Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Análisis y propuesta de mejora del proceso de armado de una aeronave de una empresa estatal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-12) Charaja Saldaña, Rodolfo David; Atoche Diaz, Wilmer JhonnyActualmente, la tecnología y la innovación son factores que determinan el desarrollo de un país. Específicamente en el Perú, las fuerzas armadas junto con el ministerio de defensa del Perú invierten en la implementación y modernización de aeronaves y helicópteros, los cuales son utilizados en situaciones que ameriten el rápido transporte de personas y/o recursos. Por este motivo, esta tesis se enfoca en proponer mejoras en el proceso de armado de una aeronave en una empresa estatal. Esta tesis comienza mencionando algunas aeronaves con renombre en otros países latinoamericanos. Concretamente, en los casos del Calima T-90, primera aeronave fabricada en Colombia, el IA-100, el cual busca recuperar la capacidad de diseño y fabricación de Argentina, y finalmente, el Embraer KC- 390, el cual es el avión más grande fabricado en Brasil. Luego, se definen algunos conceptos relacionados a los proyectos, los procesos y aeronaves. Dentro de la temática de los proyectos se define lo que es un proyecto, el ciclo de vida de un proyecto, las fases y los grupos de procesos de la dirección de un proyecto. Dentro de la temática de los procesos, se define que es un proceso, un flujograma y un diagrama de Gantt. Finalmente, se explica que es una aeronave y cuáles son sus partes fundamentales. Más adelante, se describe la empresa sobre la que se realiza este estudio. La empresa se dedica a la formación de pilotos, brinda servicios de mantenimiento de aeronaves comerciales y militares, fabrica aeronaves y componentes, y realiza el mantenimiento y la reparación de componentes. Dentro de sus procesos principales se encuentra el brindar servicios de mantenimiento de aeronaves comerciales y militares, y fabricar aeronaves y componentes. El departamento de aeronaves es el encargado de este último proceso mencionado que, junto con el departamento de proyectos, trabajan en conjunto en los diferentes proyectos. Uno de estos proyectos es el proyecto de reparación mayor de aviones el cual será en el que se centrará esta tesis. Dentro de este proyecto, el proceso de armado juega un papel importante, puesto que es el proceso que mayor demanda de personal requiere. En lo que respecta al diagnóstico, se realizó un comparativo entre la fase de armado planificada y la fase de armado ejecutada. Los resultados mostraron un incremento de 11 días, un incremento en la eficiencia del 12.39%, un incremento en el pico de personal de 8 personas y menores costos con respecto a lo planificado. Este último se debe a que la empresa tiene como política presupuestar costos superiores a los que normalmente se planifica en caso sucedan fallas, reprocesos, deterioro de herramientas, etc. Lo que se propone en la presente tesis es utilizar la metodología PERT/CPM para estimar de manera más exacta la duración de las actividades del proyecto y un intervalo de confianza de duración del proyecto más preciso. Además, la tesis propone generar un documento entendible que defina las bases para todo lo trabajado en el proyecto y la manera en que se llevará a cabo el trabajo. Para generar este documento es necesario seguir los pasos del plan de dirección del proyecto de la Guía PMBOK. Realizando la evaluación económica de las mejoras propuestas se encontró que, mediante los indicadores de VAN, TIR y Beneficio/Costo que el proyecto es económicamente viable. Lo que resalta de las mejoras propuestas es el ahorro que se genera al terminar el proyecto casi 1 mes antes de los que normalmente resulta de la ejecución de la fase del proyecto.Ítem Texto completo enlazado Diseño y simulación de un regulador cuadrático gaussiano LQG con control neuronal para prototipo cuadrocóptero(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-20) Luna Rimayhuamán, Alberto Pablo; Jiménez Motte, FernandoLa presente tesis desarrolla un regulador cuadrático gaussiano LQG con control neuronal para un prototipo cuadrocóptero. Se presentan el modelamiento directo, el cual involucran las ecuaciones diferenciales que gobiernan la dinámica de movimiento del cuadrocóptero y el modelamiento inverso, en donde el cuadrocóptero o sistema pasa por un proceso de identificación de sistema realizado por una red neuronal artificial basada en un modelo paramétrico. Luego, se entrena otra red neuronal que emula el comportamiento de un controlador óptimo que forma parte del regulador cuadrático gaussiano LQG. Este está compuesto por el controlador óptimo de estados llamado regulador cuadrático lineal y el estimador de estados óptimo, el filtro de Kalman. Debido a la complejidad de diseño del controlador y el estimador, estos se importan a manera de código. Ambos modelamientos se llevan al entorno Matlab y Simulink para poder realizar la simulación. Se compara tanto el modelamiento directo como el inverso ante distintas entradas de referencia. Esto se aprecia a través de la red neuronal que logra comportarse como el sistema y la red neuronal que emula al controlador, corroborando la aplicación de redes neuronales en el campo de teoría de control.