La pandemia generada por la Covid 19 generó que las universidades dejen de brindar clases presenciales y que los alumnos dejen de interactuar con los equipos que dichas universidades brindan como complemento de sus aprendizajes. Por otro lado, el internet de las cosas es la tecnología que permite conectar dispositivos a internet y las plataformas IoT las que permiten a un usuario final el monitoreo y control remoto de dichos dispositivos. En ese sentido, el objetivo principal de la tesis es el diseño e implementación de una plataforma IoT que permita el monitoreo y control remoto desde la nube del banco de psicrometría, el cual es un equipo mecánico ubicado dentro del Laboratorio de Energía de la PUCP, a un alumno a través de una interfaz web para la realización de laboratorios remotos. Para ello, se presenta la situación del Laboratorio de Energía en pandemia y se describe al equipo en cuestión. Luego, se presenta los requerimientos a cumplir, se plantea el diseño de la arquitectura y se realiza la implementación de la plataforma. También, se realiza pruebas de rendimiento y se muestra los resultados del uso de la plataforma desarrollada por alumnos en laboratorios reales. Por último, se destacan las conclusiones claves, como el diseño e implementación exitosa de la plataforma IoT. Adicionalmente, se muestra que la plataforma está siendo utilizada por estudiantes de la PUCP a la fecha en la que se escribe la tesis.

El Perú posee una cantidad invaluable de monumentos históricos que son vulnerables a altos niveles de actividad sísmica. En cuanto a su conservación, la mayor parte del esfuerzo de restauración gira entorno a daños visualmente detectables como, por ejemplo, trabajos de resanación estética. Estos esfuerzos resultan insuficientes para asegurar la integridad estructural del monumento a largo plazo. Por otro lado, el monitoreo de salud estructural es un método no invasivo que utiliza sensores de aceleración junto con algoritmos de análisis modal para obtener y analizar los parámetros dinámicos de una estructura y detectar daños a lo largo del tiempo. La primera parte de la presente tesis se basa en la implementación de una estación remota de monitoreo de salud estructural (MSE) en la Iglesia San Juan Bautista de Huaro en Cusco, junto con integrantes del grupo de investigación “Ingeniería y Patrimonio PUCP” y bajo el financiamiento de FONDECYT (Proyecto - ID 349/316 - 222-2015). La implementación, consta de tres etapas principales: i) Adquisición/Centralización de los datos de aceleración, ii) Procesamiento/Almacenamiento para obtener los parámetros dinámicos, y iii) Visualización de los resultados desde cualquier dispositivo con acceso de internet. El último punto se presenta con mayor detalle por ser la tarea específica designada. Para ello, se configuró un servidor web de “Amazon Web Services” para alojar los parámetros dinámicos en una base de datos y graficarlos en una plataforma web. De esta manera, se logró compartir diez meses de información de monitoreo con la comunidad científica en el congreso internacional de análisis estructural SAHC 2018. Además, en base a los incidentes más trascendentales durante la operación del sistema completo de MSE, se proponen recomendaciones para implementaciones futuras. La segunda parte de la tesis es el diseño e implementación de un nodo sensorial de aceleración como herramienta alternativa para aplicaciones de MSE con el uso de redes inalámbricas de sensores. En base a la experiencia ganada en la primera etapa del trabajo y una revisión exhaustiva del estado del arte, se determinaron los requisitos y seleccionaron los componentes electrónicos necesarios para el diseño e implementación del nodo sensorial inalámbrico. Se programó un microcontrolador MSP432 con ADC de 14 bits para adquirir y procesar las señales de un micro acelerómetro analógico LIS344ALH, y se empleó un transmisor RF Xbee S2C para la comunicación inalámbrica. Algunos de los resultados del diseño e implementación del nodo son: i) Adquisición de señales de aceleración con una resolución máxima de 1 mg gracias al diseño propio de una tarjeta de acondicionamiento de señales, ii) Identificación local de las frecuencias fundamentales de vibración asociadas a la señal de ingreso mediante el procesamiento de la FFT en el nodo sensorial, y iii) Comunicación inalámbrica efectiva de los datos de aceleración hasta una distancia de 30 metros.

La implementación de un sistema HVAC aplicado un centro de datos y telefonía, donde operan distintos equipos electrónicos que en conjunto son el medio principal de comunicación en determinada empresa, es un tema de suma importancia, ya que se hace uso de equipos de aire acondicionado obsoletos que operan ininterrumpidamente, lo que trae como consecuencia un alto consumo de energía y alto riesgo de fallo. Esta central está ubicada en una ciudad donde se presentan temperaturas elevadas de día y temperaturas adecuadas para el funcionamiento de los equipos de noche, característica del clima de este lugar que podría ser aprovechada para reducir costes en el consumo de energía.

