervendrían en ellas, tales como la etapa de sensado y acondicionamiento de señal, el diseño del circuito de control de potencia de resistencias calefactoras para la etapa de calentamiento y de los circuitos de control de la válvula de expansión y de encendido del compresor para la etapa de enfriamiento. Con la finalidad de verificar el funcionamiento correcto del diseño presentado, se implementaron los circuitos para determinar si cumplían con controlar cada etapa para las cuales fueron diseñados. Se comprobó el funcionamiento correcto de cada circuito a la vez que se analizó el comportamiento de la planta, que en este caso es la cámara. El análisis de los datos obtenidos al trabajar en las etapas de calentamiento y enfriamiento utilizando las resistencias calefactoras y el sistema de refrigeración respectivamente, permitió que se decida el uso de un control todo o nada para lograr controlar la temperatura. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el diseño presentado en esta tesis permite controlar la temperatura al interior de la cámara dentro del rango establecido de -20ºC y 80ºC, con un error de 1.1 ºC.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de la electrónica de un sistema de sensado de las vibraciones de una estructura metálica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-30) Ycaza Lengua, Marco Alexis; Carrera Soria, Willy EduardoLas vibraciones son efectos mecánicos presentes en diversas estructuras y mecanismos de soporte. Dichas vibraciones pueden presentar beneficios o perjuicios para los sistemas mecánicos. Para evitar las consecuencias perjudiciales de las vibraciones, se estudian y se evalúan formas de aislar o disipar sus efectos. Bajo este enfoque de estudio, en la especialidad de Ingeniería Mecánica se desarrolló un módulo estructural que tiene como objetivo mostrar los efectos de las vibraciones a través de patrones de vibración que ocurren al perturbar dicha estructura con una fuerza excitatriz proveniente de un actuador (se referirá al mismo como “trabajo previo”). En la presente tesis se desarrolla un sistema electrónico y una interfaz digital que, en su conjunto, expanden el potencial de dicho módulo educativo, permitiendo al estudiante apreciar de manera interactiva las señales de vibraciones en los dominios de tiempo y frecuencia para un mejor análisis visual. Para el sensado de vibraciones, se utilizó un sensor de efecto Hall y una interfaz programada en LabView. La precisión de dicho sensor fue comparada con un acelerómetro de alta prestación (Bruel&Jaer) en un escenario de trabajo desarrollado en el laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En los resultados se concluye que se puede detectar y mostrar las señales en tiempo real con una frecuencia cuyos picos presentan un error máximo de 0.79 % con respecto al elemento patrón (acelerómetro). Por otro lado, se realizó la calibración del generador de vibraciones (actuador) de la estructura metálica y se halló que la frecuencia medida por el sensor de velocidad (codificador) presenta un máximo error del 6% con respecto a un elemento patrón (tacómetro). Por último, se registró los datos de una zona específica de la estructura ante un impacto de un martillo de goma para poder registrar las vibraciones en un archivo de texto, el cual posteriormente se procesó con una hoja de cálculo en Excel. Con dichos resultados, las frecuencias de resonancia halladas en la presente tesis son diferentes a las frecuencias experimentales halladas en el trabajo previo por 39.59 %. Así mismo se obtiene 36.19 % de error al comparar los resultados del trabajo previo con los resultados analíticos. Sin embargo, este error se reduce a 17 % cuando se compara los resultados de la presente tesis con los resultados analíticos.Ítem Texto completo enlazado Estudio y mejora del sistema electrónico de un horno de secado a gas para transformadores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-25) Jácome Gamboa, Renzo Omar; Carrera Soria, Willy EduardoLos transformadores son elementos ampliamente utilizados en el sector industrial y energético. Para la puesta en servicio de los mismos o como parte del mantenimiento preventivo o correctivo, resulta necesario aplicar un procedimiento de secado para reducir la humedad presente en el aislamiento. Actualmente, uno de los métodos utilizados para transformadores de baja o mediana potencia es el de secado por circulación de aire caliente, que se realiza principalmente en hornos eléctricos. Al ser el tiempo de secado superior a 8 horas, se tiene un consumo de energía bastante elevado. Además, durante el secado no se dispone de información sobre la humedad del proceso, por lo que es solo al final del mismo que se puede evaluar si el secado fue exitoso. Entonces, para generar un mayor ahorro de energía surgió la iniciativa por