La leña es una fuente de energía empleada frecuentemente en zonas rurales o en lugares de escasos recursos. En el departamento de Ancash se obtiene leña a partir de los árboles de eucalipto debido a su abundancia y rápido crecimiento. Dentro de los procesos que involucra la elaboración de leña, el astillado, el cual consiste en realizar un corte longitudinal al tronco seccionado de manera que exponen las fibras, es el proceso que presenta las mayores dificultades puesto que, para llevarlos a cabo, se utilizan hachas manuales que requieren de un gran esfuerzo físico y además de un tiempo considerable, lo que puede perjudicar a los trabajadores. Es por esto que en el presente trabajo se diseñó una máquina hidráulica astilladora de troncos de eucalipto en el departamento de Ancash para acelerar dicho corte. Esta máquina procesa troncos cortados en tramos de 50 cm de longitud y diámetros variables entre 20 y 30 cm para obtener 4 partes simétricas las cuales serán utilizadas como leña. El proyecto inició con la elaboración del estado del arte, el cual incluye como parámetro la fuerza necesaria para poder cortar el tronco para la cual se tuvo que realizar ensayos de corte variando las condiciones. El resultado del ensayo fue una fuerza mínima de 30000 N con una cuchilla de ángulo de 30° con poca influencia en el rango de diámetros. Luego, se elaboró la lista de exigencias en conjunto con representantes de los trabajadores de la zona. En base a la producción actual, se estimó la capacidad de la máquina astilladora a 450 troncos por día como mínimo. Posteriormente se elaboró la estructura de funciones y la matriz morfológica a partir de las cuales se diseñaron los conceptos de solución y finalmente el proyecto preliminar óptimo. Una vez logrado este paso, se procedió a calcular y a dimensionar las piezas y equipos que involucra la máquina. Finalmente, se elaboraron los planos de despiece y ensamble, así como la lista de costos. El resultado del proyecto fue una máquina astilladora la cual impulsa troncos con un cilindro hidráulico contra una cuchilla y que además cuenta con un sistema de alimentación de tronco. El elemento de corte tiene una forma de cruz y puede regular su altura de manera que el corte sea de cuatro partes simétricas con una capacidad mínima de 450 troncos de 50 cm de longitud. El costo total de la máquina asciende a USD 15715. / Tesis

El movimiento de objetos con gran tamaño o peso es una acción que se encuentra presente en la construcción, minería, industria maderera, trasbordadores espaciales, en la extracción de hidrocarburos, entre otros rubros. Esta acción no sería posible solo con fuerza humana, sino también con el apoyo de mecanismos hidráulicos. Los elementos principales de un mecanismo hidráulico son el pistón o actuador y el cilindro. El primero es quien se encarga de transmitir la fuerza proveniente de la presión ejercida dentro del cilindro hidráulico. Se representa el diseño de un módulo oleohidráulico de laboratorio que permita al usuario estudiar a la oeohidráulica a fin de buscar mayor eficiencia en los distintos procesos industriales. Como mayor durabilidad de los equipos, precisión, velocidad y seguridad. El sistema oleohidráulico consiste en un cilindro hidráulico cuyo pistón se encarga de desplazar una carga compuesta por pesas de metal hasta la posición ingresada por el usuario. Esta posición es verificada mediante un sensor de proximidad El sistema cuenta con dos tipos de sensores los cuales son los encargados de registrar datos en tiempo real. El recorrido del pistón se mide por medio de un sensor ultrasónico ubicado cerca del cilindro y en el mismo plano que el de la base del pistón. La temperatura se mide gracias a un sensor PT100 instalado dentro del tanque hidráulico en contacto directo con el aceite. El ensayo de laboratorio es automatizado y controlado por el software LABVIEW y por el microcontrolador ARDUINO UNO; ambos trabajan en conjunto. A través del software se pueden ingresar valores como el recorrido deseado y las constantes del control PID (Kp, Ki y Kd). El software gobernará el funcionamiento del ensayo haciendo que las electroválvulas hidráulicas de 24VDC se activen o desactiven. Así como también lo hará el intercambiador de calor si la temperatura en el tanque llega a los 80 grados Celsius con el fin de evitar cambios en la viscosidad, lo cual podría traer consigo problemas en el sistema. El costo aproximado del módulo oleohidráulico es de S/.12,000.00. Siendo los conceptos más elevados la adquisición de los componentes mecánicos y el diseño del sistema oleohidráulico.

