En el mercado industrial actual existe una alta competitividad por elevar la productividad y la calidad de su producto final. Por estos motivos, se encuentra en una constante búsqueda por mejorar el control de sus procesos y para ello requiere de profesionales que se encuentren mejor capacitados en temas relacionados a la instrumentación y el control de procesos. Debido a esta necesidad, existen diversas empresas que fabrican módulos didácticos que permiten desarrollar las experiencias de control requeridas para ser competitivo dentro del ámbito industrial actual. Sin embargo, la mayoría de instituciones educativas no cuentan con los recursos económicos suficientes para la adquisición de uno de estos módulos debido al alto costo de inversión que esto significa. Por ello, el objetivo que se busca al desarrollar este proyecto es implementar un sistema de control de temperatura de bajo costo en el módulo educativo control de nivel que se encuentra actualmente en el Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura (CETAM). Una vez concluido, este módulo permitirá desarrollar conocimientos teórico-prácticos en el campo de control de procesos, así como en el manejo de los equipos involucrados. Para seleccionar adecuadamente los componentes que forman parte del módulo, se establecieron como principales referentes su funcionabilidad y su costo de adquisición. Una vez realizada la implementación se obtuvo el modelo matemático de la planta y se desarrolló el algoritmo de control PID, debido a que es frecuentemente empleado por las industrias. Este algoritmo fue implementado utilizando conceptos de control por computadora, y le permitió al sistema operar correctamente lazos de control dentro del rango de temperaturas de 25 °C a 36 °C. Además, se implementó una interfaz de usuario que permite visualizar gráficamente del comportamiento de las variables del sistema y modificar de manera sencilla los parámetros del controlador que tienen una relación directa con la respuesta.

El cultivo bajo invernadero permite crear un microclima dentro de un espacio cerrado y proteger los cultivos de fenómenos climáticos derivados del ambiente externo. Tradicionalmente, estos invernaderos son operados manualmente por el agricultor en base a su experiencia. Sin embargo, existen sistemas automatizados que facilitan el monitoreo y control de las condiciones climáticas de acuerdo a las necesidades del cultivo. En este trabajo se propone el diseño de un sistema automatizado para el monitoreo y control de humedad de un invernadero que se construirá en el distrito de Abelardo Pardo Lezameta, ubicado en el departamento de Áncash. Para tal fin se planteó una estrategia de control que permita establecer un valor adecuado de humedad dentro del invernadero mediante un algoritmo de control on/off que ejecute una de las dos etapas de humidificación y deshumidificación, de acuerdo a la medición del sensor de humedad. Se usó el sensor de humedad DHT22 que provee al sistema diseñado de un rango de operación de 0-100% y una resolución de +/-2%. Además, se seleccionaron actuadores que permitan nebulizar y ventilar el invernadero para variar la humedad, se usó una electroválvula que permita el pase del agua hacia los nebulizadores, así mismo se usaron tres motores para la apertura y cierre de las ventanas del invernadero. Por otro lado, se desarrolló una interfaz de usuario, la cual sirva para monitorear los cambios de la variable controlada en una computadora, así como también operar los actuadores remotamente. Se realizaron pruebas y simulaciones del sistema diseñado, las cuales demostraron que el sensor de humedad elegido puede usarse para este tipo de aplicaciones, obteniendo mediciones de humedad de una manera rápida y sencilla. Por otro lado, se logró establecer la comunicación serial entre el sistema de control y la computadora a través de la interfaz de usuario implementada. La interfaz de usuario desarrollada ayuda a facilitar el control y monitoreo del parámetro climático dentro del invernadero. Todo esto permitirá dar autonomía al invernadero.

