Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Sistema de control de una mini lavadora de fibra de vicuña por ultrasonido(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-07) Quispe Mescco, Alex Jhon; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEl Presente Trabajo, comprende el desarrollo del sistema de control de la minilavadora de fibra de vicuña y está comprendida en 5 capítulos El capítulo 1 detalla la problemática, características de la fibra de vicuña, antecedentes de fabricación de máquinas similares, así como un marco teórico de los componentes utilizados durante el desarrollo de este trabajo. En el capítulo 2, se expone las consideraciones que se han tomado en cuenta para el diseño y la fabricación del sistema de control del equipo, así como una descripción de sus características, funciones y soluciones para el desarrollo del sistema de control de la mini lavadora de vicuña. En el capítulo 3, se describe todos los procedimientos realizados para el desarrollo del sistema de control de la máquina, previamente se explica el funcionamiento de la máquina y posteriormente se detalla el desarrollo y la implementación del sistema de control en base a controladores, sensores y actuadores industriales. Finalmente, el capítulo 4 muestra las pruebas de funcionamiento realizadas. En el capítulo 5, se realiza una estimación de costos de los componentes y accesorios utilizados durante el desarrollo de este trabajo.Ítem Texto completo enlazado Manufactura digital en el prototipado de cuatro máquinas para la transformación de fibra de alpaca a hilo artesanal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-24) Díaz Jurado, José Mauricio; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEn el presente informe se presentan tres proyectos tecnológicos aplicados a dos sectores distintos de la industria con el fin de generar una mejora en los procesos y un impacto social. Este informe se presenta como medio de verificación de la experiencia profesional del autor, quien se desempeña como Director del CITE Textil Camélidos Cusco del Instituto Tecnológico de la Producción, el cual es un instituto adscrito al Ministerio de la Producción; habiendo desarrollado en los últimos diez años más de 70 proyectos de innovación, tecnología y transferencia tecnológica en diferentes sectores. El informe inicia con la presentación de conceptos y definiciones asociadas al sector textil camélidos ya que la mayoría de los proyectos se realizan en este sector. Posteriormente se desarrolla extensivamente cada uno de los casos, presentando los antecedentes, el procedimiento realizad, los resultados obtenidos, y las conclusiones. Los casos presentados están realizados en el sector textil camélido y en el sector minero. Los primeros dos casos involucran la implementación de dos tecnologías 4.0 que son la fabricación digital y la cadena de bloques. Finalmente, se presentan las conclusiones del informe profesional, haciendo énfasis en la importancia y eficacia del análisis de falla metalúrgico como una herramienta de la ingeniería para asistir en el desarrollo de la industria nacional.Ítem Texto completo enlazado Estudio de los procesos de reciclaje de los residuos de caucho(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-13) López Tinoco, Edison Jairo; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLos caucho son materiales que están formados por 10 o más componentes. Estos compuestos poseen propiedades únicas que los hacen adecuados en distintas aplicaciones donde se requieren resistencia a la corrosión química y propiedades elásticas. Por ello, se hacen insustituibles en la producción de neumáticos, mangueras, cables, fajas de transmisión, sellos, etc. Es debido a estas propiedades que el reciclaje de sus residuos presenta diversos retos. El reciclado de estos materiales comienza por un proceso de reducción de tamaño y molienda, en el cual se obtienen partículas de caucho en tamaños que varían desde los milímetros hasta las micras. Para ello, se deben realizar diferentes procesos de molienda según el tamaño del residuo. Estos procesos se dividen en primario, secundario y terciario. Además, la molienda de caucho se puede realizar por diferentes métodos como son la molienda a temperatura ambiente y la molienda criogénica. En la molienda a temperatura ambiente, no se busca modificar la temperatura del residuo de caucho antes o durante el proceso de molienda; sin embargo, durante la molienda la temperatura de se puede elevar hasta los 130°C debido a las grandes fuerzas presentes en el proceso. La molienda criogénica, llamada así porque las temperaturas de los residuos del caucho se enfrían a temperaturas criogénicas para llevar al caucho a un estado vítreo. En ese estado, el caucho se vuelve un material frágil y facilita su molienda. Uno de los método para la reutilización de los cauchos se realiza mediante el proceso de desvulcanización. La desvulcanización, como su nombre lo indica, es un proceso en el cual se logra romper los enlaces creados en la vulcanización para obtener un producto similar al material virgen antes de ser vulcanizado. Este caucho desvulcanizado se puede volver a vulcanizar de la misma forma que un material virgen; sin embargo, la propiedades mecánicas obtenidas en el producto final suelen ser menores. Existen diferentes métodos de desvulcanización: la química, la cual viene siendo aplicada desde hace algunas décadas; la desvulcanización ultrasónica o por microondas, las cuales presentan un resultado prometedor; y la desvulcanización biológica, la cual se encuentra en un estado de investigación.