Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Análisis computacional y experimental sobre el comportamiento mecánico de las juntas no convencionales en los perfiles de aluminio estructural V-Slot(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-03) La Rosa Rojas, Victor Armando; Alencastre Miranda, Jorge HernanLos perfiles de aluminio estructural son normalmente obtenidos a partir de la extrusión, mediante este proceso se puede obtener distintas formas geométricas en la sección transversal del perfil, esto conlleva a que se desarrollen nuevas soluciones de juntas, que estén de acuerdo a los requerimientos de diseño. Es por ello que, el cumplimiento de las distintas solicitudes de diseño dependerá en gran medida de los distintos tipos de conexiones para unir estos tipos de perfiles. Dentro de este gran grupo se encuentran las juntas no convencionales, uno de estos casos es la junta tipo escuadra, que permite la sujeción de perfiles de aluminio en ángulos de 90 grados. Asimismo, permite el manejo y desmontaje sencillo de toda la estructura, sin recurrir al mecanizado, facilitando al operario poder reutilizar el perfil y la junta. Podemos encontrar, que este tipo de junta se utiliza en diferentes aplicaciones, tal como, en robots cartesianos, estructura de impresoras 3D, etc. Donde requieren soportar cargas medias bajas a altas. Sin embargo, la acción de dichas fuerzas sobre la unión no convencional requiere de cálculo y verificación de diseño. Pero, existe muy poca investigación disponible y los principales códigos estructurales (Eurocódigo 9) no proporcionan reglas definidas de diseño. Para evaluar el comportamiento mecánico de la junta y la influencia de estos sobre los perfiles de aluminio, se han desarrollado ensayos experimentales, cálculo teórico y análisis computacional. Las pruebas experimentales se desarrollaron en la universidad (PUCP). Estas, fueron sometidas a tracción y se verifico que lo primero que fallaba eran las tuercas cabeza de martillo, mas no el bracket, quien es la parte principal de la junta no convencional. Como consecuencia, el perfil horizontal se deflectaba en un aproximado de 2% respecto a la longitud efectiva de la viga. Asimismo, la fuerza máxima que soporta las aletas (canal) del perfil era casi 4 veces mayor a lo considerado por el fabricante. En general, todos los resultados obtenidos en la parte experimental, sirvieron para poder calibrar el modelo computacional, cuyos resultados fueron los esperados, con un margen de error de 9%. Finalmente, esta investigación ayudaría a suplir la falta de información. Como también, serviría para el diseño de estas juntas, tomando en cuenta los resultados obtenidos.Ítem Texto completo enlazado Mejora en la producción energética de un módulo fotovoltaico bifacial vertical mediante la implementación de reflectores fijos de aluminio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Nuñez Rishmawi, David Elias; Palomino Tofflinger, Jan AmaruEn el año 2020 se produjeron un poco más de 50 mil millones de toneladas de CO2eq a través de las diferentes industrias. 12.2 mil millones de estas fueron producto de diversos procesos de generación eléctrica. Es decir, 24.14% de las emisiones de CO2 equivalente en el mundo son producto de la generación de la energía eléctrica. En vista de esto, uno de los avances más importantes para el control de emisiones consiste en el uso de energías renovables, siendo la energía solar unos de sus principales bastiones. En la actualidad los paneles monofaciales son los más comunes en la industria fotovoltaica. Sin embargo, según el informe de 2023 de la International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), la participación de mercado de los Módulos Fotovoltaicos Bifaciales (BF) en 2023 es de aproximadamente el 35% y se espera que aumente a 70% para el año 2033. Además, los módulos fotovoltaicos bifaciales han abierto nuevas posibilidades para instalaciones en posiciones verticales orientadas Este-Oeste y mejorando el albedo a través de reflectores. Esta última configuración es de particular interés para el campo emergente de agrivoltaics. Hay poca investigación publicada sobre el rendimiento energético de módulos bifaciales en sitios de baja latitud, y todavía no se ha publicado nada para Lima, Perú. Este trabajo busca enmendar esta falta de conocimiento, buscando optimizar un arreglo BF vertical (VBF) que apunta Este-Oeste en lugar de la convención usual de módulos BF inclinados hacia el Norte en el hemisferio sur. Agregar reflectores fijos adjuntos a ambos lados del arreglo resultó en mayores irradiancias recibidas por un módulo fotovoltaico y su posterior conversión energética. Se utilizó el software de simulación óptica Tonatiuh y bifacial_radiance para estimar las ganancias de irradiancia a través de los reflectores para diferentes configuraciones. Luego, en el trabajo experimental subsiguiente, se utilizaron mediciones de reflectancia de diferentes materiales en un espectrofotómetro para diseñar los mejores reflectores posibles. Una vez hecho esto, se utilizó una disposición que contenía un VBF, junto con dos piranómetros adyacentes, para tomar