La cantidad de residuos sólidos, en las últimas décadas, ha ido aumentando considerablemente y su inadecuada manipulación constituye actualmente uno de los problemas ambientales más serios. Frente a este acontecimiento, la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP) se propuso crear conciencia del cuidado y respeto al medio ambiente en la comunidad universitaria y contribuir con la disminución del impacto negativo de los residuos sólidos al ambiente. Para lograr lo mencionado anteriormente, se vio en la necesidad de ejecutar un proyecto con el objeto de reducir el volumen de las botellas de plástico recolectadas en la PUCP para su eficiente almacenamiento y transporte y, a la vez, como una experiencia piloto que permita evaluar la posibilidad de su uso extendido en otros lugares similares. El objetivo de este trabajo fue el diseño de una máquina compactadora de botellas de plástico capaz de reducirlas transversalmente hasta un espesor de 10 mm, con el propósito de facilitar la recolección de dichas botellas al momento de ser desechadas por el consumidor dentro del Campus Universitario de la PUCP, así como su almacenamiento y transporte. El presente trabajo contiene los valores necesarios de la botella de referencia, la fuerza requerida para reducir su volumen transversalmente a diferentes espesores, un estudio de las máquinas que realizan las mismas funciones o similares, la idealización del proceso de compactado, el cálculo de la potencia demandada por el proceso, la selección de cada accesorio según catálogo o norma, el dimensionamiento de las piezas y el diseño de la estructura. También incluye los planos de ensamble, despiece y eléctrico, así como una lista de costos de adquisición y fabricación de todos los elementos. La máquina diseñada realiza el compactado por medio de dos rodillos de 341 mm de diámetro y 300 mm de longitud, los que giran en sentido contrario a una velocidad de 11 rpm. Para ayudar a la introducción de la botella, cada rodillo posee 60 púas de 450 distribuidas simétricamente, las cuales empujan la botella hacia la abertura que hay entre los rodillos para su compactado. La potencia es suministrada por un motorreductor de engranajes cilíndricos de 1,1 kW, la transmisión de potencia se realiza por una cadena compuesta por 109 eslabones de 31,75 mm de paso y la inversión de giro se realiza por una disposición especial de las ruedas dentadas. Es importante mencionar que la máquina se llegó a fabricar y ensamblar; lo que permitió hacer ensayos, que contrastados con la teoría sirvieron para mejorar la concepción del proceso de compactado, al mismo tiempo que ayudaron a mejorar el diseño y rendimiento de algunas piezas así como del conjunto. / Tesis

Esta tesis pretende dar un aporte para el correcto tratamiento de las botellas de plástico PET (Tereftalato de Polietileno) al momento de ser desechadas a través del diseño y posterior construcción de una máquina que se encargue de compactar y almacenar dichos residuos. Dado los requerimientos particulares de operación (lugares donde se ubicara la máquina por mencionar alguno), establecimos una serie de características a tener en cuenta en su diseño, entre las cuales se destacan: El accionamiento manual de la máquina, característica principal y punto de partida para el diseño de sus demás componentes. Diseño ergonómico debido a que se quiere un fácil uso de la misma por parte de cualquier persona, y en especial por parte de los niños quienes serán los principales usuarios. Elementos de seguridad que eviten cualquier accidente aquellas personas que operen la máquina, cabe destacar que los niños serán los principales usuarios de ahí el gran énfasis en este tema. El diseño óptimo fue el resultado de un minucioso proceso de selección de las mejores alternativas tecnológicas que pudieran cumplir con las exigencias requeridas así como una exhaustiva evaluación técnica y económica de los diversos proyectos que se fueron elaborando hasta llegar a la mejor opción. Se tuvo cuidado en evaluar mediante cálculos previos los componentes que estarán sometidos bajo gran esfuerzo y que pudieran fallar durante su servicio, de tal manera que al rediseñarlas puedan trabajar de forma segura y satisfactoria. Incluimos los planos de fabricación de todos los componentes de la máquina así como los materiales necesarios para su construcción; además hemos elaborado un presupuesto especificando los costos relacionados con la fabricación de la misma, como también los costos de los materiales usados, su transporte, etc. Finalmente esperamos que esta tesis sirva de referencia para aquellos que se encuentren realizando trabajos relacionados con el procesamiento de botellas de plástico PET de manera que tengan un punto de partida en cualquier etapa en la que se encuentren sus proyectos según sea el caso. / Tesis