parte de la universidad de desarrollar un horno de secado para transformadores que utilice gas como fuente de calor, además de incorporar en este el monitoreo de la humedad para obtener mayor información del proceso. La investigación realizada en este trabajo de tesis tuvo como objetivo principal, analizar el sistema electrónico del equipo inicial desarrollado en el documento "Diseño e implementación de un sistema de control de temperatura y monitoreo de humedad para un horno de secado de transformadores" (Li, J, 2015), el mismo que no se encontraba operativo por falta de mantenimiento. Para ello se evalúan los sensores y actuadores presentes en el sistema, así como sus respectivos circuitos de acondicionamiento y control, además de la interfaz de usuario propuesta y el sistema de control para una temperatura entre 90°C y 120°C. En base a esto se diseñan e implementan mejoras para que el horno funcione como prototipo final. Una vez implementado el sistema electrónico y validado su funcionamiento, se realizaron pruebas para analizar el comportamiento del horno ante diferentes condiciones de ventilación y presión del gas de suministro. Esta evaluación permitió asegurar que el horno de secado reduzca efectivamente la humedad en el ambiente interno. Posterior a este análisis se obtiene como resultado final un control de temperatura con tiempo de establecimiento máximo de 12 minutos y con una estabilidad de +/- 3.5 °C.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de tuberculosis(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-17) Medina Leandro, Brian Nicolas; Carrera Soria, Willy EduardoLa tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa con gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial donde más del 95% de las muertes registradas a causa de esta enfermedad ocurren en países en vías de desarrollo. En el Perú, el diagnóstico de TBC se realiza a través de la baciloscopía de una muestra de esputo sometida a la tinción Ziehl Neelsen. Este método es realizado de manera manual por expertos técnicos de laboratorio quienes inevitablemente realizan un diagnóstico con amplia variabilidad; debido a esto, la automatización de diagnósticos médicos se presenta como una solución que permite corregir los errores presentes en la intervención humana. La Sección de Electricidad y Electrónica de la facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado dos sistemas de preparación automático de muestras de esputo para el diagnóstico de TBC (PAME) a fin de estandarizar el proceso de tinción ZN. El primero de estos realiza la tinción de una sola muestra por proceso; así mismo, el segundo sistema realiza la preparación de siete muestras en simultáneo, lo cual implica que este sea voluminoso y pesado para formar parte de un equipo portátil de diagnóstico de TBC requerido en los centros de salud del país. Debido a esto, esta tesis realiza el diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC, el cual solucionará los inconvenientes presentes en los sistemas PAME’s, para formar parte de un sistema completo de diagnóstico de TBC que involucra el conteo de bacilos a través de un microscopio automatizado.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de iluminación decorativo con LEDs para un jardín controlado por un dispositivo móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-13) Rojas López, Enrique Neil; Carrera Soria, Willy EduardoEn el presente trabajo se realizó el diseño de un sistema de iluminación para un jardín usando LEDs de potencia RGB, con el objetivo de presentarlo como una opción frente a sistemas comerciales. Se incluyó el diseño del sistema y una interfaz para ser operada de manera intuitiva en un dispositivo móvil, el cual actualmente es muy usado para varias aplicaciones. El diseño realizado consta de 2 partes. La primera muestra el hardware que incluye tanto los excitadores, los LEDs y el control; y la segunda el desarrollo del software, es decir el programa cuyo fin es lograr controlar los colores, así como los efectos realizados con estos y la programación de la aplicación para el dispositivo móvil. En el primer capítulo, se definen conceptos de iluminación e iluminación de exteriores, particularmente de jardines. Luego, en el segundo capítulo se muestran las tecnologías de iluminación comúnmente usadas, centrando el estudio en las tecnologías en estado sólido, además de presentar los dispositivos móviles más usados y sus respectivos sistemas operativos. En el tercer capítulo se desarrolla el diseño planteado para cubrir los objetivos, tanto en la parte de hardware (excitadores, LEDs de potencia, etc.) como en software (desarrollo de los programas para el control y la interfaz). Finalmente, en el cuarto capítulo se presenta la implementación y funcionamiento.