Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera Forestal / Las invasiones biológicas generan diversas alteraciones, modificando la estructura y composición de especies en los ecosistemas afectados, además de promover las extinciones locales y generar daños económicos. Un claro ejemplo de ello es la invasión de Rubus ulmifolius en la Reserva Nacional Río Clarillo, la cual se presenta como la especie invasora más difícil de controlar dentro de la reserva. Este estudio tiene por objetivo identificar las condiciones biofísicas y vegetacionales asociadas a la invasión de R. ulmifolius en las zonas ribereñas de la Reserva Nacional Río Clarillo, para generar medidas de control priorizadas que permitan aminorar los efectos de la invasión de dicha especie. Para ello, se caracterizó la invasión de R. ulmifolius en la zona de uso intensivo de la Reserva Nacional Río Clarillo mediante la realización de una Carta de Ocupación de Tierras (COT) y el estudio de 50 parcelas circulares de 78 m2 cada una con la presencia de la especie invasora y 50 parcelas sin la presencia de R. ulmifolius. Se elaboró un modelo de regresión logístico binario que indica cuales son variables biofísicas y vegetacionales que influyen en la presencia de R. ulmifolius. Finalmente, se determinaron zonas prioritarias para el control de la especie, mediante el análisis de las zonas invadidas, conservación de especies nativas y a las necesidades de manejo público que requiere la Reserva.

Se estudiaron los principales parámetros de valoración de la aptitud al ordeño mecánico en 232 ovejas lecheras de raza Manchega (Mn) y Lacaune (Lc), de distintas edades y potencial productivo, sometidas a dos ordeños diarios. Los caracteres se evaluaron antes del ordeño de la tarde, a los 30, 60 y 120 días post-parto. Se empleó también la ecografía para valorar el área cisternal de ambas razas y su capacidad productiva, además de un bloqueador de la oxitocina para estudiar el fraccionamiento de leche en la ubre.Las ovejas Lc, de mayor productividad, presentaron ubres grandes de pezones pequeños, mientras que las Mn mostraron ubres más pequeñas con pezones grandes. Los caracteres morfológicos aumentaron con la edad, y los de ubre decrecieron a lo largo de la lactación, además de relacionarse positivamente con la leche producida. Las ubres con mayor altura de cisterna tendieron a presentar pezones menores y horizontales, con una peor adaptación al ordeño. Los caracteres lineales propuestos para pezones y ubre se correlacionaron estrechamente con sus respectivas variables biológicas, y menos entre sí. Al realizar una evaluación subjetiva de la ubre (Gallego et al., 1983), se observó que los Tipos de ubre evolucionaron según la edad, no modificándose a lo largo de la lactación. En el estudio ecográfico, las ovejas Lc presentaron mayor área y volumen de leche cisternal. Dichos caracteres, en ambas razas, se mostraron correlacionadas entre sí, con la producción de leche y con las medidas de ubre. Los resultados permiten afirmar que la ecografía es eficaz para evaluar el tamaño de la cisterna y la capacidad productiva de las ubres ovinas.El análisis factorial mostró que las variables morfológicas se agrupan según tamaño de ubre, pezón, y altura de las cisternas más ángulo de inserción. Se propuso una nueva Tipología de ubre (conglomerados), observando que ésta es propia de cada raza, no está relacionada con la producción de leche, se mantiene constante a lo largo de la lactación, y varía con la edad de los animales, evolucionando hacia ubres peor conformadas. Al estudiar el fraccionamiento de leche, se observó que la superioridad productiva de la raza Lc se fundamente en una mayor cantidad de leche cisternal almacenada y leche máquina emitida. Las fracciones de ubre y ordeño se relacionaron positivamente con el área ecográfica de la cisterna. La cinética de emisión de leche mostró que la mayor parte de los animales, en un porcentaje similar en ambas razas, presentaron dos picos de emisión. Se definió un tipo de curva "en meseta", con mayores volúmenes y tiempos de emisión, aunque con similares caudales. Los parámetros de cinética se mostraron relacionados entre sí, con la producción de leche, el área cisternal y las fracciones. La utilización de un antagonista de la oxitocina, permitió obtener el fraccionamiento de leche en la ubre, de un modo eficaz y con fiabilidad. / The objective of this project was to study the main aspects of milkability in 232 dairy Manchega (Mn) and Lacaune (Lc) ewes belonging to a different age groups and productivity. Two milkings par day were performed. Udder traits were measured before the evening milking, at 30, 60 and 120 days post-partum. To determine the area of the mammary gland and the production capacity in both breed, the ultrasonography method was