El presente trabajo de investigación desenvuelve una propuesta de comercialización de repuestos alternativos para maquinaria de construcción con características diferenciadas en términos de diseño y fabricación del producto dentro del segmento del mercado alternativo; brindando piezas mecánicas de encaje perfecto para maquinaria, esto se traduce sustancialmente en la mejora del rendimiento de la maquinaria. En el ambiente de las medianas y pequeñas constructoras, los repuestos alternativos son requeridos cuando el equipo mecánico ha llegado a alcanzar las horas de trabajo dentro de la garantía original; y a partir de este punto en el tiempo de vida de la maquinaria se comienzan a analizar “eficiencia en costos”, originándose la posibilidad del uso del alternativo frente al original y para ello cobra importancia, accesibilidad, la inmediatez, la disponibilidad y precio del repuesto. El segmento de clientes objetivo se caracteriza por dueños de equipo de construcción del líder mundial en maquinaria pesada que operan en proyectos de pequeña o mediana envergadura, quienes hoy se encuentran tomando decisiones a corto plazo sobre la manera de cómo mantener sus equipos, ellos no buscan una reconstrucción completa de sus equipos con partes premium, ellos encuentran mayor valor en la prontitud de arreglar el equipo para volver a trabajar, estas decisiones a menudo están íntimamente relacionadas con presiones internas para atender el flujo de caja y metas mensuales de su negocio. Este segmento de clientes adquiere actualmente repuestos alternativos experimentando insatisfacción por la baja calidad de los productos existentes en el mercado peruano. Para este segmento, la propuesta ofrece el mayor rendimiento que se puede brindar al “Equipo Clásico” empleando piezas de encaje perfecto de gran fiabilidad y confiabilidad con una disponibilidad garantizada a través de una red de distribuidores que serán ubicados a nivel nacional y todo a un costo razonable por los repuestos alternativos. El mercado potencial está compuesto por todos los clientes que poseen equipos de la marca líder en maquinaria pesada clásico (antigüedad mayor a 10 años), que para un parque más de 1,500 equipos representan un potencial de mercado estimado mayor a 7 MM USD; de otro lado el mercado meta está compuesto por el 30% de los clientes del mercado potencial que se alcanzará el 3er año con una oportunidad estimada mayor a los 2MM USD. Los proveedores que operan en el mercado actual de partes y repuestos alternativos se encuentran atomizados y dispersos, en este contexto no existe una marca líder del segmento; esto representa una clara oportunidad para la compañía líder nacional en maquinaria pesada puesto que además del producto ofrecido, puede usar el respaldo que lo caracteriza para conseguir penetrar y posicionarse en el segmento a través del lanzamiento de repuestos ALOR. La inversión para puesta en marcha del negocio es de 800,000 USD, siendo que el financiamiento en deuda corresponde al 62.5%, el destino de las inversiones será en activo tangible relacionadas principalmente con la locación y preparación de las tiendas en los principales conglomerados de repuestos del país y el nivel de stock inicial. Se ha logrado demostrar que el negocio es rentable analizando sus principales indicadores y ello conlleva a que es perfectamente factible continuar con el proceso de expansión del negocio abriendo nuevos puntos de venta en el país; sin embargo; este análisis no forma parte del alcance del desarrollo del presente trabajo de investigación. Es así que para un escenario moderado de proyecciones del flujo de caja del negocio que considera una inflación del 2.5% y un crecimiento del 20% anual de las ventas; tenemos un periodo de retorno de la inversión de 5 años. En la evaluación financiera realizada, obtenemos un Valor Actual Neto de $ 576,184.00, además de una Taza Interna de Retorno del 18% que sobrepasa la tasa de descuento utilizad; lo que nos demuestra que el emprendimiento resulta rentable al superar los ingresos a sus egresos durante los siguientes 5 años futuros. / This research paper develops a proposal for the commercialization of alternative spare parts for heavy construction machinery with the characteristics of differentiation in terms of product design and manufacturing within the segment of the alternative market; providing perfect fit mechanical parts for machinery, this translates substantially into improving the performance of the machinery. In medium and small construction companies, alternative spare parts are required when machinery has reached the working hours within the original warranty; and from this point in the lifetime of the machinery medium and small construction companies begin to analyze "cost efficiency", leading the possibility of using the alternative spare parts against the genuine and for this it becomes important, accessibility, immediacy, availability and price of spare parts. The target customer segment is characterized by construction machinery owners of the world leader in heavy machinery operating on small or medium-sized projects, who are today making short-term decisions on how to keep their machinery, they don't seek a complete overhaul of their machinery with premium parts, they find greater value in the promptness of fixing the machinery to get back to work, these decisions are often closely related to pressures to meet cash flow and monthly business goals. This segment of customers currently acquires alternative spare parts experiencing dissatisfaction with the low quality of existing products in the Peruvian market. For this segment, the proposal offers the highest performance that can be provided to the "Classic Machinery" using perfect fit spare parts of great reliability with guaranteed availability through a network of distributors that will be located nationwide and all of this at a reasonable cost for alternative spare parts. The potential market is made up of all customers who own machinery from the leading brand in classic heavy machinery (older than 10 years), which for a park of more than1,500 equipment represents an estimated market potential greater than USD 7 MM; on the other hand the target market is made up of 30% of the potential market customers who will reach the 3rd year with an estimated opportunity greater than 2MM USD. The suppliers that operate in the current market of alternative spare parts are atomized and dispersed, in this context there is no leading brand in the segment; this represents a good opportunity for the national leader in heavy machinery company since in addition of the product offered, it can use the support that characterizes it to get penetrated and positions in the segment through the launch of ALOR spare parts. The investment for start-up of the business is 800,000 USD, with debt financing being 62.5%, the destination of the investments will be tangible assets related mainly to the location and preparation of the stores in the main conglomerates of country spare parts and initial stock level. It has been possible to demonstrate that the business is profitable by analyzing its main indicators and this means that it is perfectly feasible to continue the process of expanding the business by opening new points of sale in the country; however; this analysis is not part of the scope of the development of this research paper. Thus, for a moderate scenario of business cash flow projections that considers inflation of 2.5% and 20% annual sales growth; we have a 5-year return on investment period. In the financial evaluation, we obtain a Net Present Value of $576,184.00, which shows us that entrepreneurship is profitable by surpassing the income to its egress for the next 5 years. In addition, an Internal Rate of Return of 18% that exceeds the discount rate used. / Trabajo de investigación