Ítem Texto completo enlazado Diseño de los módulos de electrónica de potencia para un prototipo de vehículo anfibio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-29) Amaya Solís, Juan Miguel; Carrera Soria, Willy Eduardo; Gonzales Tello, Juan JorgeEl presente trabajo desarrolla el diseño electrónico de los módulos de potencia para el control de un prototipo de vehículo anfibio. El diseño se divide en etapa de potencia, para el control de giro de los motores; circuito de protección, que monitorea la energía suministrada a cada motor de modo que podamos generar una señal si se presenta un incremento sustancial en la corriente que alimenta a cada motor; circuito de detección de nivel de agua, ya que es un diseño electrónico para un prototipo de vehículo anfibio se consideró implementar una etapa que detecte la transición de tierra a agua; y etapa de control, para comandar a los motores y verificar el correcto funcionamiento de los módulos, así como también para generar las señales necesarias para poder realizar las pruebas y medir los voltajes en las entradas y salidas de cada módulo. La etapa de potencia fue diseñada utilizando puentes H para controlar el sentido de giro de cada motor. Adicionalmente, cada puente H presenta una salida indicadora de exceso de corriente, para ello se implementó una resistencia de un valor muy pequeño en serie con el motor que a medida que aumente la corriente, el nivel de tensión en la resistencia también aumenta y se puede comparar con una referencia. El circuito de protección toma los valores de las resistencias indicadoras de exceso de corriente en los motores para luego compararlos con un voltaje de referencia que en este caso viene dado por un diodo. Para la comparación se usó una configuración con amplificadores operacionales. A su vez, este módulo cuenta con un circuito detector de batería baja que genera un cambio de nivel lógico si se detecta que el voltaje en la batería disminuyó considerablemente. El módulo de detección del nivel de agua aprovecha la conductividad del agua para inducir una corriente pequeña, la cual al ser amplificada y debidamente acondicionada a niveles lógicos puede ser usada por un circuito digital. Finalmente, durante las pruebas finales se utilizó un microcontrolador ATmega 8 para controlar el sentido de giro de los motores mediante los puentes H.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un módulo de monitoreo cardíaco portátil para zonas rurales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-29) Yupanqui Lizana, Jaqueline Raquel; Roncal Loyola, Sofía Marisol; Carrera Soria, Willy Eduardo; Castañeda Aphan, BenjamínSegún la Organización Mundial de Salud (OMS) en el año 2015, de las 56.4 millones de defunciones registradas la causa principal fueron las cardiopatías isquémicas y los accidentes cerebrovasculares. En el mismo año, estableció como umbral mínimo la cantidad de 23 profesionales (médicos y enfermeras) por cada 10 000 habitantes. En el Perú, las muertes por enfermedades al corazón ocupan el segundo puesto de las causas de muerte más comunes con un 10.5% de la tasa de mortalidad. Asimismo según datos recabados del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) y el Ministerio de Salud (MINSA) en el año 2014, se cuenta con 26 profesionales de la salud por cada 10 000 habitantes con lo que se logra cumplir con lo recomendado por la OMS. Sin embargo, en algunos departamentos como por ejemplo Cajamarca, Piura y San Martín dicha relación no se cumple teniendo cada una 16,13 y 12 profesionales de la salud por cada 10 000 habitantes respectivamente. Además, se debe considerar que para el monitoreo de los pacientes en hospitales y centros de salud se requiere de un equipo médico de alto costo, el cual solo puede ser usado por personal médico capacitado. Debido a lo expuesto previamente, la presente tesis plantea el diseño e implementación de un módulo de monitoreo portátil cardiaco para zonas rurales, el cual realiza la adquisición de la señal electrocardiográfica de una derivación en pacientes que se encuentren en estado de reposo, la cual podrá ser observada en una aplicación para computadora. El módulo desarrollado está dividido en dos etapas. La primera etapa consiste en un circuito de adquisición y acondicionamiento de la señal ECG. Para la adquisición de dicha señal se colocarán tres electrodos al paciente, estos estarán conectados al módulo mediante cables apantallados, cuya función es reducir la interferencia electromagnética o el ruido generado por el movimiento de los cables. Además, se trasmitirán los datos adquiridos en esta etapa vía bluetooth a una computadora. La segunda etapa recibirá los datos previamente mencionados en una plataforma gráfica instalada en la computadora la cual contiene tres ventanas. La primera ventana se utiliza para acceder a la ventana de registro de datos y monitoreo ECG. La segunda ventana servirá para realizar el registro de los datos tanto del paciente como del operario. La tercera ventana, monitorea la señal ECG la cual mostrará el ritmo cardiaco y el número de pulsaciones por minuto a tiempo real que luego podrán ser exportados a un archivo Excel. Además, se agregó una funcionalidad para poder exportar los datos a una página web. Las pruebas del funcionamiento del módulo con las tarjetas ya integradas se realizaron en personas mayores de 18 años. De los resultados obtenidos en la etapa de validación se observa un error de 0.54%, lo cual se encuentra dentro del rango aceptable establecido en ANSI/AAMI EC 13:2002.