mediciones de irradiancia recibida y energía generada a través de curvas I-V en un día de control sin reflectores. Posteriormente, se implementaron dos reflectores de aluminio a cada lado de la disposición para contrastar estas mediciones con los resultados del control. Este proceso se llevó a cabo analizando las ganancias de irradiancia y energía a través de los reflectores para días nublados y soleados típicos, con la finalidad de averiguar si había una diferencia significativa en la mejora de la producción de energía entre estos días. Los resultados indican que, después de ajustar por la variabilidad del GHI y comparado con los días de control sin los reflectores, los piranómetros instalados percibieron un promedio de 59% más irradiancia en días soleados y 32% más en días nublados. Asimismo, utilizando las Curvas I-V del módulo, se pudo observar una mejora considerable de un promedio de 39% mayor entrega de máxima potencia para días soleados y 21% en días nublados.Ítem Texto completo enlazado Characterization of luminescent ITO:Tb and AZO:Tb thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-09) Llontop López-Dávalos, Paul David; Guerra Torres, Jorge AndresThis thesis investigates the effects of introducing terbium to indium tin oxide (ITO) and aluminum zinc oxide (AZO) thin films on their electrical, optical and light emission properties. The films were prepared by radio frequency magnetron co-sputtering with active cooling during deposition. The samples maintained a high optical transmittance in the ultraviolet and visible spectral regions. ITO:Tb showed a low electrical resistivity ranging from 5×10−3 Ω·cm to 0.3Ω·cm, whilst AZO:Tb resulted with a high resistivity which could not be measured with the available equipment. Tb-related luminescence was obtained in ITO:Tb after annealing at 470 ◦C in air at atmospheric conditions. Contrastingly, AZO:Tb showed characteristic Tb luminescence in the as-grown state and further annealing treatments reduced the Tb-related intensity. For both materials, the optical transmittance was measured at each annealing temperature to track the changes in the optical parameters such as optical band gap and Urbach energy. Additionally, exciton binding energy in the case of AZO:Tb was also registered. Together with cathodoluminescence and photoluminescence (PL) measurements, the compromise between the achieved light emission intensity, optical and electrical properties was assessed for each material. Temperature dependence of the Tb-related luminescence and thermal quenching was assessed by temperature-dependent PL measurements from 83K to 533K under non-resonant indirect excitation. Thermal quenching activation energies suggest an effective energy transfer mechanism from the host to the Tb ions. In the case of ITO:Tb, it is assumed that a short-range charge trapping process and subsquent formation of bound excitons to Tb ion clusters is occuring at low sample temperatures. This indirect excitation mechanism is modeled using a spherical potential-well and a tight-binding one-band approximation models. For AZO:Tb, a similar approach is carried out, although the excitons are assumed to be bound to Tb ion clusters or Tb complexes that arise from the coordination with AZO intrinsic defects.Ítem Texto completo enlazado Funcionalización de compositos poliméricos a través de recubrimientos de óxido de zinc dopado con aluminio depositados por pulverización catódica de radio frecuencia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-21) Sánchez Sifuentes, Ana Cristina Midori; Guerra Torres, Jorge AndrésEn este trabajo de tesis se evalúa la capacidad de depositar películas delgadas de óxido de zinc dopado con aluminio sobre sustratos poliméricos flexibles impresos en 3D. Se presentan los resultados de la caracterización óptica, eléctrica y estructural de las películas delgadas de óxido de zinc dopado con aluminio depositadas sobre sustratos con diferentes niveles de flexibilidad. El objetivo es evaluar la capacidad de la película delgada de mantener sus propiedades electrónicas sobre estos sustratos flexibles incluso después de ser activado térmicamente. Para esto, las muestras son caracterizadas óptica y electrónicamente después de ser activadas a través de tratamientos térmicos de hasta 260°C. Los resultados de las películas con sustrato polimérico se comparan con los de una película depositada sobre sílica fundida. El principal resultado de este estudio sistemático es el comportamiento de la conductividad del óxido de zinc dopado con aluminio en función de la flexibilidad del material del sustrato.