Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un módulo educativo a escala de una zaranda vibratoria(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-11-26) Leon Paro, Luis Isaac; Alencastre Miranda, Jorge HernánEn el presente trabajo se diseña un módulo de una zaranda vibratoria, utilizando el principio de similitud y el teorema Pi (π) de Buckingham, los cuales proporcionan las leyes de escalamiento de los parámetros dinámicos más importantes como: masa, rigidez, fuerza y frecuencia de excitación. Se tomó como referencia una zaranda de la marca HAVER, de la cual se conocen todos los parámetros dinámicos de manera experimental. Finalizado el diseño se realizó el análisis modal, utilizando para ello modelos conceptuales discretos (Sistemas de uno, tres y seis grados de libertad), que replican las frecuencias naturales de la zaranda como “cuerpo rígido”. Adicionalmente se efectuó un análisis modal computacional utilizando el método de los elementos finitos, para evaluar las frecuencias naturales del cuerpo de la zaranda en “modo rígido” y en “modo flexible”. Se comprobó que las frecuencias naturales y modos de vibración del módulo escalado proporcionan valores re-escalados cercanos a los valores experimentales. Las desviaciones en los resultados se explican ya que por cuestiones de diseño se necesitó realizar cambios en la posición del centro de gravedad, lo cual afectó fundamentalmente a las frecuencias de la zaranda como un “cuerpo rígido”. Finalmente, hay una diferencia del 20% en la frecuencia torsional del cuerpo de la zaranda, debido a que no se escaló la rigidez torsional del sistema.Ítem Texto completo enlazado Implementación de un subwoofer activo a partir del estudio comparativo de diversas configuraciones para la reproducción de baja frecuencia en sistemas de alta fidelidad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-29) Pinillos Borbor, Víctor Rodrigo; Moreno Ruiz, Jorge NéstorLa presente tesis consiste en el diseño e implementación de un subwoofer activo de alta fidelidad para cine en casa, el cual está conformado por un filtro activo pasabajos, un amplificador de poder, una fuente de poder, un altavoz y un gabinete acústico. Como requerimientos de diseño se estableció seleccionar un altavoz de un diámetro entre 10 y 12 pulgadas, una frecuencia de resonancia entre 30 y 40 Hz y un Qts no mayor a 0.45 y de preferencia entre 0.25 y 0.35. Además, la configuración del gabinete acústico debía ser seleccionad mediante comparación y por simulación en software. Una vez implementado el gabinete debía ser optimizado mediante análisis modal experimental. Por otro lado, el filtro pasabajos debía poseer frecuencia de corte variable en 70, 80, 100 y 120 Hz y ser de tipo Butterworth, Bessel o Linkwitz Riley. Finalmente, el amplificador de poder debía entregar al menos 50 W de potencia, tener una respuesta en frecuencia entre 20 Hz y 20 kHz y SNR no menor a 100 dB. El altavoz escogido fue el KFC XW 120 de 12 pulgadas de la serie Excelon de Kenwood, el cual posee una frecuencia de resonancia en 20.1 Hz y un Qts de 0.435. Una vez realizada las simulaciones en software se eligió la configuración reflectora de bajos para el gabinete acústico además de determinar que el volumen óptimo de la caja era de 56.6 L. Como material de construcción se hizo uso de MDF de 18 mm de espesor. Para el ducto se utilizó un tubo de PVC de 7.9 mm de diámetro y 55.9 cm de largo. Luego de haber realizado el análisis modal de la estructura, se utilizaron vigas de pino como elementos rigidizantes para optimizar el gabinete. En total se implementaron 6 PCB: 1 para el filtro pasabajos, 3 para el amplificador de poder, 1 para el regulador de ±15 V y 1 para la fuente de poder. Respecto al filtro pasabajos, se implementó en base a la red de cruce Linkwitz Riley de 4to orden (LR4) y con las frecuencias de corte establecidas en los requerimientos. Para proteger a la señal de audio de ruido electromagnético, el PCB del filtro pasabajos fue instalado dentro de una caja de aluminio. Por otro lado, para el amplificador de poder el diseño se basó en el integrado LM3886. Se implementó un amplificador tipo AB de 68 W de potencia de salida máxima. Además, se agregó una etapa de filtro subsónico con frecuencia de corte en 18 Hz y pendiente de 26 dB/oct. Para alimentar al circuito se implementó una fuente lineal que entregara ±34.56 V. además de un regulador que entregara ±15 V. Se realizaron mediciones de respuesta en frecuencia a los PCB implementados. Los resultados arrojaron para el caso del filtro pasabajos un error máximo de 2.08 % en las frecuencias de corte establecidas. Para el caso del amplificador las mediciones mostraron que se consiguió magnitud y fase constante en el ancho de banda de trabajo del subwoofer. Además, a partir de la medición de SNR obtuvimos una diferencia de 90 dB entre el nivel de la señal y el noise floor. Así mismo, también se obtuvo 100 dB en la medición de THD. La medición de la respuesta acústica del sistema total estableció un ancho de banda de entre 30 Hz y 100 Hz. Todos los resultados de las mediciones arrojaron valores aceptables para una unidad de subwoofer de alta fidelidad.Ítem Texto completo enlazado OMA tests and FEM updating in peruvian archaeological heritage: Chokepukio y modal identification tests on archaeological heritage: the case of Chokepukio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-22) Sovero Ancheyta, Simoné Karim; Martel Cuyubamba, Carol; Aguilar Vélez, Rafaelmodelos numéricos son herramientas útiles para comprender el comportamiento de las estructuras. Sin embargo, contar con un modelo que se ajuste a la realidad es difícil debido a las variables que están en juego y a las simplificaciones que se asumen al construirlo. Para que un modelo sea confiable debe ser calibrado. Esta calibración se realiza comparando ciertos parámetros (por ejemplo las propiedades dinámicas) del comportamiento de la estructura real con los resultados del análisis numérico. Para identificar qué parámetros son los que tienen mayor influencia en el comportamiento de las estructuras es necesario llevar a cabo un análisis de sensibilidad. En este trabajo se presentan dos artículos publicados en congresos internacionales que muestran la calibración del modelo numérico de una estructura histórica ubicada en el sitio arqueológico de Chokepukio (Cusco-Perú). Esta estructura, que data de la época pre-inca (900-1300 dC), es un muro de albañilería de piedra asentada con mortero de barro. Los parámetros modales experimentales de la estructura se obtuvieron llevando a cabo una campaña experimental aplicando la técnica OMA (Operational Modal Analysis). El proceso de calibración se llevó a cabo utilizando un algoritmo de optimización de los parámetros que tenían mayor influencia en la respuesta dinámica de la estructura los cuales fueron identificados a través de un análisis de sensibilidad. El primer artículo titulado “OMA Tests and FEM Updating in Peruvian Archaeological Heritage: Chokepukio” fue presentado en el congreso del EVACES (Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures) realizado en la ciudad de Ouro Preto (Brasil, octubre 2013). En este artículo se desarrollaron tres modelos de elementos finitos usando el software SAP2000 y se calibró uno de ellos en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Los resultados de este trabajo sirvieron como herramienta preliminar para una posterior calibración automática. El segundo artículo titulado “Modal Identification Tests on Archaeological Heritage: The Case of Chokepukio” fue presentado en el congreso del IMAC-XXXII (A Conference and Exposition on Structural Dynamics) realizado en la ciudad de Orlando–Florida (USA, febrero 2014). En este artículo se presentan tres modelos de elementos finitos desarrollados en el software Diana TNO y uno de ellos se calibró en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Por último, se incluye un anexo que presenta una herramienta, desarrollada en el entorno de MatLab, para llevar a cabo un proceso automático de optimización en base a parámetros modales. Esta optimización se realiza minimizando el error de una función (función objetivo) que depende de las frecuencias y las formas modales de vibración, analíticas y experimentales. La herramienta de optimización automática consta de cinco módulos que incluyen: a) el ingreso de los datos de entrada, b) la resolución de ecuaciones para establecer la función objetivo, c) la aplicación de matrices de ponderación, d) la construcción de la función objetivo y d) el proceso de optimización. En este anexo se incluyen cuatro ejemplos de aplicación de la herramienta propuesta que se presentan según su nivel de complejidad, desde una viga con un solo parámetro de calibración hasta una estructura real con cuatro parámetros de calibración.