Ítem Texto completo enlazado Cuadricóptero con sistema de recopilación de datos y transporte de sensores remotos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Ponce Sánchez, Jorge Junior; Santos Llave, David JavierLa aplicación de redes inalámbricas de sensores para el monitoreo de parámetros físicos como humedad, temperatura, radiación, luminosidad, vibración, concentración de gases contaminantes, entre otros, es útil porque brinda información precisa para el análisis de distintos ecosistemas en estudios de impacto ambiental, investigación biológica y meteorológica. Sin embargo, se observa dos limitaciones en el uso de esta tecnología. Primero, la instalación de los elementos de la red es una ardua tarea en lugares remotos de difícil acceso como cuencas, nevados, lagos, cerros, ríos, entre otros. Segundo, el tiempo de servicio de los sensores está limitado por la capacidad er,ergétiea de sus baterias, su consumo se acelera porque los datos sensados tienen que ser retransmitidos desde los sensores finales hasta el nodo coordinador de la red, el cual es un equipo costoso y que demanda de un suministro eléctrico de mayor potencia. En consecuencia, el mantenimiento de la red se complica y encarece porque el acceso a los dispositivos demanda mucho tiempo al personal. Ante esta problemática, el presente trabajo pr-opone el diseño de un sistema mecatrónico para transportar los sensores hacia lugares de dificil acceso y recopilar inalámbricamente los datos sensados. En efecto, se ha desarrollado un cuadricóptero (vehículo aéreo no tripulado UAV de cuatro motores) con tres subsistemas. El primero sirve para lograr el vuelo autónomo del vehículo, ya que incluye a un controlador autopiloto que tiene grabada una ruta que le indica sobrevolar por puntos de paso señalados por el usuario en un mapa digital. El segundo es un mecanismo que carga los sensores y los distribuye en puntos georreferenciados en el área de estudio. El tercer subsistema recopila la información tomada por los sensores del ambiente, incluye a un microcontrolador, una memoria SD y un módulo de radiofrecuencia. El módulo RF a bordo del vehículo se comunica con cada uno de los sensores en tierra y recibe los datos sensados, los cuales son direccionados por el microcontrolador hacia la memoria SD, así toda la información queda almacenada para su posterior análisis. De esta forma se busca ampliar el uso de los sensores inalámbricos, ya que este vehículo evitaría el esfuerzo físico de los investigadores para ubicarlos en el área de estudio. Además prolongaría el tiempo de servicio de los dispositivos, ya que el alto consumo energético por las constantes retransmisiones ya no sería necesario, debido a que el vehículo se acercará a cada sensor para recoger inalámbricamente los datos de los parámetros sensados. En el capítulo 1 se presenta la problemática en la aplicación de redes inalámbricas de sensores. En el capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el capítulo 3, se detallan los componentes mecánicos, los dispositivos electrónicos de control y potencia, el sistema de comunicación inalámbrico con los sensores remotos; así como la explicación de su funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el capítulo 4 se calcula el costo de fabricación del vehículo. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes. Finalmente, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema, el proceso de selección y las especificaciones técnicas de los componentes electrónicos, las cotizaciones para la fabricación del sistema, los planos de despiece y ensamble de los elementos mecánicos.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de medición de radiaciones no ionizantes para ser montado en un vehículo aéreo no tripulado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-30) Villena Prado, Giancarlo; Yarlequé Medina, Manuel AugustoHoy en día, la creciente demanda de los teléfonos celulares y la gran variedad de compañías proveedoras de servicio móvil han conllevado a un aumento necesario de las estaciones base con el fin de mejorar la calidad de servicio para con los usuarios. Este crecimiento de antenas celulares ha provocado un grado de preocupación y temor en los ciudadanos debido a las ubicaciones en donde se instalan y operan las estaciones base omnipresentes, cada vez más cercana a nuestros hogares. La radiación proveniente de las estaciones base están categorizadas como emisiones no ionizantes, es decir, no tiene suficiente energía para causar ionización de las moléculas o átomos; sin embargo, a modo de precaución, la Comisión Internacional para la Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP, por sus siglas en inglés) ha establecido límites