used, as well as an oxytocin blocking agent for the study of the milk storage in the udder.Lc sheep showed a higher milk production, larger udder and shorter teats. Otherwise, Mn ewes showed a smaller udder and bigger teats. Mammary morphology traits in both breeds reached the maximum values in ewes of three or more lactations. Udder sizes traits decreased through lactation and were positively related to milk production. Udders with a larger cistern height tended to present smaller teats with higher insertion angle, which implies a worse milkability.Linear traits proposed were correlated to the descriptive morphological traits measured, and low related between them. Furthermore, the frequency of udder types evaluated following the typology proposed by Gallego et al. (1983) were high according to parity number, although it was not affected by the stage of lactation. Ultrasound cistern area and the amount of cisternal milk were larger in Lc sheep. These characters were correlated in both breeds as well as milk production and udder size. Results showed that mammary ultrasonography is an efficient method to evaluate the cistern size and the productive capacity of the ovine udder.The factor analysis showed that three factors (udder size, teat size and teat insertion angle and cistern height) explain an important amount of the variability. An new udder typology was proposed (clusters) for both breeds and presented enough differences to be grouped according to udder types characteristics of the breed, but there is any possibility to establish a universal udder classification. Udder types in our classification did show stability throughout lactation, but tended to evolve negatively as the age of the ewe increased. The study of milk partitioning showed that the milk superiority of Lc ewes depends on machine milk fraction and amount of cisternal milk. A positive relation of the cisternal milk and the milking machine fraction with the cisternal area was observed. The more frequent milk kinetics type was "2 peaks", reaching a similar proportion in both breeds. The "in plateau" type curve proposed showed larger volume and time of emission, without change in the milk flow. Positive correlation was observed in both breeds for total milk production, kinetic parameters, cisternal area and milk fractions. The use of an oxytocin antagonist is useful in order to obtain the real cisternal milk and to analyse the actual differences in milk partitioning of dairy sheep with fiability.

Debido al incremento tránsito, el poco o nulo mantenimiento de la vía, la falta de drenaje pluvial y los estragos ocasionados por el fenómeno de “El Niño Costero”, la infraestructura vial de la Av. Sánchez Cerro se ha deteriorado a tal punto de presentar fallas estructurales y nulos niveles de serviciabilidad que no permiten un tránsito adecuado de los vehículos y peatones que circulan por la zona, afectando el confort del ciudadano y el paisajismo de la ciudad. Ante ello, y debido a que la zona es altamente comercial, con muchas interferencias producidas por los servicios públicos, las tendencias de sostenibilidad a nivel global y los niveles existentes en el proyecto, se ha realizado optado por realizar una propuesta de rehabilitación del pavimento mediante una base reciclada de asfalto con colocación de una losa de pavimento rígido que permita cumplir con los objetivos del proyecto. El objetivo principal del estudio es realizar el diseño del reciclado mecánico, también conocido como RAP, y el diseño de la losa de concreto del pavimento rígido mediante las metodologías AASHTO 1993, PCA 1984 y la “Yield Line Theory” (basada en Technical Report N° 34 del Eurocódigo) utilizada para el diseño de losas reforzadas con fibras que permita verificar las condiciones de diseño, brindando soluciones tradicionales y alternativas que permitan mantener los niveles de la vía. / Due to the increase in traffic, the lack of maintenance and drainage of the road and the damage caused by "El Niño Costero", the infrastructure of Sánchez Cerro avenue has deteriorated to the point of presenting structural failures and zero levels of serviceability that do not allow the transit of vehicles and pedestrians, affecting the comfort of the citizen and the landscape of the city. Given this, and because the area is highly commercial, with many interferences produced by public services, the global sustainability trends and existing levels in the project, it has been decided to carry out a proposal for the rehabilitation of the pavement through a recycled asphalt pavement (RAP) with the placement of a concrete slab that allows reach the objectives of the project. The main objective is to carry out the mechanical recycling design and the design of the rigid pavement concrete slab using the AASHTO 1993, PCA 1984 and “Yield Line Theory” methodologies (based on Technical Report No. 34 of the Eurocode) used for the design of slabs reinforced with fibers that allows to verify the design conditions, providing traditional and alternative solutions that allow maintaining the levels of the road. / Tesis

