Resuelve el problema Guillotine Cutting Stock Problem with Demand on Varied Stock (GCSP-DVS) a través de un algoritmo FFD-Eficiente variado (FFD-E 2DGV). Además, demuestra la capacidad del algoritmo propuesto para incidir en el ahorro significativo a través del reúso de materia prima reciclable para el proceso industrial de corte bidimensional. Asimismo, compendia los resultados del algoritmo propuesto aplicado al GCSP-DVS y los resultados comparativos entre el FFD y el FFD-E aplicado al GCSP-D; generando un banco inédito para instancias de cortes 2 dimensiones de tipo guillotina sobre stock de tamaño variado y otra de demostraciones numéricas comparativas del FFD-E respecto al FFD, respectivamente. Finalmente, implementa un sistema computacional parametrizable que ejecute el algoritmo propuesto y arroje reportes de solución del citado problema GCSP con demanda sobre stock variado (GCSP-DVS).

Publicación a texto completo no autorizada por el autor. / Propone y describe la existencia de un método basado en el concepto estadístico de correlación de Pearson que compara dos tipos de muestra uno almacenado en memoria flash, que consideramos bueno y verdadero y el otro un valor medido, que se compararan usando la correlación para determinar si el billete medido es casi igual que la muestra del billete patrón previamente almacenado en la eeprom (memoria de almacenamiento no volátil). De lo contrario se considera falso o que no es parte de los billetes patrones almacenados. Los sensores que permiten la captura de datos de los billetes son diodos en la banda de infrarrojos (940 nanómetros). Ocho parejas de emisores receptores que capturan la luz que atraviesa el billete en una escala de 10 bits (de 0 a 1023). Estos datos se almacenan en áreas de memorias separadas tanto para la muestra patrón previamente almacenada como para la muestra medida que se quiere determinar si es verdadera o falsa. El valor de la correlación de estas mediciones está entre los valores -1 y +1. En nuestro caso, para valores mayores a 0.9 se considera que el billete es verdadero y la denominación corresponderá con el valor más alto desde 0.9 o superior. Si el valor es menor que 0.9 el billete es rechazado como falso o que no corresponde con los billetes patrones almacenados que en este caso son billetes de circulación nacional de 10, 20, 50 y 100 soles. Se presenta el desarrollo de un prototipo práctico que funcione y que permita en el futuro un producto comercial cuyo costo sea menor a los 85 dólares para que pueda ser usado por comerciantes y tiendas pequeñas sin la pérdida de calidad y precisión que requieren este tipo de aparatos detectores de billetes falsos. / Tesis

En este trabajo de investigación se aborda la problemática que enfrentan los pequeños productores de maíz amiláceo en la serranía peruana, dada la baja rentabilidad de sus cosechas. Los procesos tales como el desgrane, limpieza y clasificación, hacen uso de mano de obra subempleada en procedimientos repetitivos, de desgate y poco ergonómicos. Asimismo, la carencia de oferta en el Perú de maquinaria especializada para este tipo de grano, desfavorece la tecnificación de esta actividad para los pequeños y medianos productores. En ese sentido, se propone el diseño de una máquina que pueda desgranar mazorcas de maíz, limpiar y clasificar los granos por tamaño y estado de conservación. Esto último con el objetivo de estandarizar el producto final y hacer competitiva su oferta, facilitando su ingreso a nuevos mercados tal como el retail. Para el desarrollo de esta investigación, se emplea la metodología del diseño mecatrónico de la Asociación de Ingenieros Alemanes VDI, la cual inicia con la elaboración de una lista de requerimientos, a partir del levantamiento de información sobre la realidad de esta actividad en las zonas alto andinas del Perú, y la identificación de características de maquinaria empleada en procesos similares; con esta lista se procede a definir las funciones que debe cumplir la máquina y finalmente se emplean herramientas de análisis, tales como la matriz morfológica y la evaluación técnico económica, que permiten la identificación de conceptos de solución, y la selección del concepto óptimo respectivamente. Este concepto de solución óptimo, que cuenta con una tolva de ingreso, un mecanismo de desgrane por rodillo, una zaranda vibratoria para clasificación por tamaño y un sistema de visión para la clasificación por estado de conservación, logra alcanzar los objetivos planteados que dan solución a la problemática; y su controlador, basado en una minicomputadora “Raspberry Pi” junto a un acelerador de hardware Google Coral, permiten gobernar el funcionamiento de todo el sistema.