El presente trabajo tuvo como finalidad proponer un sistema de climatización de aire, con el fin de mejorar las condiciones de trabajo en el Laboratorio CAD-CAE y los espacios contiguos (INACOM y oficina). Para esto se analizaron las condiciones previas a la instalación del sistema, recopilándose información trascendente, como las condiciones climáticas. Posteriormente, se establecieron las condiciones ideales, para luego especificar las condiciones que deseadas en el lugar. En el segundo capítulo se refiere a la evaluación de cargas térmicas. Se obtuvo que el 42% de la carga térmica se debe a la fenestración, el 36% por cargas internas, el 8% de la carga es transferida del exterior por las superficies, el 9% se debe a la carga de ventilación y por último el 5% es por infiltración de aire al ambiente acondicionado. Luego en la segunda parte del capítulo, se determinó que es necesario un equipo que extraiga 22.37kW de carga de enfriamiento del laboratorio, 5.22kW del INACOM y 6.29kW de la oficina. Además este debe renovar el aire con una frecuencia de 1.34m3/s en el laboratorio, 0.4 m3/s y 0.6 m3/s en el INACOM y la oficina respectivamente. En el tercer capítulo se seleccionaron los equipos de acuerdo a lo establecido en el capítulo anterior, empleándose manuales, así como catálogos e información complementaria que permita la adecuada selección del equipamiento. Finalmente detallo una evaluación económica referente al costo del sistema seleccionado (US$14,296.70 inc. IGV) y se estableció una comparación con el equipo actual que funciona en dicho establecimiento el cual está sobredimensionado según la capacidad de sus equipos. / Tesis

La perforación y voladura de rocas son procedimientos muy importantes en la minería subterránea para la extracción de minerales, es por esta razón que es importante que estos procedimientos se realicen correctamente, de forma que sean eficientes y brinden la seguridad necesaria para el operario. Casi la mayoría de los jumbos hidráulicos y neumáticos en el mundo son operados manualmente, y en el Perú, ninguna empresa minera tiene como activo una perforadora automática o teleoperada. Esto genera riesgos para su salud, por el riesgo de derrumbes y agentes tóxicos en el ambiente; y además la repetitividad del trabajo depende directamente de la experiencia del operador. Con este fin se han seleccionado los sensores y actuadores para la teleoperación de la maquinaria y el control del brazo perforador en un grado de libertad, tomando como referencia el jumbo hidráulico Boomer 282, del fabricante Atlas Copco. La selección de este modelo fue para poder probar que se puede realizar un control remoto de cualquier maquinaria con mandos manuales. El sistema cuenta con sensores lineales para medir la carrera de los cilindros hidráulicos, un sistema anti-colisión, cámaras para la visión de operador a distancia y control automático de la posición del brazo perforador para su movimiento vertical. El resultado es el vehículo teleoperado por medio de WiFi y con el control del movimiento vertical de su brazo perforador, así como el control electrónico de las funciones de perforación por medio de válvulas electrohidráulicas y controladores. / Articulo de Investigacion