El presente trabajo consiste en el desarrollo del diseño de un USV (Unmanned Surface Vehicle), en español vehículo de superficie no tripulado, el cual debe ser capaz de monitorear la calidad de agua y recolectar muestras representativas de agua de los lagos. La problemática que incentivo este trabajo es la necesidad de un control de calidad de agua sencillo y rápido, que pueda ser realizado por una persona en un área amplia y en menor tiempo, con el objetivo de mejorar la gestión de los recursos hídricos (lagos). El USV es operado de manera remota (red de área local) por un operario que lo posicionara en el punto deseado de recolección; el proceso de recolección de muestras se realiza de manera automática mediante el uso de un cabestrante eléctrico y un sensor de profundidad para conocer la posición a la que se encuentra el sistema de recolección. El trabajo realizado comprende el diseño de la embarcación y el sistema recolector haciendo uso de los fundamentos mecánicos necesarios, asimismo la selección de los componentes electrónicos para la localización, direccionamiento, comunicación y alimentación del sistema. Como resultado del trabajo realizado se concluyó que el diseño es virtualmente realizable y que el costo total del diseño propuesto es menor que el costo total de la adaptación de un USV comercial.

En la actualidad, se emplean sistemas destinados a la carga de grandes volúmenes en espacios determinados con la finalidad de ordenar, mover, sujetar o ensamblar objetos. En caso de objetos en pequeños talleres, almacenes o habitaciones, la mayoría de veces, la acción de carga es asumida por el usuario, debido a que el peso es relativamente ligero y una o varias personas pueden realizar esta acción. Esto conlleva a sobresfuerzos en el operario durante la acción de carga, uso innecesario de tiempo y recurso humano. Por otro lado, los dispositivos de carga usados actualmente ocupan espacios considerables. Por ello, se propuso el diseño de un sistema mecatrónico con tres grados de libertad basada en cables y controlada por dispositivo móvil: GM-LK. Este sistema es capaz de mover una carga máxima de 50 kg a lo largo de un área flexible, previamente determinada por el operario, de hasta 16 m2; el movimiento de la carga será controlada por el usuario a través de una interfaz gráfica desarrollada para tablets o smartphones. La interfaz mostrará la disposición de los elementos del sistema, distribuidos en el área útil de carga, de modo que el usuario se oriente, es decir, tenga una visión general del espacio de trabajo para decidir la posición final del objeto. El sistema consiste en 4 soportes telescópicos que ejercen presión sobre el piso y el techo para mantenerlos erguidos y estáticos durante su funcionamiento. Dichos soportes se unen mediante cuatro cuerdas que coinciden en el manipulador, el cual se encarga de sujetar y desplazar la carga en las tres direcciones del plano cartesiano dentro del área efectiva. Esta propuesta puede ser instalada en ambientes con un techo de 3m de altura como máximo. El peso de cada soporte es de 9 kg y sus dimensiones de traslado son de 0.18 m x 0.18 m x 1.3 m.

El presente trabajo de tesis tiene como principal objetivo desarrollar el algoritmo de control de un robot móvil, el cual se desplazará por una planta industrial en busca de fallas en equipos críticos como son los motores y las bombas. Los motores y las bombas son componentes básicos y fundamentales para los procesos industriales, por lo tanto, es importante mantenerlos en óptimas condiciones con el fin de evitar paradas imprevistas, sobrecostos, y pérdidas de calidad y eficiencia del proceso. En muchos casos, los trabajos de mantenimiento implican medir la vibración de los equipos en lugares confinados o de difícil acceso y debido a que, en la actualidad, se debe velar por la seguridad y bienestar del personal, se propone utilizar un robot móvil para esta tarea. Por lo tanto, se propone diseñar e implementar un sistema de diagnóstico de fallas utilizando mediciones de vibración en conjunto con técnicas de Inteligencia Artificial para un robot móvil. Para lograr el objetivo propuesto, primero se estudian los componentes industriales de interés, resaltando las fallas más comunes y la normativa correspondiente para la clasificación de su condición. Seguidamente, se presentan las estrategias de mantenimiento existentes para su evaluación, resaltando las ventajas y desventajas de cada una, y se introducen los robots móviles como alternativa, teniendo como ejemplos casos reales en donde estos son importantes para realizar trabajos de búsqueda y rescate, en condiciones inaccesibles y peligrosas para las personas. Luego se presentan los algoritmos utilizados en el análisis vibracional, resaltando la Transformada de Hilbert Huang, la cual descompone las señales en Funciones de Modo Intrínseco, señales ortogonales entre sí, que describirán la vibración en función del tiempo y la frecuencia. Las Funciones de Modo Intrínseco serán las entradas a nuestra Red Neuronal Convolucional, una metodología de Aprendizaje Profundo e Inteligencia Artificial para entrenar un modelo que nos ayudará a diagnosticar el tipo de falla. Posteriormente, se proponen los algoritmos a implementar con Python, Keras y TensorFlow y se ponen a prueba con la base de datos de mediciones de vibración MAFAULDA. Finalmente se presentan los parámetros del diseño del robot móvil mencionando el hardware a utilizar y la metodología de medición, y se realiza una comparación de tiempos de procesamiento con una PC para pruebas y la NVIDIA Jetson Nano. / Tesis