Tesis

En la presente tesis se desarrolla el diseño mecánico del prototipo de un electrobisturí bipolar para el entrenamiento en disecciones endoscópicas de la submucosa gástrica alta en modelos ex-vivo de animales. El diseño propuesto se aplica en el trabajo de endoscopios que tengan un canal de instrumentos de 3.7 o 3.8 mm de diámetro y con capacidad de hacer trabajo de marcado, incisión y disección de manera lateral. En la primera etapa del proyecto se hizo un amplio estudio del estado de tecnología y de los fundamentos médicos necesarios con lo que se identificó las principales tecnologías usadas por los médicos, la manera actual de trabajo y las desventajas del procedimiento. Posteriormente se planteó una solución óptima que imita la forma de trabajo del procedimiento de cirugía endoscópica actual y con la cual los médicos están familiarizados. Seguidamente se hizo el cálculo de las distintas partes críticas del diseño, las cuales cumplen entre otras exigencias, que el cabezal y el cable resisten temperaturas de hasta 270 °C y son hechos solamente de materiales biocompatibles. En la última etapa se elaboraron los planos de ensamble y despiece de los componentes del diseño y finalmente se propuso los métodos de fabricación de todas las partes y su ensamblaje para poder estimar la inversión. El costo total de 3540.99 que es mucho mayor a un dispositivo comercial actual debido al costo de investigación y a que algunos métodos de fabricación son para prototipos.

El presente trabajo consiste en el diseño de un dispensador automático de pastillas, orientado principalmente a personas enfermas de la tercera edad que suelen tener problemas para recordar el momento y la dosis exacta de pastillas que deben tomar para cumplir con su tratamiento médico. El dispositivo permite almacenar pastillas en hasta 7 contenedores distintos e ingresar a través de una interfaz gráfica los horarios y dosis de cada una de ellas. El sistema alerta al usuario cuando llega el momento establecido para tomar las pastillas y además extrae las pastillas necesarias de cada contenedor, para luego colocarlas en un compartimento final desde donde el usuario puede recogerlas. En los siguientes capítulos se explicará el diseño del sistema mecatrónico planteado, haciendo énfasis en su funcionamiento y lógica de control. Además se mostrarán los planos mecánicos y eléctricos en los que se puede apreciar detalladamente el interior del sistema y cómo es posible realizar las funciones descritas manteniendo un diseño compacto (30 cm x 25 cm x 15 cm), de modo que se adecue a distintos espacios.

Este trabajo de investigación aborda el proceso crítico de clasificación de truchas. Actualmente, llevados a cabo de forma manual en la Laguna de Paucarcocha. Este trabajo busca reducir la mortandad y aumentar la eficiencia del proceso mediante el diseño conceptual de una máquina automatiza el proceso. Se sigue la metodología de diseño VDI. La selección del mejor diseño conceptual se realiza de entre tres propuestas.