In recent years, autonomous driving technologies have become a topic of growing interest due to the promise of safer and more convenient mode of transportation. An essential element in every autonomous driving system is the control algorithm. Classical control schemes, like PID, are not able to manage Multiple Inputs-Multiple Outputs, complex, non-linear systems. A more recent control strategy is Model predictive control (MPC), a modern control method that has shown promising results in systems with complex dynamics. In MPC, a sequence of optimal control inputs are predicted within a short time horizon based on the car dynamics, and soft or hard restriction of the system. In this work, three different nonlinear-MPC (NMPC) controllers were formulated based on a kinematic, and two dynamic models (double-track and single-track). The steering system’s dynamics were additionally identified using experimental data. Each MPC was solved applying direct methods, by transforming the optimal control problem to a Nonlinear programming (NLP) problem using the Multiple shooting scheme with a Runge-Kutta 4 integrator. The NLPs were solved using the state-of-the-art optimization solver IpOpt. Before the real-time implementation, all the NMPC controllers were simulated in different scenarios and multiple configurations. The results allowed to select the most suitable controllers to be implemented in a 1:5 scale robotic car. Finally, two NMPC controllers based on the kinematic, and the single-track dynamic model were implemented in the robotic car. The algorithms were tested in two different scenarios at the maximum possible speed. The obtained results from the tests were very promising, and provide compelling evidence that MPC could be implemented as the core of future autonomous driving algorithms, since it computes the optimal control inputs, taking in consideration the restrictions inherent to the system. / Tesis

La tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa con gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial donde más del 95% de las muertes registradas a causa de esta enfermedad ocurren en países en vías de desarrollo. En el Perú, el diagnóstico de TBC se realiza a través de la baciloscopía de una muestra de esputo sometida a la tinción Ziehl Neelsen. Este método es realizado de manera manual por expertos técnicos de laboratorio quienes inevitablemente realizan un diagnóstico con amplia variabilidad; debido a esto, la automatización de diagnósticos médicos se presenta como una solución que permite corregir los errores presentes en la intervención humana. La Sección de Electricidad y Electrónica de la facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado dos sistemas de preparación automático de muestras de esputo para el diagnóstico de TBC (PAME) a fin de estandarizar el proceso de tinción ZN. El primero de estos realiza la tinción de una sola muestra por proceso; así mismo, el segundo sistema realiza la preparación de siete muestras en simultáneo, lo cual implica que este sea voluminoso y pesado para formar parte de un equipo portátil de diagnóstico de TBC requerido en los centros de salud del país. Debido a esto, esta tesis realiza el diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC, el cual solucionará los inconvenientes presentes en los sistemas PAME’s, para formar parte de un sistema completo de diagnóstico de TBC que involucra el conteo de bacilos a través de un microscopio automatizado. / Tesis

Los motores de combustión interna (MCI) se caracterizan por ser agentes emisores de gases de efecto invernadero, los cuales tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente, por lo que en la actualidad resulta necesario lograr mejorar la eficiencia mediante la reducción del consumo de combustible en este tipo de equipos. En tal sentido, el presente trabajo tiene como propósito desarrollar investigaciones que posibiliten mejorar la eficiencia y reducir la contaminación ambiental de los motores de combustión interna mediante el desarrollo de estrategias efectivas de control automático. Es por ello que en el presente trabajo se desarrolla el diseño de un controlador basado en un predictor de Smith discreto para el control efectivo de la velocidad de un motor de combustión interna (MCI), marca Nissan, modelo GA-15. En el trabajo se realiza un estudio sobre el estado del arte de los sistemas de control de los motores de combustión interna. Mediante la aplicación de las herramientas de identificación de sistemas se obtiene un modelo matemático discreto de este tipo de plantas. Se realiza el diseño de un sistema de control de la velocidad de giro del cigüeñal de un MCI marca Nissan modelo GA-15 instalado en la sala de máquinas térmicas del Laboratorio de Energía – Sección de Ingeniería Mecánica – Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Finalmente, se desarrolla un análisis de robustez del sistema de control diseñado y se realiza una propuesta de implementación de dicho sistema. / Tesis