En el presente trabajo se analiza la propuesta del empleo de sistemas de refrigeración por adsorción como alternativa a los sistemas convencionales de compresión de vapor. Se presentan los tipos de adsorción y su aplicación en la refrigeración, caracterizada principalmente a nivel comercial por su uso en chillers. Se encuentran algunas ventajas, en primer lugar, porque puede ser energizado por fuentes de calor de bajo nivel y renovable, como la energía solar, y en su forma básica prácticamente no requiere de energía eléctrica. Además, los sistemas basados en adsorción física se destacan por su baja complejidad y facilidad de mantenimiento. Seguidamente, se realiza una revisión de algunos pares de adsorción empleados en sistemas de refrigeración resaltando sus principales características y comparándolos brevemente según su desempeño e impacto ambiental. Posteriormente, se presentan algunas relaciones encontradas en la literatura, tanto para el estudio del proceso de equilibrio de adsorción según el par de adsorción como para el análisis termodinámico del sistema, así como algunos parámetros de desempeño, como el PER y COP eléctrico que permiten su comparación con otros sistemas de refrigeración. Finalmente, se comentan algunos ciclos que permiten mejorar y aprovechar los procesos de transferencia de calor y masa para obtener un mejor desempeño global. De este modo, se presenta este tipo de sistema como una alternativa que permitiría satisfacer las necesidades de refrigeración y reducir la dependencia de fuentes primarias no renovables.

El presente proyecto consiste en implementar una cámara de refrigeración para el almacenamiento de 1680 toneladas de palta Hass, la cual debe trabajar a una temperatura ambiente de +5° C. El producto es almacenado en paletas, las cuales se distribuyen en un sistema de almacenamiento conocido como estantes (racks) acumulativos. Para obtener la temperatura del aire al interior de la cámara, se usó un sistema de refrigeración con R-717 (Amoniaco) bombeado; debido a su alta eficiencia y bajo potencial de calentamiento global (de su sinónimo en inglés PCG) en comparación a los refrigerantes sintéticos (Cero Grados Celsius 2015). El diseño final se basó en las necesidades de producción del cliente en alta demanda (toneladas por día) y en el estudio de catálogos y manuales de refrigeración para la selección de equipos de la cámara frigorífica. El sistema de refrigeración con R-717 bombeado, tiene como principales componentes: un compresor de tornillo, un motor asíncrono trifásico, un condensador, evaporadores simple efecto, válvulas de expansión, tanques presurizados (tanque separador y tanque recibidor), bombas de amoniaco, dispositivos de seguridad (presostatos) y dispositivos de control (termostatos). Para el aislamiento, se consideraron paneles de poliestireno expandido de 100 mm de espesor. Finalmente, para la parte estructural se consideraron perfiles de acero galvanizado, teniendo como medidas finales de la cámara frigorífica: 53.5 m (L) x 23.2 m (A) x 9.6 m (H). El trabajo realizado contempló el cálculo de cargas térmicas, la selección de los principales equipos de refrigeración y el cálculo de tuberías. Adicionalmente, en los anexos se muestran ejemplos de selección usando softwares y catálogos. Finalmente, se muestra el detalle del costo estimado para la implementación de la cámara de refrigeración el cual asciende a $ 602,123.

La ingeniería contribuye a la mejora de la calidad de vida de las personas debido a que siempre se encuentra en la búsqueda de la forma de más eficiente de resolver un problema o atender alguna necesidad que se le plantea. En ese sentido, el objetivo del presente estudio es atender a la necesidad de contar con un control de temperatura para la cámara adiabática del laboratorio de energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, en la cual se piensa realizar ensayos de envejecimiento térmico, para lo cual se presenta el diseño electrónico de dicho control. Para realizar el diseño lo primero que se hizo fue solicitar los requerimientos sobre el rango de temperatura y el funcionamiento que debería tener el sistema a diseñar. Luego de lo cual se inició el estudio de las características de la cámara y definir con qué elementos se contaba para poder controlar la temperatura dentro de la misma. Así entonces se diseñaron las etapas y los elementos que intervendrían en ellas, tales como la etapa de sensado y acondicionamiento de señal, el diseño del circuito de control de potencia de resistencias calefactoras para la etapa de calentamiento y de los circuitos de control de la válvula de expansión y de encendido del compresor para la etapa de enfriamiento. Con la finalidad de verificar el funcionamiento correcto del diseño presentado, se implementaron los circuitos para determinar si cumplían con controlar cada etapa para las cuales fueron diseñados. Se comprobó el funcionamiento correcto de cada circuito a la vez que se analizó el comportamiento de la planta, que en este caso es la cámara. El análisis de los datos obtenidos al trabajar en las etapas de calentamiento y enfriamiento utilizando las resistencias calefactoras y el sistema de refrigeración respectivamente, permitió que se decida el uso de un control todo o nada para lograr controlar la temperatura. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el diseño presentado en esta tesis permite controlar la temperatura al interior de la cámara dentro del rango establecido de -20ºC y 80ºC, con un error de 1.1 ºC.