Esta tesis tuvo como objetivo lograr la automatización del modelamiento geométrico y de la generación de planos de engranajes cilíndricos de ejes paralelos y dentado exterior con aplicación en cajas reductoras de media y alta potencia. Para ello fue necesario realizar una tipificación de los engranajes objeto de estudio siguiendo recomendaciones geométricas recogidas de la bibliografía de diversos autores, especializados en el tema de diseño de elementos de máquinas. Luego se definieron los parámetros que definen la geometría del engranaje y las relaciones con los parámetros que se obtienen de los cálculos de comprobación. A continuación, con la información obtenida hasta este punto se crearon cuatro modelos paramétricos tridimensionales que son capaces de representar las diferentes tipificaciones definidas anteriormente. Seguidamente se recopiló la información necesaria para completar los datos que requiere un plano de fabricación de un engrane, creándose también cuatro plantillas de planos. Finalmente, se desarrolló e implementó un algoritmo que permite automatizar la obtención de los modelos 3D y la generación de los planos de fabricación. Se decidió realizar esta tarea en la plataforma de Visual Basic for Applications (VBA) del software comercial de diseño asistido por computadora Autodesk Inventor. El programa desarrollado comprende tareas como el dimensionamiento de los engranajes a partir de los datos de entrada introducidos por el usuario de una transmisión verificada, la selección de la escala más adecuada para el plano, la modificación de las vistas del engrane, la realización del acotado dimensional, la indicación de tolerancias y el llenado de los bloques de datos de la pieza, entre otros. La herramienta obtenida como resultado de este trabajo fue utilizada en tres ejemplos de aplicación de manera satisfactoria. / Tesis

Este documento de tesis tiene el propósito de describir una metodología para obtener nubes de puntos que representen a superficies (o parches de geometría compleja) de piezas mecánicas que pueden ser replicadas en la industria. Estos puntos se obtuvieron utilizando el método de interpolación superficial B-Spline que deben cumplir un margen de error conocido y controlado de acuerdo a las tolerancias de fabricación utilizados en estos procesos de fabricación. En primer lugar en este documento se describió los antecedentes y estudios previos respecto a este tema a desarrollar; los problemas presentes en la fabricación de réplicas de piezas mecánicas y la propuesta solución que establece esta metodología de investigación para solucionarlos a través de una hipótesis dada. A continuación se realizó una descripción de los diversos conceptos teóricos necesarios para poder interpolar con este tipo de superficie (curvas paramétricas, curvas Spline, superficie de Bézier, superficie B-Spline, etc.) y las tecnologías utilizadas en el proceso de digitalización especialmente si se digitalizó en una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC). Después se describió las dos etapas para desarrollar esta metodología de investigación a partir de una hipótesis planteada. También se explicó cómo se realizó la validación este método a través de la definición del margen de error matemático aplicado en casos teóricos y en superficies de dos moldes mecánicos. Con este método de trabajo que he propuesto planteo optimizar el proceso de fabricación de réplicas de piezas mecánicas que contengan superficies básicas geométricas y superficies complejas. Enseguida se analizó superficies de modelos básicos geométricos con definición matemática conocida (esfera, cono y cilindro), muy comunes en piezas mecánicas industriales. Se calculó ciertos puntos de control1 representativos de la superficie siguiendo sus directrices (estos puntos tuvieron una relación directa con las direcciones de digitalización de los mismos).Luego se realizó la interpolación superficial B-Spline con el programa en MATLAB2 teniendo en cuenta los grados de libertad de este tipo de superficies. Después se estimó el error matemático utilizando el programa MATLAB a partir del concepto de traslación y rotación de ejes coordenados o de ejes locales. Este error se calculó con las distancias verticales en este sistema local desde los puntos interpolados con respecto a los puntos que pertenecen a la superficie de referencia. Posteriormente se seleccionó la nube de puntos que no exceda un margen de error admisible por lo que fue exportado a un programa CAD3 – CAM4 logrando obtener un molde que contenga esta superficie. Finalmente se realizó la simulación de fabricación de este molde en una máquina de control numérico CNC5. Al finalizar esta primera etapa de este método de investigación se comprobó que es tipo de superficies B-Spline es adecuado para replicar superficies de piezas mecánicas no sólo en superficies básicas sino que estás convertidas en parches pueden representar a superficies más complejas como se va a ver más adelante. Luego se analizó las superficies de dos componentes mecánicos para obtener las réplicas de estas superficies a través de una nube de puntos. Se digitalizó los puntos representativos o de control en estas piezas mecánicas de acuerdo a direcciones compatible con el método de interpolación; obteniendo la información de un palpador de contacto que se encuentra en una Máquina de Medición por Coordenadas. También se interpoló la nube puntos utilizando superficies B-Spline. Como en los casos anteriores se determinó el error matemático, obteniendo la nube de puntos definitivos, que con la ayuda de una interfaz gráfica CAD-CAM se determinaron los moldes respectivos que fueron finalmente simulados en su manufactura con una máquina CNC. Al finalizar esta segunda etapa se validó esta metodología de trabajo que se puede aplicar en el proceso de manufactura de réplicas de superficies de piezas mecánicas. Finalmente a través de las conclusiones y recomendaciones de este documento se planteó la necesidad de aportar este método de trabajo de investigación para estos procesos de fabricación muy útiles en la industria. Además les va servir de aporte a los alumnos de pregrado y maestría de la especialidad de Ingeniería Mecánica para que los que deseen sigan investigando la aplicación de estas superficies en la industria. / Tesis