Los sistemas teleoperados siguen siendo un campo de investigación de vigente importancia en el mundo. Cuentan con diversas áreas de aplicación y por ello continuamente se desarrollan nuevos algoritmos de control con los que mejorar las prestaciones de telepresencia y estabilidad del sistema en conjunto. Sin embargo, existe la necesidad de probar la eficacia de esos algoritmos en entornos reales aparte de los simulados. La Pontificia Universidad Católica del Perú es una de las instituciones académicas que realiza investigaciones de ese tipo. Específicamente, en sus laboratorios se está desarrollando un algoritmo de teleoperación bilateral basado en la convergencia de estados para manipuladores en entorno submarino. Por lo tanto, en el presente trabajo de investigación se detallarán los lineamientos para el diseño de una plataforma teleoperada donde realizar las pruebas en entorno terrestre del referido nuevo algoritmo o de algún otro basado en la convergencia de estados.

Actualmente, los sistemas de monitoreo remoto son implementados por aquellas empresas que necesitan conocer el estado y funcionamiento de sus equipos, se encuentran en zonas alejadas o en lugares de difícil acceso con el fin de desarrollar acciones preventivas frente a problemas futuros. En particular, una mini central hidroeléctrica, es una instalación en zona alejada donde la energía del flujo de los ríos es transformada en energía eléctrica a través de distintos procesos. Con el fin de asegurar el buen funcionamiento de sus equipos y la calidad de su servicio de generación, es necesario el monitoreo constante de los estos parámetros: voltaje, corriente, frecuencia, potencia y nivel de caudal. Por la lejanía de la instalación se sugiere un enlace vía la red de telefonía celular. El objetivo de esta tesis es el diseño y la implementación de un sistema de monitoreo de parámetros eléctricos y fluvial para una mini central hidroeléctrica, empleando la tecnología GSM. La visualización de estos parámetros permitirá tomar acciones preventivas a problemas futuros o acciones correctivas frente a problemas actuales. Luego de implementar el sistema de monitoreo para la mini central hidroeléctrica de Santa Leonor se observó el cumplimiento de los objetivos iniciales tales como el envío de datos en tiempo real, la visualización interactiva de las gráficas en la página web o en la App del celular, así como los mensajes de alerta frente a cortes o reconexiones en la central. Finalmente se concluye que el sistema de monitoreo basado en la tecnología GSM es una opción viable y económica frente a otras tecnologías para la supervisión remota de datos.

Actualmente, la inseguridad ciudadana se ha convertido en uno de los problemas que más afecta y preocupa a los ciudadanos de Lima y Callao. Por ello, este proyecto de tesis plantea la implementación de un sistema de seguridad, basado en tecnologías de la información y comunicaciones, para el monitoreo y control remoto de las viviendas en Lima Metropolitana. Este sistema se caracterizará por su capacidad de respuesta en tiempo real y por intercambiar mensajes a través de Internet. La tesis ha sido desarrollada en seis capítulos. En primer lugar, en el Capítulo 1, se presentará información estadística que permite describir la problemática de inseguridad ciudadana que se vive en Lima Metropolitana. Además, se plantearán la hipótesis y los objetivos generales del proyecto. En segundo lugar, en el Capítulo 2, se desarrollarán los conceptos teóricos relacionados al proyecto y se presentará información sobre el estado del arte y la industria. Además, se incluirá una sección en donde se explican los criterios utilizados para seleccionar la tecnología con la que se desarrollará la solución. En tercer lugar, en el Capítulo 3, se explicarán los criterios de diseño y se presentarán los aspectos relacionados con la implementación del proyecto. En cuarto lugar, en el Capítulo 4, se describirá el escenario de pruebas que fue ejecutado para verificar el funcionamiento del sistema implementado. Además, se realizó un análisis de riesgo informático para detectar vulnerabilidades del sistema y plantear algunos controles correctivos. En quinto lugar, en el Capítulo 5, se presenta un plan de negocios que permite demostrar la factibilidad comercial de la solución. Finalmente, en el último capítulo, se presentarán las conclusiones respectivas que permiten demostrar la hipótesis planteada. / Tesis