El presente trabajo presenta el diseño de una máquina para extraer frutos de macadamia intactos con una capacidad de 100 kg de fruto por día considerando una jornada de trabajo de 8 horas. Se utilizó la metodología de diseño VDI 2221 para el desarrollo de todo el trabajo desde el planteamiento de los conceptos de solución hasta el desarrollo de los detalles del proyecto definitivo. En el primer capítulo, que lleva como título “Evaluación del problema”, se mencionan las propiedades mecánicas de la nuez de macadamia y se indican los resultados de un ensayo de compresión a una muestra de 150 nueces. También, se muestra la lista de exigencias del diseño, el estado de la tecnología y la estructura de funciones de la máquina. El segundo capítulo, denominado “Planteamiento de la Solución”, contiene la elaboración de los conceptos de solución y selección de concepto de solución óptimo. Se plantea, también, los proyectos preliminares y la selección del proyecto preliminar óptimo. El tercer capítulo comprende los procedimientos de cálculo de los componentes de la máquina y la selección de elementos normalizados. El cuarto capítulo incluye los planos del proyecto: plano de ensamble, planos de despiece y el esquema eléctrico. Además, da a conocer los costos aproximados de los elementos seleccionados, materia prima, fabricación, montaje y diseño. Como resultado se logró diseñar una máquina cuyo funcionamiento consiste en quebrar el cascarón de las nueces sin dañar el fruto mediante su compresión en dos rodillos de acero inoxidable. Previo a este proceso, la máquina se encarga de clasificar las nueces por tamaño y ubicarlas en la abertura de los rodillos correspondiente. El proceso de separación de la cáscara y el fruto no se contempla en el presente trabajo, se considera que ese proceso, para el nivel de producción que se requiere, puede hacerse manualmente. Un aspecto importante es que la máquina trabaja sólo con nueces cuyo tamaño se encuentre en el rango de 19 a 29 mmm que son las más comunes en el Perú. Las nueces más pequeñas no serán quebradas y muy escaso encontrar nueces de tamaño superior a 29 mm.

El presente documento comprende el desarrollo de una metodología para el dimensionamiento de un molino de martillos, las cuales tienen un potencial energético importante que debe ser aprovechada. Por un lado, se realiza una caracterización de los residuos agrícolas cañeros (RAC) con la finalidad de conocer las principales características del material a procesar. Por otro lado, se realiza el estado de arte de los principales equipos de molienda, principalmente, del molino de martillos; esto con la finalidad de conocer las ventajas y desventajas de cada tipo de molino y así compararlos con el molino de martillos. Asimismo, se analiza las principales tecnologías de los molinos martillos en la actualidad en base a investigaciones bibliográficas que exponen una comparación entre los molinos de martillos tradicionales con los de nueva tecnología, así como un estudio de materiales a triturar. Estas nuevas tecnologías incluyen información reciente y se aplica en el diseño de un molino de martillos. Finalmente, se desarrolla diagramas de flujo de la secuencia de cálculo para el dimensionamiento de los principales componentes mecánicos del molino de martillos, así como la propuesta para la metodología de ensayo para determinar las fuerzas de impacto sobre las hojas y con ello dimensionar los martillos del molino. Los principales componentes de un molino de martillos son: los martillos, disco porta-martillos, eje principal, perno de sujeción, disco de separación, carcaza del molino, motor eléctrico y la rejilla de filtro; sin embargo, en el presente documento se abarca solamente la metodología para el dimensionamiento de algunos componentes tales como los martillos, discos porta-martillos, perno de sujeción y eje principal debido a que estos son la base del principio de funcionamiento de un molino de martillos.

El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de aireación para un silo de arroz cáscara con capacidad de 490 toneladas ubicado en la provincia de Lambayeque, el cual responde al requerimiento de la Empresa MOLINERA VULCANO E.I.R.L. con el fin de reducir las pérdidas durante la etapa del almacenamiento y mejorar la calidad del producto final, por medio del principio de convección forzada directa de aire tratado. La primera parte incluyó el marco teórico respecto a las características más importantes del producto y los procesos seguidos por la empresa. Luego se determinó las condiciones de humedad y temperatura a las que se debía llevar al arroz cáscara y las condiciones que debía tener el aire tratado a inyectar para garantizar una buena conservación del arroz y un correcto pilado. Después, se alcanzó un diseño óptimo el cual consiste en un equipo de tratamiento de aire, 4 ventiladores centrífugos y ductos de transporte, de distribución y de extracción. Posteriormente, se realizaron 4 tipos de cálculo de pérdidas de presión. Primero, en los ductos flexibles se siguió el método recomendado por la Asociación Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y se aplicó un factor de corrección según la longitud real de los ductos. Luego, en los ductos de chapa zincada se siguió el mismo procedimiento inicial que en los ductos flexibles. El tercer tipo corresponde a la caída de presión en los ductos perforados, en donde se aplicó un modelo basado en las ecuaciones de conservación de momento y energía, y el método recomendado por ASHRAE para los tramos sin agujeros. Por último, para calcular la presión que requiere el aire para atravesar los granos se utilizó una expresión aprobada por la Asociación Americana de Ingenieros Agrónomos y Biólogos (ASABE). El proceso de aireación será en dos etapas con el fin de que el flujo requerido de inyección y presión estática sean menores y así reducir costos energéticos. Resultando así la necesidad de inyectar aire a 7950 m3/h y presión de 1600 Pa. Después se evaluó la distribución de temperatura y humedad que desarrolla el arroz durante el proceso. Como resultado se obtuvo que el arroz alcanza la temperatura de 19.87°C y humedad de grano de 13.54% al cabo de 64 horas efectivas de aireación, condiciones suficientes para un almacenamiento seguro del arroz de 20 a 140 días. Por último, se estimó que el costo total del sistema es S/ 228210.95 Soles.