Ítem Texto completo enlazado Diseño del módulo de desgomado de una planta piloto para la producción de biodiesel a partir de aceites comestibles residuales y plantas oleaginosas con alto contenido de fósforo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-25) Vela Ruiz, Franco Renato; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Mujica Bueno, Sayda EstelaLa finalidad de la presente tesis es diseñar el módulo de desgomado de una planta piloto de producción de biodiesel cuya materia prima será a base de aceites comestibles residuales con alto índice de fósforo. El procedimiento también se usa para el aceite crudo de soya o de jatrofa llamada también piñón blanco por el alto porcentaje de fosforo que contienen. Para este fin se ha seleccionado la técnica de Desgomado TOP, la cual permite refinar el aceite (materia prima) para mejorar su calidad y por ende también el del producto final (biodiesel). Se hace una revisión bibliográfica sobre el método, el problema que se aborda y poder garantizar la calidad del producto final. Aplicando el “método del diseño mecánico” se buscó la solución más viable y óptima para el diseño del módulo de desgomado, habiéndose propuesto tres distintas opciones de solución. Se realizaron los cálculos de diseño acorde a la funcionalidad del proceso para luego elaborar los planos de ensamble general y despieces. Adicionalmente, se realizó un análisis económico tanto de los precios de la materia prima como de fabricación para el módulo de desgomado (incluye costos de equipos), y obtener como resultado un módulo el cual sea viable tanto tecnológica como económicamente.Ítem Texto completo enlazado Diseño, fabricación y análisis dinámico de un rotor rígido sobre cojinetes magnéticos radiales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-16) Aguilar Juscamaita, Enrique; Alencastre Miranda, Jorge Hernán; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEl presente trabajo de tesis forma parte de una iniciativa de investigación multidisciplinaria enfocada en estudiar los cojinetes magnéticos y sus aplicaciones, en este contexto, los objetivos planteados para este proyecto son diseñar un prototipo del sistema formado por un rotor rígido suspendido sobre cojinetes magnéticos radiales; fabricar el prototipo diseñado y caracterizar su comportamiento dinámico mediante un análisis modal teórico. El alcance contempla el desarrollo de la ingeniería conceptual, ingeniería básica, ingeniería de detalle del prototipo así como su posterior manufactura. Asimismo, se incluye la caracterización dinámica del sistema usando la teoría de sistemas de varios grados de libertad. Dentro de este alcance no se contempla la ingeniería básica y de detalle de los actuadores electromagnéticos; la ingeniería, programación, electrónica y automatización del sistema de control de los actuadores así como su respectiva instalación, ya que son tópicos que corresponden a temas de tesis paralelos. Como resultado de este trabajo de tesis se obtuvo un prototipo de fabricación local, cuyas dimensiones son 1400 mm x 505 mm x 960 mm con un rotor rígido de 6 kg de masa accionado por un motor eléctrico que puede girar entre 1800 rpm y 2340 rpm gracias a un variador de frecuencia incorporado. La carga se regula a través de masas calibradas de 1kg, 2kg y 3kg según el operador lo requiera. Para la verificación de rigidez del rotor se utilizó la teoría de vibraciones en sistemas contínuos y se validó con ayuda del método de elementos finitos arrojando una frecuencia natural de 1158,2 Hz, lo cual garantiza que a la frecuencia de giro, el rotor tendrá un comportamiento rígido. Asimismo, se realizó una verificación dinámica de la estructura de soporte y la base del motor arrojando frecuencias de 19.37 Hz y 689.22 Hz, lo cual, en base a la verificación dinámica indica que funcionará adecuadamente y no habrá frecuencias externas que dificulten el control. La última etapa del trabajo consistió en el análisis dinámico del comportamiento del rotor en el plano bidimensional, a través de un análisis modal contínuo de donde se obtuvieron frecuencias de 46.38 Hz y 62.74 Hz para cada uno de sus modos de vibración.