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. / Tesis

En la actualidad, los diversos procesos industriales generan grandes cantidades de residuos sólidos que, en su mayoría, no son reciclados y ocasionan daños irremediables al medio ambiente. En respuesta a esta problemática, la Pontificia Universidad Católica del Perú, financiada por el Fondo para la Innovación, Ciencia y Tecnología (FINCyT), desarrolla un proyecto de investigación que estudia el sinterizado de plásticos reciclados y madera recuperada para obtener materiales compuestos útiles para la industria. Como parte de este estudio, en el presente trabajo se diseña el sistema mecánico de rotación biaxial de un equipo de moldeo rotacional para laboratorio que, en conjunto con los sistemas de calentamiento y enfriamiento, elabora productos huecos de este material compuesto con forma cilíndrica o prismática rectangular. Este sistema mecánico sujeta los moldes, proporciona los giros necesarios para el moldeo durante el calentamiento y enfriamiento del material, y los transporta hacia las otras estaciones para cumplir con todas las etapas del proceso. El diseño óptimo fue el resultado de la aplicación de la metodología según la norma VDI 2221 y se siguieron las etapas especificadas para el diseño hasta obtener una solución óptima: Comprensión de la solicitud, concepción de la solución, evaluación de posibles alternativas, y desarrollo del proyecto óptimo definitivo. Se realizaron los cálculos necesarios para determinar y estimar las fuerzas dinámicas y estáticas que se ejercen en la operación. De esta manera, se verificó la resistencia de los materiales a los esfuerzos que se generan y se dimensionaron los componentes del sistema mecánico de rotación biaxial para cumplir su función. Como resultado, se obtuvo un brazo mecánico cuyos elementos expuestos al calor soporten una temperatura superficial de 300°C. El giro principal lo proporciona un motorreductor de 0,55 kW y el secundario, otro motorreductor de 0,37 kW. Ambas velocidades de rotación son reguladas por un variador de frecuencia de control vectorial. Además, el sistema trabaja con una carga máxima de 70kg y la traslada hacia la estación de calentamiento o enfriamiento según se requiera sobre rieles antivolteo. / Tesis

Como objetivo principal del presente proyecto, se diseñó una máquina traccionadora de chasises, y que luego de aplicada sobre el vehículo deformado –producto de un choque- se logra reubicar sus partes críticas a su posición original. Esta máquina es de fácil operación y presenta comodidad en el momento del trabajo. La máquina diseñada está compuesta por un elevador de tijera hidráulico, que eleva el vehículo a una altura de fácil acceso y un elemento traccionador que provee la fuerza de tracción necesaria para producir la deformación de la estructura del vehículo. Para el desarrollo de esta tesis se utilizó el “Método generalizado de procedimiento en el proceso de diseño” y que al aplicarlo en el presente proyecto, consiste en: a) Se establece la lista de exigencias que debe cumplir la máquina. Para conocer la fuerza de tracción necesaria se recurrió a un ensayo sobre la composición del material del chasís, se determinó el tipo de acero y con ello las propiedades mecánicas que sirvieron para determinar la fuerza necesaria para deformarlo. b) Las características del chasís a deformar son las pertenecientes a vehículos de modelos tipo sedan, Station Vagon, camionetas 4x4 cabinas dobles, simple, las dimensiones máximas de dichos vehículos serán de 4900 mm. (largo), 1000 mm. (ancho) y 2000 mm. (altura). El peso máximo del vehículo será de 3500 kg. Las características del chasís se podrán apreciar en los anexos. c) Análisis y evaluación cualitativa de los aspectos técnicos y económicos de las distintas posibilidades de solución, con la que luego se obtuvo el proyecto preliminar óptimo. d) Diseño de los principales elementos mecánicos de la máquina, elevador de tijera y elemento traccionador. Los cálculos para su diseño consistieron en métodos prácticos de resistencia de materiales y elementos de máquinas. e) Diseño de los sistemas hidráulico y eléctrico, con los cuales se generó la fuerza de elevación y de tracción sobre el vehículo, así como también el control que se tuvo sobre cada uno de sus componentes. En los planos de ensamble y despiece están plasmados los resultados de los cálculos previos. f) Al proyecto final, se adjuntó un monto estimado de inversión, considerando precios promedio actuales del mercado nacional. El proyecto final tuvo como resultado, una máquina traccionadora, basada en un elevador hidráulico y una barra traccionadora hidráulica, cuyos pesos son de aproximadamente 2518 kg. el elevador y 590 kg. el traccionador, con dimensiones del elevador iguales a 5000mm. (largo), 1100mm. (ancho) y 1170mm. (altura máxima). El traccionador tiene dimensiones de 1780mm. (largo), 410mm. (ancho) y 2150mm. (altura máxima); estos componentes están accionados por un sistema electro-hidráulico, provisto de un cilindro hidráulico, una bomba de engranajes y un motor eléctrico trifásico de 5.5 HP. La máquina podrá ser operada por una persona y el costo estimado para este proyecto es de US$ 18,916. / Tesis