El presente trabajo busca desarrollar un análisis técnico-económico de la ampliación de un sistema de bombeo existente de dos etapas en el interior de una mina subterránea, y así determinar la viabilidad y factibilidad del proyecto. La Compañía Minera planea ampliar sus operaciones, y a medida que vaya profundizando, el caudal de agua subterránea será mayor, así como que sus dificultades para ser tratada, por lo que un proyecto de ampliación es necesario. Para cumplir con el objetivo de la tesis, se determinó los parámetros de diseño del sistema de bombeo existente, también se analizó las condiciones hidrogeológicas de la mina, de la misma manera se realizó una simulación técnica. Se determinó que era necesario una bomba de 500 HP que pueda realizar una carga dinámica de 75 metros, para lo cual se seleccionó la Goulds Pump 3316 en el tamaño 6 x 8 -17, n = 1750 rpm. Finalmente, se realizó una evaluación de la factibilidad económica del diseño de ampliación hacia un sistema de bombeo de tres etapas con bombas sedimentarias para su implementación. Se determinó un CAPEX del sistema de bombeo aproximado de US$ 13,571,442; y un OPEX de 0.299 US$/m3. Asimismo, en base al VPT estimado del mineral, al reporte de reservas, al CAPEX del sistema de bombeo y de otros proyectos, se estimó un VNA de la mina de US$ 65, 562, 057 y un TIR del 18.10%.

Esta tesis tuvo como objetivo lograr la automatización del modelamiento geométrico y de la generación de planos de engranajes cilíndricos de ejes paralelos y dentado exterior con aplicación en cajas reductoras de media y alta potencia. Para ello fue necesario realizar una tipificación de los engranajes objeto de estudio siguiendo recomendaciones geométricas recogidas de la bibliografía de diversos autores, especializados en el tema de diseño de elementos de máquinas. Luego se definieron los parámetros que definen la geometría del engranaje y las relaciones con los parámetros que se obtienen de los cálculos de comprobación. A continuación, con la información obtenida hasta este punto se crearon cuatro modelos paramétricos tridimensionales que son capaces de representar las diferentes tipificaciones definidas anteriormente. Seguidamente se recopiló la información necesaria para completar los datos que requiere un plano de fabricación de un engrane, creándose también cuatro plantillas de planos. Finalmente, se desarrolló e implementó un algoritmo que permite automatizar la obtención de los modelos 3D y la generación de los planos de fabricación. Se decidió realizar esta tarea en la plataforma de Visual Basic for Applications (VBA) del software comercial de diseño asistido por computadora Autodesk Inventor. El programa desarrollado comprende tareas como el dimensionamiento de los engranajes a partir de los datos de entrada introducidos por el usuario de una transmisión verificada, la selección de la escala más adecuada para el plano, la modificación de las vistas del engrane, la realización del acotado dimensional, la indicación de tolerancias y el llenado de los bloques de datos de la pieza, entre otros. La herramienta obtenida como resultado de este trabajo fue utilizada en tres ejemplos de aplicación de manera satisfactoria.

El objetivo del presente estudio es desarrollar una herramienta que permita agilizar y generalizar el proceso de diseño mecánico de un componente específico teniendo en consideración que la etapa de diseño es una de las más importantes dentro del proceso productivo de una pieza, pues es en donde se pueden generar los mayores ahorros económicos a través de las cualidades del producto (ergonomía, peso, volumen, calidad, etc.). En ese sentido, encontrar una manera de desarrollar dicho proceso de forma personalizada y con la capacidad de adaptarlo a las condiciones de trabajo de la empresa que busca utilizarlo, mejorará su desempeño. Para poder lograr implementar esta herramienta se tuvo que vincular tres conceptos: el diseño mecánico propiamente dicho, que son las definiciones técnicas, fórmulas paramétricas y criterios mecánicos que se utilizan al momento de diseñar un elemento mecánico; la ingeniería del conocimiento, que es la rama de la ingeniería que nos dará los conceptos básicos de cómo extraer la información plasmada dentro de un proceso y trasladarla a un flujo de trabajo; y finalmente, los algoritmos bio inspirados, específicamente, el algoritmo genético, que es el que optimizará el proceso de diseño tomando como base los datos de entrada que se captarán previamente. / The objective of this study is to develop a tool that allows to streamline and generalize the mechanical design process of a specific component, taking into consideration that the design stage is one of the most important within the production process of a piece, because that is where they can be generated the greatest economic savings through the qualities of the product (ergonomics, weight, volume, quality, etc.). In that sense, finding a way to develop this process in a personalized way and with the ability to adapt it to the working conditions of the company that seeks to use it, will improve its performance. In order to be able to implement this tool, three concepts had to be linked: the mechanical design itself, which are the technical definitions, parametric formulas and mechanical criteria that are used when designing a mechanical element; knowledge engineering, which is the branch of engineering that will give us the basic concepts of how to extract the information embodied within a process and transfer it to a workflow; and finally, the bio-inspired algorithms, specifically, the genetic algorithm, which is the one that will optimize the design process based on the input data that will be previously captured.