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina para cortar racachas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-12-04) Olivari Vargas, Oscar Esnaider; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEn el presente trabajo se desarrolló el diseño de una máquina, capaz de realizar diversos tipos de cortes a Racachas peladas, tales como tiras, cubos y rebanadas para su cocinado a una razón máxima de producción de 2000 kilogramos por hora, es encontrado la utilidad de este proyecto debido a que este vegetal que tiene buenas cualidades nutricionales, puede ser usado en diversas formas de cocinado diferentes a las actuales, de esta manera, es posible incrementar la producción y consumo de este vegetal en el Perú, lo cual traerá un impacto económico al país debido al incremento de la producción de Racachas a nivel nacional, además de aumentar la diversidad culinaria. El diseño de la Máquina, se usó la metodología del diseño para poder organizar las funciones parciales y principal a cumplir por parte de la máquina, obteniendo un conceptos de solución para poder llegar a tener un proyecto óptimo, esto se logró mediante la evaluación técnica y económica parcial de cada proyecto, finalmente se obtuvo el prototipo de una máquina que puede cortar Racachas que utiliza un mecanismo neumático para accionar unos cortadores fijos, los cuales son intercambiables y configurables a necesidad del usuario, también consta de un motor eléctrico que sirve para dar movimiento a una navaja rotatoria para realizar otros tipos de corte adicionales, la máquina tiene un sentido de alimentación tal que las Racachas son vertidas en una tolva de carga, ingresan a una cámara de cortado, las Racachas luego son cortadas mediante los diversos mecanismos de corte, y finalmente pasan a salir por un ducto de salida. Aparte de los mecanismos necesarios para efectuar el corte en las Racachas, también fue necesario dimensionar los componentes más importantes de la máquina, tales como ejes, transmisión de potencia, selección de motor, selección de pistones neumáticos, diseños de estructuras y bastidores de acero inoxidable, tolvas, selección de lubricantes, rodamientos, entre otros, de tal manera que se logró obtener una máquina ergonómica y que pueda trabajar con alimentos sin contaminarlos. En el desarrollo del presente proyecto, también fue necesario ejecutar ensayos de corte a Racachas, dado que la máquina necesita garantizar la ejecución de diversos tipos de cortes de Racachas y ser a la vez dimensionada utilizando la fuerza mínima necesaria para poder cortar una Racacha, es por ello que se realizó ensayos de corte en el Laboratorio de materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú para obtener dicho valor mediante una evaluación estadística de los diversos valores obtenidos, encontrando que la Racacha, tienen un núcleo relativamente más duro que el resto de su carnosidad. Finalmente, el proyecto fue valorado en un costo de 21 078.90 soles más impuesto general a las ventas, en costes que involucran los componentes, piezas metálicas, componentes mecánicos diversos y ensamble.Ítem Texto completo enlazado Adjustment of the relative position of compliant joints within a monolithic mechanism(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-27) Pomiano Picon, Victor Arturo; Theska, René; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Darnieder, MaximilianThe sensitivity of electromagnetic force compensated weighing cells can be enhanced by adjusting the relative distance between two specific joints in its mechanism. However, owing to the difficulties of the adjustment of the flexure hinge position in the compliant mechanism, this adjustment option has not yet been realized. In this scientific thesis, an adjustment device was developed. This adjustment device can be integrated into an EMFC weighing cell and allows adjustments while the balance is in operation. To this end, the guideline VDI 2221 was applied in the design process to develop possible concept solutions. The most suitable option was selected by a technical-economic analysis. The technical realization of the selected solution concept was elaborated based on design guidelines and model equations. The adjustment device was designed to work under a tensile force of up to 15 N. A finite element analysis was performed to evaluate the operation of the adjustment device. This analysis demonstrates the feasibility of the device to shift the flexure hinge within a displacement range of 6 mm. The numerical analysis reveals an angular deflection up to 7.2 arcsec perpendicular to the rotational axis of the adjusted joint. Based on the original model, geometry variations of certain components were investigated to identify optimization possibilities. It was found that the angular distortion can be diminished by a more symmetric setup, especially concerning the linear guide.Ítem Texto completo enlazado Hybrid electromagnetic actuator design for an AMB prototype(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-31) Betz, Björn Arnold Heinrich; Calderón Chavarri, Jesús Alan; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Ströhla, TomIn Peru, mining is one of the main drivers behind most developments in engineering, an area of high dynamic forces and high pollution. As an illustration, shovel excavators transport tons of sediment each day while cylinder screens sort the stones by size. Typically, ball or cylindrical bearings support these screens and companies, such as SKF, replace the bearings in regular intervals. Thus, the idea is to implement a system, which can dynamically adapt to loads and dynamical load changes to reduce maintenance intervals and vibrations. Ultimately, for a prototype this thesis presents two design proposals of a homopolar, hybrid active magnetic bearing. Moreover, the selection of an inductive type sensor should represent an adequate solution for determining the shaft position.