El presente asunto de estudio contempla la optimización de un prototipo de termociclador, equipo empleado para realizar la replicación in vitro de muestras biológicas específicas de ADN, utilizando para ello el proceso de Reacción en Cadena de la Polimerasa o PCR (por sus siglas en ingles) cuyo principio de funcionamiento se basa en alcanzar niveles de temperaturas determinados durante intervalos de tiempo. El desarrollo de esta tesis contempla la optimización del sistema de control heredado de trabajos previos así como el diseño de la interfaz con el usuario. Para la optimización del sistema de control de temperatura, se realiza previamente un modelamiento matemático del actuador y la unidad principal del sistema, siendo estos una celda peltier y una bandeja de plata respectivamente. Para la celda peltier, el modelamiento a realizar requiere emplear equivalencias eléctricas a fenómenos térmicos que suceden en este dispositivo. De igual forma se realiza el modelamiento matemático para la bandeja de plata. El control del proceso se realiza empleando algoritmos en lenguaje assembler para el microcontrolador de la familia Atmel y lenguaje de alto nivel utilizado en el programa Visual Basic 6.0. La ventaja de emplear lenguaje de alto nivel es la facilidad de trabajar con valores en punto flotante, que mejoran la precisión de la variable de control requerida. Asimismo, el algoritmo implementado en lenguaje assembler permite la adquisición digital de datos por parte de la etapa de sensado de temperatura, la comunicación con la PC para el envió de estos datos, el posterior procesamiento que se realizará en la PC y finalmente la recepción de datos de control para la generación de una onda PWM. El resultado final de estos dos elementos da una señal de control necesaria para la etapa de potencia. Finalmente, se implementa una interfaz de usuario amigable en la PC que permite al operario tener una supervisión del proceso en tiempo real y poder adquirir los datos obtenidos para posteriores análisis. Como resultado de estos procedimientos, se logra diseñar e implementar el algoritmo de control de temperatura cuyas características se asemejan a equipos comerciales actuales, sea el caso de las rampas de temperatura y el error en estado estable. Asimismo, se verifica la correcta adquisición de datos y la generación de señal de control hacia la etapa de potencia.

Los alevines de paiche de etapa 1 (cuando miden de 2 a 7cm) son muy vulnerables ante cambios bruscos de temperatura y de pH. Así, en su hábitat natural, la tasa de mortalidad de alevinos de paiche durante esta etapa puede ser de hasta un 80% cuando no se les da un debido seguimiento a los parámetros críticos del agua. Estos parámetros pueden variar en cualquier momento del día y resulta complicado e ineficiente tener a personas haciendo mediciones de forma constante a lo largo del día para corregir los posibles cambios. Entonces se hace indispensable el uso de tecnología para hacer frente a esta problemática. Por ello, el presente trabajo tiene por finalidad diseñar un sistema automatizado de control de temperatura y de pH en la crianza de alevines de paiche de etapa 1 en los laboratorios del Instituto de Investigaciones de la Amazonia Peruana. El cuerpo del presente documento consta de cuatro capítulos. En el primero, se presenta las características del paiche para tener una mayor comprensión del contexto en el que habita y se define la problemática. El segundo capítulo describe específicamente la acuicultura del paiche, la etapa de vida en la cual se centrará este trabajo y muestra las tecnologías empleadas hasta la fecha en el ámbito de acuicultura. En el tercer capítulo se describe la propuesta de solución del presente objeto de estudio, todos los componentes a utilizar y su respectivo diseño. Finalmente, en el cuarto capítulo se hace una simulación del sistema a través de software, se muestra el alcance del trabajo y el presupuesto del mismo.