En el presente trabajo se busca solucionar el problema de incomodidad y largas jornadas de trabajo en la instalación de alambrados tradicionales, entendiéndose por alambrado un sistema constituido por uno o mas alambres horizontales generalmente paralelos al suelo los cuales están sostenidos por postes verticales y grapas para mantenerlos en su posición de trabajo, este es útil en la división y subdivisión de las áreas de pastoreo del ganado. Se plantea una solución al problema mencionado mediante el diseño, fabricación y puesta a prueba del prototipo de un equipo que tiene como función principal tensar adecuadamente cada uno de los alambres ya sean estos lisos o de púas. / Tesis

La presente tesis comprende el diseño de una máquina desmotadora de algodón, cuya función principal es separar al algodón cosechado proveniente del campo en fibra y semilla para su posterior uso industrial. La máquina desmotadora fue diseñada para procesar al algodón tipo Tangüis, mismo que es sembrado en la costa central y sur del Perú. La máquina desmotadora ocupa un espacio aproximado de 1.90m de largo por 1.30m de ancho y una altura de 1.60m, provista de guardas de seguridad para las zonas donde existen poleas o engranajes de transmisión de potencia. La energía suministrada es por medio de un motor eléctrico de 30HP. La máquina tiene una capacidad de desmotado de 350Kg de fibra desmotada por cada hora de trabajo. El algodón ingresa a la máquina a través de una tolva que alimenta al sistema de desmotado. El desmotado del algodón es realizado mediante un mecanismo conocido como sistema de sierras y costillas. Finalmente la recolección de los productos de salida es realizada en dos depósitos, uno para fibra y otro para semilla. En la primera parte de la presente tesis se describe las características del algodón, el proceso de obtención de la fibra de algodón y las cualidades requeridas para su posterior uso. Finalmente se presenta el análisis de la actividad algodonera en el país para comprender la necesidad del diseño propuesto en la presente tesis. El trabajo propio de diseño, se realizó aplicando la metodología utilizada en los cursos de “Diseño Mecánico 1 y 2” de la especialidad de Ingeniería Mecánica de la Pontifica Universidad Católica Del Perú y considerando la información presentada en el primer capítulo. La memoria de diseño es acompañada de los planos de ensamble y fabricación. Finalmente, se realizó el análisis económico de la fabricación y montaje de la máquina en base a cotizaciones realizadas por empresas metal mecánicas de nuestro medio, llegando a un costo total menor que el costo de una máquina similar ofrecida en el mercado, lo que completa y hace que la presente tesis sea una propuesta válida para la solución de la necesidad a cubrir. Se adjunta al trabajo observaciones, conclusiones y anexos utilizados. / Tesis

En el presente trabajo se detalla el proceso que llevó a la solución de un problema técnico de la industria aplicando los principios básicos de ingeniería , particularmente en el área de la automatización y a través de la metodología de diseño basada en la norma VDI 2225, se diseñaron los diversos componentes y sistemas mecánicos de tres máquinas de funciones complementarias; la primera y segunda para el ordenamiento y agrupación de pilas secas acabadas modelo UM-1 procedentes de una línea de fabricación y pre-empacadas en film termo contraíble en pares, en seis filas de pilas juntas y compactas para finalmente ser colocadas en tres diferentes tipos de bandeja de cartón por la tercera máquina, la que sufre modificaciones menores en su configuración para poder realizar la tarea según sea el caso y dependiendo de la producción del día en la planta industrial. Se inicia el trabajo con una investigación de los antecedentes y tecnologías similares aplicadas en otros lugares, pasando por los requerimientos particulares de la planta y siguiendo con un procedimiento de selección de las mejores alternativas para la solución del problema. La primera máquina (ordenadora) toma las pilas de la línea de fabricación y las separa en seis filas, seguidamente, la segunda máquina (faja puente) las une en un solo bloque compacto que es dividido a su vez en bloques pequeños que ingresan a las bandejas con la presentación final en la tercera máquina (llenadora). Finalmente se calculan y dimensionan los elementos de máquinas necesarios para transmitir la energía y variar los movimientos del producto a través de las máquinas y la geometría de sus piezas móviles. Se elaboran los planos de ensamble y despiece para su construcción y a continuación se hace un estimado del costo del material necesario y la mano de obra para después contrastarlo con el costo real de construcción: 31923.85 USD. / Tesis