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema automático de tinción de 4 muestras de esputo en simultáneo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-16) Lazo Cárdenas, Freddy Raúl; Carrera Soria, Willy EduardoLa tuberculosis (TBC) es una enfermedad que posee un gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial, especialmente en países con economías en vías de desarrollo como el Perú. Se estima que un tercio de la población de nuestro país es portadora de esta bacteria. El método de diagnóstico usado en el presente trabajo es la baciloscopía de una muestra de esputo usando la técnica de tinción de Ziehl Neelsen .Este método requiere de un trabajo agotador por parte de los laboratoristas quienes se exponen a un posible contagio y realizan un diagnóstico con amplia variabilidad los cuales pueden generar diagnósticos errados. Es por ello que surge la preocupación por el desarrollo de equipos automatizados que disminuyan el tiempo de contacto del laboratorista con la muestra y brinden un diagnóstico estandarizado. Es por tal motivo que la Sección de Electricidad y Electrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado un sistema de preparación automático de muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC (PAME) con el objetivo de estandarizar el proceso de tinción. La presente tesis tiene como objetivo realizar el diseño e implementación del equipo, ofreciendo una descripción del funcionamiento de las partes que lo conforman y su funcionamiento en conjunto. Los resultados más importantes por lo tanto serán obtener errores menores a 2°C en las pruebas de calentamiento de muestras y lograr precisiones en los actuadores menores del 5% para el desplazamiento de muestras y del 4% para la dosificación de reactivos.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un módulo de peso y alarma para una maleta de viaje(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-05-28) Flores Comeca, Andy Luis; Carrera Soria, Willy EduardoComúnmente en los aeropuertos las personas presentan diversos inconvenientes con sus maletas de viaje. El primer problema está relacionado con el exceso de peso en el equipaje, a consecuencia del límite de peso permitido por las aerolíneas para poder abordar. Razón por la cual las personas incurren en pagos adicionales o, en ocasiones están obligadas a dejar sus pertenencias. El segundo problema es la inseguridad, debido a múltiples casos de hurtos en los aeropuertos. El objetivo principal de la presente tesis es el diseño e implementación de un módulo electrónico que cuente con medición de peso y activación de una alarma de seguridad. Este módulo se encontrará adherido adecuadamente a una maleta de viaje. Asimismo, se incluye el diseño electrónico del módulo de medición de peso y la activación de una alarma, así como el diseño de una aplicación móvil para controlar el funcionamiento del sistema. Por último, se detallan los ensayos y pruebas en los cuales se comprueba el funcionamiento del sistema.Ítem Texto completo enlazado Automatización de un sistema de control de concentración de cloro en un tanque pulmón de 20000 litros(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-01) Cassinelli Chiamulera, Bruno Guillermo; Carrera Soria, Willy EduardoEl objetivo a perseguir de este proyecto era crear un sistema automatizado de monitoreo y control de la concentración de cloro en un tanque de 20000 litros. Para tal fin, se analizaron dos opciones nacionales y más de diez opciones internacionales de sensores de concentración de cloro, así como sensores de nivel y dosificadores de solución. Luego de haber elegido los elementos de interacción, se procedió a diseñar los circuitos controladores de estos dispositivos, así como los elementos de potencia del mismo sistema hidráulico. Todos estos controladores se enlazaron al bloque de control, gobernado por un microcontrolador, también elegido entre tres posibles candidatos. Este controlador fue programado para cumplir las especificaciones requeridas de exactitud (0.1 ppm, se logró 0.07 ppm) y rangos (medidas entre 0 y 5 ppm), y fueron estas especificaciones las que se comprobaron en la etapa final del documento.