El presente trabajo se ha elaborado teniendo en cuenta la norma de la IEC (International Electrotecnichal Comission), que garantiza la calidad de la terapia térmica, por cuanto abarca todos los matices propios de este procedimiento. Los resultados empíricos de este trabajo deben ser verificados científicamente. El sistema implementado está conformado por un ambiente óptimo dentro del Hospital Nacional Dos de Mayo, un subsistema electrónico de medición de temperatura, y un protocolo de evaluación térmica. El ambiente óptimo es elegido por normas IEC. El subsistema electrónico es conformado por un termómetro patrón y un termómetro multicanal con software. Él protocolo de evaluación térmica, se obtuvo de estudiar el funcionamiento térmico de la incubadora, usando el ambiente óptimo del Hospital y el subsistema electrónico de medición de temperatura. El sistema de evaluación térmica implementado en el Hospital Nacional Dos de Mayo permite conocer la calidad térmica de las incubadoras neonatales, y así validar su pedido por la modalidad de reemplazo, logrando mejorar la capacidad resolutiva de la institución.

En la actualidad, la actividad agrícola en la serranía peruana atraviesa un periodo de baja productividad debido a la falta de asistencia técnica que logre acelerar su desarrollo. Por ello, es de vital importancia la aplicación de nuevas tecnologías en favor del desarrollo tanto social como económico de las regiones del interior del país. Muchas provincias de la sierra peruana solo se dedican a la producción interna mas no buscan ingresar a otras provincias o exportar al extranjero. Esto requeriría que los productos sean de mayor calidad y así entrar en competencia con otros mercados. El objetivo de la tesis se centra en el diseño de un sistema de control de temperatura para un invernadero localizado en el departamento de Ancash, Provincia de Bolognesi, distrito de Abelardo Pardo Lezameta. Los cultivos a tratarse son el palto, la chirimoya, la lúcuma y el pino que serán distribuidos en el invernadero ya mencionado. Con el control de la temperatura de los cultivos se busca óptimo crecimiento (calidad del producto) ya que se construye un microclima adecuado (condiciones de temperatura y humedad). Para ello es necesario el uso de tecnologías aplicadas a la agricultura. Por otro lado, el empleo de energías renovables en regiones como Ancash es conveniente debido a su alta radiación solar. Son múltiples los beneficios que traen el uso de estos sistemas de generación de energía y en el desarrollo de la tesis se explicará con más detalle el diseño propuesto.

La mayoría de termómetros en el mercado presentan deficiencias para la medición de cambios de temperatura en incubadoras neonatales, como: lento tiempo de respuesta, dificultad para medir con precisión, difícil instalación, e inapropiados para registrar cambios de temperatura en varios puntos a la vez. Para superar estas limitaciones se desarrolló un sistema electrónico (hardware y software) especializado para incubadoras neonatales que permite realizar mediciones simultáneas de temperatura en cinco puntos, el rango de medición va desde los a con un error de medición de en el rango de y , una resolución de , con capacidad de visualizar las mediciones en tiempo real y registrar hasta 24 horas de evaluación en una computadora personal, que forma parte del sistema. El sistema desarrollado está compuesto por cinco unidades de medición independientes, cada una de ellas se compone de módulos que cuentan con hardware y software dedicados, las mediciones se aprecian una computadora personal mediante el software aplicativo propio. El presente trabajo ha logrado incrementar la precisión y confiabilidad de las evaluaciones de los prototipos de incubadoras neonatales que se desarrolla en nuestra universidad, y diagnosticar incubadoras comerciales en centros de salud públicos [1]. También ha sido utilizado en el desarrollo de trabajos de tesis dentro del GIMDES [2].