máximos que se deben cumplir para garantizar que no se generará algún efecto negativo sobre la salud de la persona. Debido a que en la actualidad, en el mundo, aún se siguen realizando estudios para garantizar la inexistencia de algún tipo de riesgo a la exposición a estos campos electromagnéticos y que en el Perú abunda la informalidad en lo que respecta a la entrega de autorizaciones, control y supervisión de las antenas celulares, crece la incertidumbre sobre los efectos dañinos que podrían ocasionar el convivir en una sociedad rodeada de estaciones base. Por lo tanto, el asunto de estudio se restringe al diseño e implementación de un sistema que permita medir las radiaciones no ionizantes (RNI) de las antenas de telefonía celular con el fin de verificar el cumplimiento de los límites máximos permisibles (LMP’s) basados en la ICNIRP y establecidos por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC). El diseño se elabora en los rangos de emisión de las bandas de retorno de 850 MHz y 1900 MHz, y se realizaron las pruebas de medición en dos escenarios: a nivel del suelo y montado en un vehículo aéreo no tripulado sobrevolando alrededor de una antena de telefonía celular. También se incluyen otras aplicaciones en las que se utilizan equipos analizadores de radiaciones no ionizantes en las que se podría utilizar el sistema propuesto.Ítem Texto completo enlazado Caracterización de un vehículo aéreo no tripulado (VAN) utilizando software de simulación y pruebas de funcionamiento(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-11-18) Boada Vicuña, Pedro Roberto; Franco Rodríguez, RosendoEn el presente trabajo se ha realizado una caracterización de un vehículo aéreo no tripulado. Esta caracterización consiste en obtener la distribución de carga del vehículo analizado realizando cálculos aerodinámicos en base a las teorías tradicionales, seguido de una comprobación de resultados mediante simulaciones con ayuda de software CFD y finalmente una prueba de vuelo para corroborar lo obtenido. Los resultados del análisis aerodinámico difieren a los de la simulación con ayuda de software CFD ya que las fuerzas de sustentación y arrastre obtenidas mediante esta última, son 39% y 25% menores respectivamente, en comparación con los resultados analíticos. Esta reducción de las fuerzas obligó a realizar un vuelo con menos carga para evitar un posible accidente. El vuelo comprobó lo obtenido mediante análisis con software CFD, ya que el vehículo despegó del suelo y realizó un vuelo bastante estable, cumpliendo con los requerimientos definidos en el presente trabajo, se comprobó de esta forma que la metodología utilizada es útil para el análisis de otros vehículos. El peso vacío operativo del VANT es de 1.1 kilogramos, el peso a combustible a cero es de 1.675 kilogramos y el peso de despegue es de 2.175 kilogramos, lo que resulta en una carga útil posible de 0.575 kilogramos y una carga alar de 4.83 kg/m2. Finalmente, las velocidades alcanzadas están entre los 12 y 18 m/s, lo que corrobora que el resultado de la simulación brinda valores de carga adecuados, que se pueden utilizar si se requiere conocer las capacidades de un diseño en particular.Ítem Texto completo enlazado Mejora de la operación de estiba y desestiba en aeronaves comerciales de una empresa que brinda servicios aeropuertarios(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-06-27) Cam Chiang, Cinthia Gabriela; Carbajal López, EduardoEl presente trabajo nace de la necesidad de mejorar la operación de estiba y desestiba de aviones comerciales de una empresa de servicios aeroportuarios. Esto se debe a que, actualmente, los clientes (las aerolíneas) han tomado mayor importancia a la gestión de la carga, debido a su influencia en los costos y la percepción de los clientes hacia la aerolínea. El objetivo del estudio fue determinar la cantidad de recursos para cumplir eficientemente con los tiempos de operación requeridos por los clientes. El proceso que se llevó a cabo para cumplir este objetivo consistió, en primer lugar, en la identificación de metodologías; luego, se propusieron las mejoras y; finalmente, estas se sometieron a una evaluación técnica y económica. En primera instancia, se decidió aplicar la simulación de eventos discretos, empleando el software Arena. Esta metodología consiste en imitar un sistema utilizando un conjunto de métodos y aplicaciones. Asimismo, se obtiene como beneficio el analizar los resultados de la operación en distintos escenarios, sin tener que aplicarlos en la vida real. Para este caso, se optimizaron dos modelos de simulación, en el primero se pretende determinar la cantidad de recursos utilizando el método actual y en el segundo, se hace una variación del modo de operación real. Al analizar los resultados del proceso de optimización, se logra cumplir con los objetivos de los tiempos de operación, reduciéndolos en un 26%; asimismo, la cantidad de mano de obra disminuye un 33%, lo cual permite a la empresa atender un 50% más de aviones. Cabe resaltar que para lograr estos resultados, implica una inversión de 29,790 dólares; sin embargo, se obtiene un margen beneficio costo de 2.73, concluyendo que es factible la propuesta. Por último, se recomienda emplear esta propuesta, ya que permitirá atender la futura demanda, considerando los proyectos de expansión del Aeropuerto Internacional Jorge Chávez. Además, la versatilidad de este modelo de simulación permite ampliar el alcance del estudio y añadir las operaciones para los aviones comerciales de fuselaje ancho y los de carga.