Ítem Texto completo enlazado Fabricación de superficie nanocompuesta de aluminio AA5052-H34 vía Friction Stir Processing(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-11-27) Conchoy Espino, Jesús Gustavo; Rumiche Zapata, Francisco AurelioEn el presente trabajo se estudió el cambio de propiedades generadas al incorporar nanotubos de carbono en la superficie del aluminio AA5052-H34. El objetivo de incorporar este nanomaterial es mejorar las propiedades superficiales del aluminio. Para este fin se utilizó una técnica denominada Friction Stir Processing, FSP, por sus siglas en inglés; mediante este proceso se adicionaron nanotubos de carbono en una ranura sobre la probeta a procesar, realizando un batido que deriva en una mezcla de las partículas con la matriz de aluminio; generando un nuevo compuesto con propiedades distintas al aluminio inicial. Previo al inicio del FSP se debió determinar la configuración de la herramienta a utilizar. También fue muy importante encontrar los parámetros de operación, tales como la velocidad de rotación (rpm) y la velocidad de avance (mm/min), así como la profundidad de la herramienta sobre el aluminio y la fuerza generada sobre esta. Estos parámetros elegidos correctamente afinan favorablemente el conformado del batido y la mezcla del nanomaterial, minimizando o eliminado los defectos. Una vez realizada la fabricación del nuevo compuesto, se inspecciono visualmente el acabado de las probetas, verificando si existieron defectos o no. Inicialmente se realizaron 6 probetas con diferentes rangos de velocidades de las cuales una fue descartada en la inspección visual; debido a una insuficiente penetración del hombro, produciéndose una fuga de partículas debido a la poca presión del hombro sobre la probeta. Una vez terminada esta etapa se seleccionó 5 probetas, con el fin de realizar diversos ensayos y determinar las nuevas propiedades modificadas por el FSP. En base a los primeros resultados encontrados en los ensayos metalográficos, se ajustaron de manera favorable los parámetros de operación del FSP. Se observó por medio de la metalografía la homogeneidad o heterogeneidad del batido, así como la presencia de defectos, tales como cavidades tipo túnel y kissing bond. El material base fue analizado por microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva, EDS, encontrándose presencia de precipitados, y en la zona batida, defectos del tipo kissing bond; defectos que no fueron visualizados por macrografía. Adicionalmente se realizaron ensayos de dureza al nuevo material fabricado, encontrándose una mejora de hasta 32%, respecto del material inicial.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una máquina compactadora de latas de bebidas de aluminio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-11-18) Baltuano Parra, Edwin Antonio; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLa presente tesis comprende el diseño de una máquina compactadora de latas de bebidas de aluminio, la cual tiene como función principal alcanzar una compactación de por lo menos un quinto del volumen inicial de la lata. La máquina ha sido diseñada para aplastar latas de gaseosas, cervezas y bebidas energizantes previamente drenadas manualmente en caso sea requerido y se considera que podrá ser utilizada en pequeños negocios, centros comerciales o centros de acopios de metales facilitando y colaborando el reciclaje de aluminio. La lata vacía ingresa a la máquina a través de una rampa que alimenta la cámara de compactado, en dicha cámara se realiza primero el pre-compactado mediante un punzón y luego se compacta con un bloque mediante un mecanismo biela-manivela que garantiza, por la geometría de la misma, que la lata se reduzca a la quinta parte de su volumen inicial. Finalmente la lata compactada cae a través de una ranura hacia un depósito ubicado en la parte baja de la máquina. La máquina ha sido diseñada lo más compacta posible y ocupa un espacio de 655mm de largo por 260mm de ancho y una altura de 1070mm. Además posee guardas de seguridad para proteger los elementos móviles expuestos que pudieran causar daño alguno al operador. El accionamiento de la máquina será a través de una manija, la cual será operada de forma rotacional por una persona de forma segura sin causar fatiga o molestia alguna debido a las consideraciones ergonómicas en el diseño. La máquina tiene una capacidad de compactar como mínimo 9 latas por minuto de forma continua. En la primera parte de la tesis se presenta el estado actual de la tecnología y los ensayos hechos sobre las latas de aluminio en distintas formas de compactado, los cuales fueron realizados en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Luego se presentan los resultados de dichos ensayos, con los cuales se determina la forma más eficiente de compactado, es decir la forma que requiere la menor fuerza para la compactación. La metodología propuesta en el presente proyecto está basada en las recomendaciones de la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI). VDI 2221, con el título de Metodología de Diseño en Ingeniería, es el documento a partir del cual se han extraído las directrices que dan la estructura y coherencia al plan metodológico de diseño del presente proyecto. Posteriormente se determina una alternativa de solución óptima y se realizan todos los cálculos necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de la máquina. Finalmente se realizó un análisis económico de la fabricación y ensamblaje de la máquina, obteniéndose un costo aproximado del primer prototipo de $ 430, costo que disminuirá si se considera una producción en serie, por lo que se estaría cumpliendo con lo deseado en la lista de exigencias.