El complejo Metalúrgico de La Oroya procesa concentrados poli metálicos, nacionales e importados, que por su naturaleza compleja contempla dos procesos: procesos piro-metalúrgicos de los hornos, reverberos y procesos hidro-metalúrgicos en el cual se encuentra las refinerías. Los procesos piro-metalúrgicos requieren de temperaturas entre 600 ºC y 1200 ºC los materiales usados en los equipos deber ser preparados para soportar estas temperaturas. La planta de aglomeración inicia el proceso de la producción de plomo convirtiendo el concentrado en sinter, sin éste proceso de sinterizado no podrían darse los siguientes y ahí radica la importancia del proceso y del equipo que trabaja para este proceso, ese equipo es el carro sinter. En los últimos años se produjo un problema a raíz de que los carros sinter se deformaban por perder espesor de sus paredes y por la alta temperatura de trabajo, temperaturas que oscilaban entre 950 ºC y 1000 ºC. Afectó a los procesos siguientes y de hecho a la producción estimada de metales y metales preciosos de la empresa. Se buscó alternativas de reparación en talleres externos, con resultados desalentadores, debido a que los carros se fisuraban más y la estructura no podía reforzarse por la baja soldabilidad del material del carro sinter. También se optó por adquirir nuevos carros sinter, sin embargo la inversión para cambiar los carros sinter era muy elevada para el presupuesto. Se planteó la reingeniería de la reparación del carro sinter, basándose en que se debería realizar una excelente reparación con menos recursos, es decir con los recursos que hasta ese momento se contaba. Se atacó el punto crítico, y se realizó cambios importantes en el diseño, en los materiales, en la operación. Para lograr el resultado positivo hicimos la reingeniería trabajando para nuestro cliente que es el área de operaciones. Nuestros costos de reparación comparado con la adquisición es significativo, la calidad de la reparación se aproxima al estado de un carro nuevo, por tanto, en ambos casos logramos un alto valor agregado. Los 142 carros sinter que han sido reparados aplicando la reingeniería, están operando satisfactoriamente, el know how de la reparación están siendo asimilados por otras industrias similares en otros países.

La trazabilidad de requerimientos durante el proceso de diseño mecatrónico es de suma importancia ya que permite rastrear, ubicar y verificar eficazmente el cumplimiento de los requisitos establecidos por el cliente, o interesados. Si se introduce o aplica durante las primeras etapas de diseño es posible garantizarla, permitiendo resolver a priori problemas de diseño que de otra forma no se hacen evidentes hasta etapas posteriores. En ese sentido, la presente tesis muestra cómo los requisitos de trazabilidad para el diseño mecatrónico se pueden lograr mediante el empleo de una metodología de ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) y la herramienta asociada, Systems Modeling Language (SysML). SysML es un lenguaje de multivista de propósito general para el modelado de sistemas capaz de vincular los requisitos a los elementos del sistema al capturar los requisitos textuales y colocarlos en los modelos de diseño. Además, SysML se puede acoplar a otras herramientas, incluidas las hojas de cálculo y el software de diseño y simulación, como Matlab o Modelica, lo que permite la verificación de los requisitos. Un actuador electromecánico (EMA), actuador de superficie del avión, se elige como caso de estudio de sistema mecatrónico. Al unirse a SysML y Matlab/Simulink, fue posible rastrear los requisitos para el diseño mecatrónico de EMA y, por lo tanto, verificar el cumplimiento de los principales requisitos asociados al diseño de control. Finalmente, esta tesis cierra proponiendo un trabajo futuro que contempla la necesidad de trabajar una lista más completa de requerimientos, los cuales llaman al uso de herramientas computacionales de ingeniería del tipo CAD como Autodesk Inventor o CadSoft Eagle, entre otros.