Ítem Texto completo enlazado Rectificación geométrica de imágenes mediante el empleo de transformaciones proyectivas y un sistema de medición inercial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-06-27) Tupac Yupanqui Fernández, Roberto Heinz; Flores Espinoza, Donato AndrésCuando se adquieren imágenes aéreas, estas están propensas a tener una distorsión, el cual puede deberse a motivos como a la inclinación de la cámara al momento de adquirir la imagen, el relieve del terreno, etc. Estas distorsiones son corregidas por la ortorectificación. Cuando el relieve del terreno es bastante acentuada, como el caso de ciudades, se necesitan modelos de elevación digital para poder realizar una correcta rectificación de la imagen. La presente tesis está orientada a la rectificación de imágenes obtenidas de campos agrícolas, los cuales presentan un relieve plano, por lo que los modelos de elevación digital no son necesarios para realizar una correcta rectificación. En la adquisición de imágenes la cámara estará alineada en sus 3 ejes de rotación con una unidad de medición inercial, un sistema electrónico que incorpora acelerómetros y giroscopios, los que permiten medir la posición y la orientación. De este sistema se obtendrán los ángulos de rotación de la cámara. El algoritmo a diseñarse consiste en obtener una relación entre la imagen adquirida y la posición de la cámara al adquirir la imagen, de esa relación se obtiene una matriz de transformación, a la imagen obtenida se le aplica una transformación de proyección, empleando la matriz obtenida y por último se obtiene la imagen rectificada. En la verificación de los resultados se hará uso del algoritmo SURF, con la cual se obtendrán puntos de interés de una imagen de referencia y de la imagen rectificada, luego se procederá a hacer una comparación entre la distancia euclidiana de los puntos característicos de cada imagen, para finalmente realizar una evaluación de la relación geométrica entre ambas comparaciones. La efectividad del algoritmo estará determinada por el grado de dispersión de las comparaciones realizadas.Ítem Texto completo enlazado Implementación de un sistema de estabilización de cámara de dos ejes instalado en un vehículo aéreo no tripulado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-08-22) Concepción Zavaleta, Paulo Francisco; Cucho Padín, Gonzalo AugustoActualmente, a nivel mundial el uso de aeromodelos y aeronaves con sistemas de cámaras incorporados tiene cada vez mayor demanda para diversas aplicaciones como en la industria cinematográfica, sistemas de vigilancia, detección de incendios, monitoreo de bosques, búsqueda y rescate de personas, etc. En todas estas aplicaciones, el uso de un sistema de estabilización para la cámara es de vital importancia para obtener una buena calidad de imagen y video. Un campo de aplicación de dichos sistemas es el monitoreo de cultivos. La Pontificia Universidad Católica del Perú en conjunto con el Centro Internacional de la Papa, desarrollaron un proyecto de Agricultura de Precisión, cuyo objetivo era adquirir información de terrenos agrícolas a partir de la interpretación de imágenes tomadas a baja altura desde aeromodelos. Para cumplir este objetivo se emplearon equipos aéreos radiocontrolados con cámaras incorporadas. Sin embargo, debido a la carencia de un sistema de estabilizador para las cámaras, se encontraron inconvenientes durante la captura de imágenes como vibraciones aéreas, que generaban movimientos bruscos en la cámara, dando como resultado imágenes con errores de rotación. Basándonos en la problemática encontrada en esta experiencia previa, el objetivo general de este trabajo de tesis es el diseño e implementación de un sistema de estabilización de dos ejes para una cámara instalada en un aeromodelo, que permita reducir los errores generados por las vibraciones durante la toma de imágenes. Luego de la etapa de implementación del sistema se obtuvieron dos resultados importantes. En primer lugar, se logró estimar correctamente la orientación de la plataforma para el movimiento de cabeceo y alabeo utilizando el filtro de Kalman. Finalmente, se consiguió la estabilización de la plataforma para una orientación deseada establecida por un dispositivo transmisor, dentro de un rango de trabajo de +30° a -30° para el cabeceo y +20° a -24° para el alabeo. El error promedio de cabeceo resultó de 2.8°, mientras que el alabeo tiene un error de 2.2°.