Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Autorsearch.filters.applied.operator.equals: search.filters.author.Torres Melgarejo, Mario André

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    Modeling of the elastic mechanical behavior of thin compliant joints under load for highest-precision applications
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-16) Torres Melgarejo, Mario André; Darnieder, Maximilian
    For the most demanding measurement tasks in force metrology flexure hinges in compliant mechanisms represent a key component. To enhance the mechanical properties of devices like weighing cells, the ability of precise modeling of flexure hinges is essential. The present scientific work focuses on the modeling of the mechanical behavior of a single flexure hinge subjected to geometric deviations and non-ideal loading conditions as those encountered in weighing cells. The considered hinge has a semi-circular contour and a large width compared to its minimum notch height. This geometry is modeled using the finite element method. Requirements for a trustworthy and efficient computation are elaborated under the consideration of geometric deviations for later parametric studies. Analytical expressions found in the literature are compared to numerical results to prove the validity of their assumptions for thin hinges. The model is used for studying the deviation of the stiffness in non-ideal flexure hinges. Sources of deviation are identified and described by parameters. The range of values for each parameter is chosen on the basis of available manufacturing technology. Influential parameters are identified through a sensitivity analysis. The effect of loading conditions is studied in the context of the application in weighing cells. For the enhancement of the overall sensitivity, the stiffness of the flexure hinges can be reduced. One option, the alteration of the geometry by adding a flexure strip in the center of the semi-circular flexure hinge is studied in comparison to existing analytical equations. The effects of ground tilts for a single loaded flexure hinge are investigated as a foundation for future modeling of a tilt insensitive state of a weighing cell mechanism (autostatic state). By adjusting the vertical position of the center of mass of the lever, the tilt sensitivity can be reduced to zero. An approach to find the position for this state is presented considering the numerical limitations of finite element modeling. Using this approach, the variation of the sought position is evaluated for different values of the design parameters.
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    Diseño de un sistema de ventilación para estacionamiento subterráneo de tres niveles
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-01) Torres Melgarejo, Mario André; Barrantes Peña, Enrique José
    El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de ventilación mecánica para un estacionamiento subterráneo de tres niveles, perteneciente a un edificio educativo universitario, con el fin de mantener la concentración de monóxido de carbono en el ambiente por debajo de 25 ppm, cumpliendo con los requerimientos de diversas normas internacionales. El sistema tiene como principio la ventilación general por depresión, con 30 rejillas de extracción distribuidas en cada piso. Para cada piso del estacionamiento se diseñó un sistema de extracción independiente. El caudal necesario para ventilar cada piso es de 9756 l/s para el primer sótano, 10365 l/s para el segundo sótano y 10975 l/s para el tercer sótano, siguiendo el método recomendado por la Asociación Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE). Las dimensiones de los ductos se calcularon manteniendo la caída de presión por fricción constante en 0.650 Pa/m y manteniendo la velocidad del aire por debajo del límite recomendado por autores especializados. Se calcularon las caídas de presión, siendo la mayor caída de presión que se produce en el sistema de ductos de cada piso de 630.6 Pa en el primer sótano, 682.1 Pa en el segundo y 745.9 Pa en el tercero. Se seleccionaron los ventiladores que trabajen a las condiciones de caudal y presión dadas anteriormente, siendo todos ventiladores centrífugos con rotor de álabes inclinados hacia atrás trabajando a velocidades de 617 rpm para el sistema del primer sótano, 645 rpm para el segundo y 677 rpm para el tercero. A su vez, se seleccionaron los motores eléctricos que accionen los ventiladores. Los motores poseen potencias nominales de 11 kW para los sistemas del primer y segundo sótano, y 15 kW para el sistema del tercer sótano. Se seleccionó el sistema de transmisión por fajas trapezoidales para entregar la potencia a las velocidades del ventilador requeridas. Se diseñó el circuito de mando y potencia que arranque los motores mediante el método estrella-triángulo, cuando alguno de los sensores de monóxido de carbono detecte una concentración mayor a 25 ppm en cada uno de los niveles del estacionamiento. Además, se dimensionaron los conductores eléctricos, y los elementos de protección, adecuados para alimentar a los motores eléctricos según lo estipulado en el Código Nacional de Electricidad. Finalmente, se calculó el presupuesto del proyecto que asciende a US$ 155,386.97, incluyendo costos de ingeniería, equipos, materiales e instalación.