La presente tesis está orientada a la rama del diseño en Ingeniería Mecánica. Se identificó la necesidad de mejorar la producción de adobe en las diferentes zonas altoandinas del Perú. Actualmente con métodos tradicionales se logra producir en el mejor de los casos 250 adobes diarios, demandando además un excesivo esfuerzo de los productores. A raíz de este déficit en la producción se diseñó de una mini planta móvil para la fabricación de adobes con una capacidad de 100 adobes por hora que además ayude a disminuir el esfuerzo humano. La máquina adobera posee unas dimensiones de 1.5 metros de ancho, 2.36 metros de alto y un largo de 2.28 metros. La máquina funciona aprovechando el principio de la energía hidráulica para ejercer una presión de 12.5 kg/cm2 sobre el barro premezclado para que este pueda adoptar las dimensiones finales deseadas de 400 x 200 x 150 milímetros. Para determinar la presión necesaria que se necesita ejercer sobre el adobe, se realizaron diferentes ensayos de compresión y humedecimiento de tierra. Estos ensayos se realizaron a diferentes presiones desde los 5 kg/cm2 hasta los 20 kg/cm2, concluyendo posteriormente que la presión adecuada para la fabricación de adobes era 12 kg/cm2. La unidad hidráulica es accionada por un motor de combustión interna de 15 HP, que usa como fuente de combustión gasolina de 90 octanos, cuya potencia está sobredimensionada en un 30% aproximadamente. El sobredimensionamiento del motor responde a la pérdida de eficiencia que sufren los motores cuando se trabaja en zonas con alturas superiores a los 3000 metros sobre el nivel del mar. La máquina se encuentra diseñada principalmente en acero, por lo que se recomienda el uso de pintura anticorrosiva para su protección de la humedad del barro con el que trabajará y de las constantes precipitaciones que se producen en la zona andina. Adicionalmente dentro del cuerpo y los anexos de la presente tesis se encontrará la información necesaria para corroborar el desarrollo de esta, así como la descripción del proceso de selección de la tierra, proceso de preparación del adobe y los ensayos necesarios para verificar si el adobe producido es de buena calidad.

El presente trabajo consistió en explorar y encontrar una opción energéticamente y económicamente más eficiente que el proceso de destilación simple para la producción de agua ultra pura en el laboratorio de manufactura de la PUCP. La opción alternativa elegida fue una máquina de ósmosis inversa y deionización de agua suministrada por la red de agua potable. Esta tesis desarrolló el diseño mecánico de una máquina que utilice los procesos de purificación del agua mediante una membrana de ósmosis inversa y cartuchos de resina iónica, la selección de componentes, la elaboración de los planos necesarios y la estimación de los costos de fabricación, armado y funcionamiento de la máquina. Para realizar el diseño, primero se definió el caudal y calidad de agua requeridas por el laboratorio y también la calidad y propiedades físicas del agua suministrada por la red. Con esos datos, se procedió a seleccionar una membrana de ósmosis inversa que pudiera producir dicho caudal con una alta tasa de purificación del agua. El siguiente paso fue aplicar la teoría de mecánica de fluidos para calcular las pérdidas de energía del fluido en tuberías y accesorios para el caudal requerido. Una vez conocido el caudal necesario y las pérdidas en el sistema, se procedió a seleccionar una bomba que pudiera cumplir con los requerimientos necesarios de presión y caudal, y que también use la energía eléctrica y el agua potable con la mayor eficiencia posible. A continuación, se aplicaron conceptos químicos de soluciones iónicas, para calcular la vida útil y la composición necesaria de una cama de resina desionizadora mixta que produjera agua ultra pura con un pH neutro, a partir de la composición aproximada del agua producida por la ósmosis inversa. Una vez dimensionados y seleccionados los componentes, se procedió a desarrollar los planos y calcular los costos de adquisición, armado y operación de la máquina. La bomba seleccionada fue una bomba de desplazamiento positivo tipo diafragma y la membrana de ósmosis inversa una membrana en espiral de poliamidas. El costo total de adquisición de componentes, diseño y ensamblaje asciende a S/.6500.

La leña es una fuente de energía empleada frecuentemente en zonas rurales o en lugares de escasos recursos. En el departamento de Ancash se obtiene leña a partir de los árboles de eucalipto debido a su abundancia y rápido crecimiento. Dentro de los procesos que involucra la elaboración de leña, el astillado, el cual consiste en realizar un corte longitudinal al tronco seccionado de manera que exponen las fibras, es el proceso que presenta las mayores dificultades puesto que, para llevarlos a cabo, se utilizan hachas manuales que requieren de un gran esfuerzo físico y además de un tiempo considerable, lo que puede perjudicar a los trabajadores. Es por esto que en el presente trabajo se diseñó una máquina hidráulica astilladora de troncos de eucalipto en el departamento de Ancash para acelerar dicho corte. Esta máquina procesa troncos cortados en tramos de 50 cm de longitud y diámetros variables entre 20 y 30 cm para obtener 4 partes simétricas las cuales serán utilizadas como leña. El proyecto inició con la elaboración del estado del arte, el cual incluye como parámetro la fuerza necesaria para poder cortar el tronco para la cual se tuvo que realizar ensayos de corte variando las condiciones. El resultado del ensayo fue una fuerza mínima de 30000 N con una cuchilla de ángulo de 30° con poca influencia en el rango de diámetros. Luego, se elaboró la lista de exigencias en conjunto con representantes de los trabajadores de la zona. En base a la producción actual, se estimó la capacidad de la máquina astilladora a 450 troncos por día como mínimo. Posteriormente se elaboró la estructura de funciones y la matriz morfológica a partir de las cuales se diseñaron los conceptos de solución y finalmente el proyecto preliminar óptimo. Una vez logrado este paso, se procedió a calcular y a dimensionar las piezas y equipos que involucra la máquina. Finalmente, se elaboraron los planos de despiece y ensamble, así como la lista de costos. El resultado del proyecto fue una máquina astilladora la cual impulsa troncos con un cilindro hidráulico contra una cuchilla y que además cuenta con un sistema de alimentación de tronco. El elemento de corte tiene una forma de cruz y puede regular su altura de manera que el corte sea de cuatro partes simétricas con una capacidad mínima de 450 troncos de 50 cm de longitud. El costo total de la máquina asciende a USD 15715.