El presente proyecto tiene como finalidad exponer una solución para el aumento en la producción y la mejora de la calidad del manjar blanco a través del desarrollo de una máquina automática para la elaboración de este producto. En el día a día, las exigencias y estándares que debe cumplir un producto en términos de calidad para que pueda competir en el mercado son grandes. Sin embargo, algunas plantas artesanales no tienen la capacidad necesaria para competir con las grandes empresas. Es por tal motivo que este proyecto está orientado a los productores artesanales con el propósito de aumentar su producción, así como la calidad del producto. A continuación, se muestra, expone y explica el control, la mecánica y la electrónica involucrada en el desarrollo de esta máquina. Para lograr el dimensionamiento de la máquina se realizó una recopilación de información para conocer el proceso completo y correcto de preparación de manjar blanco, teniendo en cuenta los parámetros necesarios que definen una buena calidad del producto. Con la información recogida se llegó a la conclusión de que se cuenta con 7 subprocesos que son: filtrado, neutralizado, calentamiento, concentración, enfriado, envasado y almacenado. Para cumplir con cada uno de los subprocesos y lograr las especificaciones del producto se usaron sensores, actuadores y controladores. Así, para lograr una mejor neutralización y concentración de la leche, el sistema mecatrónico posee un sistema dispensador de bicarbonato y otro de azúcar, ambos manejados por un controlador capaz de calcular el tiempo de apertura de las válvulas a partir de la cantidad de litros de leche utilizados en el proceso, con el fin de tener un mejor control de la cantidad de insumos agregados. Por otro lado, el sistema mecatrónico cuenta con lazos de control ON/OFF para controlar la temperatura y el nivel de leche en la marmita. El primer lazo de control está conformado por una resistencia calentadora, una termocupla y el controlador. Este primer lazo servirá para controlar la temperatura en los procesos de calentamiento de la leche. En el proceso de enfriamiento, el lazo de control será el mismo pero como actuador se tendrá a una válvula. El otro lazo de control, correspondiente al nivel de leche en la marmita, está conformado por una válvula, un sensor ultrasónico y el controlador. Este lazo servirá para controlar la cantidad de litros que el usuario defina. Por último, se contará con un panel de control donde se pueda definir la cantidad de litro de leche que se desee usar en la elaboración de manjar blanco. En conclusión, la presente tesis detalla el desarrollo de una máquina automática para la elaboración de manjar blanco dimensionada a partir de estándares y que está orientada a mejorar la producción y calidad del producto de los productores artesanales. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería - Mención Mecánica / La impresión 3D es una tecnología de manufactura aditiva que ha revolucionado la industria, debido a todas sus bondades y ventajas que posee con relación a la manufactura convencional, ventajas como la facilidad de fabricar objetos sin restricción de forma, variedad de materia prima, bajo costo de producción, optimización del tiempo de producción, etcétera. Una desventaja que poseen las impresoras 3D convencionales, es que su volumen de impresión está limitado por la estructura de la máquina, pudiendo fabricar partes casi tan grandes como la misma máquina pero no mayor a esta. Este trabajo de tesis tiene como principal objetivo desarrollar una máquina de manufactura aditiva, que posea la capacidad de desplazarse verticalmente y sin restricción por una columna de sección cuadrada fabricada continuamente por la misma máquina, utilizando como materia prima un filamento de PLA. El diseño propuesto para el desarrollo de la máquina podrá fabricar estructuras más grandes que la misma máquina, logrando de esta manera superar el problema que poseen las impresoras convencionales con relación a su volumen de trabajo limitado. La máquina utiliza para el desplazamiento vertical el mecanismo piñón-cremallera, que consiste en fabricar una cremallera en una cara de la columna, la cual sirve para que el piñón motriz que se encuentra ensamblado a la estructura del mecanismo de impresión, pueda engranar en la misma y genere el desplazamiento de la máquina. El movimiento del eje X-Y es generado mediante el uso de un tornillo sin fin. La máquina es compacta y de fácil de manejo, se desplaza de manera continua sobre la columna. Los mecanismos de cada eje funcionan correctamente y sin problemas. La velocidad establecida como nominal para el funcionamiento de los ejes de impresión es de 50 mm/s para el perímetro y 20 mm/s para el relleno, a una resolución de 0.30 mm, obteniendo una rugosidad superficial de 33.42 µm.

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. / Tesis

Actualmente, a nivel mundial el uso de sistemas embebidos tiene cada día mayor demanda. Claro ejemplo de ello se puede apreciar en los diferentes lugares en que se presenta: los móviles, los reproductores MP3, consolas de videojuegos, impresoras e incluso electrodomésticos como hornos microondas o lavadoras que contienen sistemas embebidos que facilitan su operación. Un campo de aplicación de los sistemas embebidos, es el control y automatización de máquinas industriales. Éste es el caso de las balanzas dinámicas que se abordará en el desarrollo de la presente tesis. El objetivo del sistema embebido en una balanza dinámica es adquirir los datos, analizarlos y de acuerdo a ello realizar una acción. Además de estas características, el sistema embebido brinda la posibilidad de almacenar los datos mediante un gestor de base de datos y la modificación del diseño de la interfaz. Características que se desean implementar a una máquina que carece de ellos a manera de mejoramiento tecnológico. Tomando en cuenta estas necesidades, el objetivo general de este trabajo de tesis es presentar las características importantes y fundamentales que se requiere para la selección del sistema embebido para una máquina industrial, en este caso una balanza dinámica. También dar una introducción del manejo de una herramienta de objetos gráficos para el diseño de una interfaz gráfica que es presentada a través de una pantalla táctil. Luego de la etapa de implementación del sistema se obtuvieron dos resultados importantes. Se ha logrado el control de los principales componentes de una balanza dinámica mediante una interfaz gráfica, diseñado con una herramienta de objetos gráficos llamada QT. Finalmente, se consiguió el almacenamiento de los valores de peso a través de un gestor de base de datos llamado SQLite. / Tesis