Este documento de tesis tiene el propósito de describir una metodología para obtener nubes de puntos que representen a superficies (o parches de geometría compleja) de piezas mecánicas que pueden ser replicadas en la industria. Estos puntos se obtuvieron utilizando el método de interpolación superficial B-Spline que deben cumplir un margen de error conocido y controlado de acuerdo a las tolerancias de fabricación utilizados en estos procesos de fabricación. En primer lugar en este documento se describió los antecedentes y estudios previos respecto a este tema a desarrollar; los problemas presentes en la fabricación de réplicas de piezas mecánicas y la propuesta solución que establece esta metodología de investigación para solucionarlos a través de una hipótesis dada. A continuación se realizó una descripción de los diversos conceptos teóricos necesarios para poder interpolar con este tipo de superficie (curvas paramétricas, curvas Spline, superficie de Bézier, superficie B-Spline, etc.) y las tecnologías utilizadas en el proceso de digitalización especialmente si se digitalizó en una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC). Después se describió las dos etapas para desarrollar esta metodología de investigación a partir de una hipótesis planteada. También se explicó cómo se realizó la validación este método a través de la definición del margen de error matemático aplicado en casos teóricos y en superficies de dos moldes mecánicos. Con este método de trabajo que he propuesto planteo optimizar el proceso de fabricación de réplicas de piezas mecánicas que contengan superficies básicas geométricas y superficies complejas. Enseguida se analizó superficies de modelos básicos geométricos con definición matemática conocida (esfera, cono y cilindro), muy comunes en piezas mecánicas industriales. Se calculó ciertos puntos de control1 representativos de la superficie siguiendo sus directrices (estos puntos tuvieron una relación directa con las direcciones de digitalización de los mismos).Luego se realizó la interpolación superficial B-Spline con el programa en MATLAB2 teniendo en cuenta los grados de libertad de este tipo de superficies. Después se estimó el error matemático utilizando el programa MATLAB a partir del concepto de traslación y rotación de ejes coordenados o de ejes locales. Este error se calculó con las distancias verticales en este sistema local desde los puntos interpolados con respecto a los puntos que pertenecen a la superficie de referencia. Posteriormente se seleccionó la nube de puntos que no exceda un margen de error admisible por lo que fue exportado a un programa CAD3 – CAM4 logrando obtener un molde que contenga esta superficie. Finalmente se realizó la simulación de fabricación de este molde en una máquina de control numérico CNC5. Al finalizar esta primera etapa de este método de investigación se comprobó que es tipo de superficies B-Spline es adecuado para replicar superficies de piezas mecánicas no sólo en superficies básicas sino que estás convertidas en parches pueden representar a superficies más complejas como se va a ver más adelante. Luego se analizó las superficies de dos componentes mecánicos para obtener las réplicas de estas superficies a través de una nube de puntos. Se digitalizó los puntos representativos o de control en estas piezas mecánicas de acuerdo a direcciones compatible con el método de interpolación; obteniendo la información de un palpador de contacto que se encuentra en una Máquina de Medición por Coordenadas. También se interpoló la nube puntos utilizando superficies B-Spline. Como en los casos anteriores se determinó el error matemático, obteniendo la nube de puntos definitivos, que con la ayuda de una interfaz gráfica CAD-CAM se determinaron los moldes respectivos que fueron finalmente simulados en su manufactura con una máquina CNC. Al finalizar esta segunda etapa se validó esta metodología de trabajo que se puede aplicar en el proceso de manufactura de réplicas de superficies de piezas mecánicas. Finalmente a través de las conclusiones y recomendaciones de este documento se planteó la necesidad de aportar este método de trabajo de investigación para estos procesos de fabricación muy útiles en la industria. Además les va servir de aporte a los alumnos de pregrado y maestría de la especialidad de Ingeniería Mecánica para que los que deseen sigan investigando la aplicación de estas superficies en la industria. / Tesis