Ítem Texto completo enlazado Diseño de válvula reguladora de caudal de chorro hueco para un salto neto máximo de 20 m y un caudal máximo de 15 m3/s(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-03) Taco López, John Oliver; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLas represas son una de las grandes construcciones que se hacen tanto en el Perú como en el mundo. Estas grandes construcciones de concreto cumplen funciones como retener el agua para generar energía, para irrigación y para abastecer de agua para la población. Como uno de los componentes principales de la represa se encuentra la válvula reguladora de caudal de chorro hueco, también conocida como válvula Howell Bunger, la cual está situada en la parte baja o media de la represa. Esta válvula cumple funciones tales como: descargar agua de las represas en situaciones de emergencia, abastecer de agua para el consumo humano y regular el caudal de agua abajo de las represas para mantener el equilibrio ecológico. El objetivo principal de la presente tesis es diseñar y analizar el comportamiento y los parámetros óptimos de la válvula Howell Bunger para que pueda operar con un caudal máximo de 15 m3/s y un salto neto máximo de 20 m. El objetivo específico es elaborar toda la documentación para la fabricación de la válvula lo cual incluye: diseño conceptual, cálculos de diseño, planos y estimación de costos de fabricación. Con esta documentación se podrá tener pleno conocimiento de la tecnología usada para la válvula. En consecuencia, se podrá construir esta válvula y existirá la posibilidad de que se manufacturen los repuestos correspondientes. Además, esta documentación puede ser usada para diseñar válvulas de chorro hueco para diferentes condiciones de caudal y salto neto. En la primera parte de la tesis se muestra la tecnología existente y aspectos de fundamentos teóricos. En la segunda parte se procede a diseñar la válvula de manera conceptual y preliminar. En la tercera parte se proceden a presentar los cálculos de diseño. Finalmente, en el capítulo 4 se muestra la estimación de costo total.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una mini planta móvil para la fabricación de 100 adobes por hora(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-01) Javier Cortez, Julio Ernesto; Barriga Gamarra, Eliseo Benjamín; Alencastre Miranda, Jorge HernánLa presente tesis está orientada a la rama del diseño en Ingeniería Mecánica. Se identificó la necesidad de mejorar la producción de adobe en las diferentes zonas altoandinas del Perú. Actualmente con métodos tradicionales se logra producir en el mejor de los casos 250 adobes diarios, demandando además un excesivo esfuerzo de los productores. A raíz de este déficit en la producción se diseñó de una mini planta móvil para la fabricación de adobes con una capacidad de 100 adobes por hora que además ayude a disminuir el esfuerzo humano. La máquina adobera posee unas dimensiones de 1.5 metros de ancho, 2.36 metros de alto y un largo de 2.28 metros. La máquina funciona aprovechando el principio de la energía hidráulica para ejercer una presión de 12.5 kg/cm2 sobre el barro premezclado para que este pueda adoptar las dimensiones finales deseadas de 400 x 200 x 150 milímetros. Para determinar la presión necesaria que se necesita ejercer sobre el adobe, se realizaron diferentes ensayos de compresión y humedecimiento de tierra. Estos ensayos se realizaron a diferentes presiones desde los 5 kg/cm2 hasta los 20 kg/cm2, concluyendo posteriormente que la presión adecuada para la fabricación de adobes era 12 kg/cm2. La unidad hidráulica es accionada por un motor de combustión interna de 15 HP, que usa como fuente de combustión gasolina de 90 octanos, cuya potencia está sobredimensionada en un 30% aproximadamente. El sobredimensionamiento del motor responde a la pérdida de eficiencia que sufren los motores cuando se trabaja en zonas con alturas superiores a los 3000 metros sobre el nivel del mar. La máquina se encuentra diseñada principalmente en acero, por lo que se recomienda el uso de pintura anticorrosiva para su protección de la humedad del barro con el que trabajará y de las constantes precipitaciones que se producen en la zona andina. Adicionalmente dentro del cuerpo y los anexos de la presente tesis se encontrará la información necesaria para corroborar el desarrollo de esta, así como la descripción del proceso de selección de la tierra, proceso de preparación del adobe y los ensayos necesarios para verificar si el adobe producido es de buena calidad.
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