El presente trabajo consiste en el diseño de un controlador digital para un estimulador de prótesis epiretinal que está conformada por una cámara, un procesador de video, la caja de componentes electrónicos con el controlador incluido y el arreglo de electrodos. Esta prótesis se implanta quirúrgicamente en el paciente que sufre de enfermedades degenerativas de la retina como Retinitis Pigmentosa y Degeneración Macular relacionada con la edad. Las entradas del controlador serán enviadas por un controlador global y las salidas del controlador a un estimulador que usando un arreglo de micro-electrodos estimularía directamente a las neuronas retinales saludables pasando sobre las células fotorreceptoras dañadas por la enfermedad. La forma de onda, periodo, duración, retraso de cada fase y amplitud son importantes para el correcto estimulo de las células neuronales de la retina, por estas razones se diseñó un controlador flexible basado en el diseño ITBCS13 [1] que es capaz de cambiar parámetros y formas de onda de estimulación [2, 3] de forma independiente por canal. Asimismo la corriente de estimulación debe ser bifásica debido a que reduce las cargas residuales que da˜nan el tejido de la retina, por ende la estimulación tendrá una fase catódica y anódica [4]. El controlador digital genera en cuatro canales las formas de onda Senodial, Gaussiana, Rectangular y Triangular a través de las 8 señales de entrada que recibe del controlador global: req, fase, forma onda, tiempo entre fases, tiempo descarga, amplitud, factor duración y reset. Las salidas del controlador al estimulador de cuatro canales serán las fases anódicas, catódicas y la amplitud de la onda: anódico reg , catódico reg y amplitud reg. El diseño del controlador es basado en bloques digitales, codificados por medio del lenguaje de descripción de hardware VHDL. Para realizar la verificación y validación del funcionamiento de dicha descripción se usó la simulación por medio de Testbench en VHDL, empleándose el software ModelSimAltera de la compañía Mentor Graphics [5]. Para la implementación se empleó un FPGA de la familia Cyclone II (tecnología TSMC’s 90-nm) [6]. La frecuencia de operación del controlador es de 164.69 MHz. / Tesis

La presente tesis se compone de cuatro capítulos: en el primer capítulo se plantea los objetivos de la esta investigación y se realiza una recopilación de información referente a investigaciones relacionadas con el control y la automatización de reactores químicos CSTR. En el segundo capítulo realiza una introducción teórica sobre el reactor tanque agitado continuo, así mismo se desarrolla el modelo matemático de un reactor químico de este tipo, el cual servirá para la simulación del sistema a controlar. En el tercer capítulo se lleva a cabo el desarrollo de los criterios de diseño y parámetros de sintonización de los diversos controladores implementados para aplicarlos al reactor. En el cuarto capítulo se presentan las simulaciones del sistema sometido a la acción de control de los diversos controladores, para luego elaborar un análisis de la performance de cada uno, y finalmente establecer la superioridad del neurocontrolador dinámico frente a otros controladores. / Tesis

En esta Tesis se diseña una Maquina Plegadora de Paneles Corrugados, con la finalidad de mejorar e incrementar la producción de Transformadores de Distribución, tema de interés para nuestra industria. El diseño se lleva a cabo empleando “El método generalizado de procedimiento en el proceso de diseño”, éste método optimiza cada una de sus fases con criterios de evaluación que conducen a la optimización del diseño. Se evalúa el estado de la tecnología, recurriendo a un sistema de patentes, rescatando la información necesaria para comprender el problema. A continuación se elabora una lista de exigencias que plantea los objetivos para el diseño, luego, a través de una abstracción se logra disgregar y ordenar la Estructura de Funciones que define el comportamiento de la maquina en cuestión; las mismas que deberán ser suplidas por portadores de función que son presentados en una Matriz Morfológica. Ordenada y asimilada la información, se elaborara y presenta, las posibles de combinaciones, a manera de esquemas cualitativos, mostrando una idea aproximada de la disposición de los portadores de función. De acuerdo a la lista de exigencias se evalúa las combinaciones y se procede a la elaboración del proyecto, enfocándolo en la función principal de “Plegado”. Se estima las cargas requeridas para el proceso de plegado, con la finalidad de dimensionar apropiadamente los componentes hidráulicos y estructurales. Posteriormente se establece la secuencia de trabajo, la selección y dimensionado de los componentes del circuito hidráulico responsable de dicha secuencia. / Tesis