Los ensayos de desgaste según la norma ASTM G-65 son realizados para determinar la resistencia al desgaste abrasivo de bajo esfuerzo de un material mediante su exposición al contacto con arena seca. Estos ensayos permiten la evaluación de recargues duros o hardfacing con la finalidad de encontrar los efectos de los elementos aleantes sobre la microestructura y la resistencia al desgaste. Por su parte, el aprendizaje automático, conocido como Machine Learning, es una técnica del campo de la inteligencia artificial que busca desarrollar modelos computacionales con la capacidad de realizar tareas de clasificación y regresión. La metodología utilizada para realizar el entrenamiento, y posterior evaluación de los modelos obtenidos, consiste en la digitalización de los registros de ensayos de desgaste ejecutados por la American Welding Society, el análisis del comportamiento de la pérdida de masa en función del porcentaje de la concentración de los elementos presentes en el depósito del recargue duro y el desarrollo de los siguientes algoritmos de modelos de aprendizaje automático: k-vecinos cercanos (KNN), red neuronal artificial (ANN) y máquina de aprendizaje extremo (ELM). Posterior al entrenamiento, se emplearon los modelos ya entrenados para calcular la pérdida de masa en probetas previamente ensayadas en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y así evaluar la efectividad de los modelos en la sección de resultados. Para los modelos entrenados se identificaron las variantes con mejor efectividad en la predicción de pérdida de masa, las cuales fueron la red neuronal artificial de 3 capas entrenada en 1000 épocas, el modelo de k-vecinos cercanos con 6 vecinos y la máquina de aprendizaje extremo con 10,000 neuronas. Para la comparación con datos de ensayos realizado sen la PUCP se obtuvo un error medio absoluto de 0.086 g para ANN, 0.726 g para KNN 0.853 g para ELM; en contraste con los valores de 0.228 g, 0.321 g y 0.666 g obtenidos para los ensayos realizado por la AWS, respectivamente. De entre los 3 modelos entrenados, se identifica que la red neuronal artificial congrega la mayor cantidad de puntos cercanos a la igualdad entre el valor real de pérdida de masa y la predicción calculada mediante el modelo. Se concluye que la ANN puede predecir con éxito la pérdida de masa en función de la composición química del depósito y su dureza, alcanzando una precisión del 85.75%. Por otro lado, la ELM requiere elevados recursos computacionales para entrenarse por encima de las 500,000 neuronas, así como un análisis más profundo para evitar el sobreajuste del modelo a los datos de entrenamiento. El algoritmo KNN no calcula exitosamente la masa perdida en un ensayo de desgaste debido a que entrega valores de promedios locales para datos que no se estructuran de forma ordenada. Finalmente, los resultados alcanzados brindan validez a la aplicación de técnicas de aprendizaje automático para encontrar la pérdida de masa en ensayos de desgaste.

En la presente tesis se propone, el diseño mecatrónico de una prótesis de mano, para pacientes con amputación transradiaL la cual pennitirá al usuario el control de esta nueva extremidad por medio de una mterfuz de electroencefulogra:fia que predecirá las acciones y deseos del usuario y comunicándose con el controlador de la prótesis llevará a cabo dicha tarea. El presente diseño ha sido basado en estudios antropomórficos y biomecánicos de la mano humana. Consideraciones, cálculos, comparaciones y justificaciones son presentados en el presente documento. Así se logró un diseño capaz de someterse hasta 1 O kgf de carga con sólo una masa de aproximadamente 800 gr. Además el tiempo de cerrado de la mano es de 0.33 s, siendo un prototipo rápido con una velocidad comparable a la mano humana . Así mismo, el sistema electrónico de la prótesis fue diseñado para optimizar el ahorro de energía y controlar sólo las variables necesarias para el buen funcionamiento del conjunto. Las variables a controlar son justificadas de acuerdo al diseño mecánico propuesto. Además, el sistema se divide en tres dispositivos independientes: una interfuz cerebro máquina, que adquirirá las señales eléctricas producidas en la superficie del cerebro para la interpretación de la acción a realizar; un dispositivo Smartphone de alto rendimiento, que procesará la señal adquirida, realizando el :filtrado y reconocimiento de patrones; y la prótesis propiamente dicha, la cual recibe los parámetros del anterior procesador y controla las salidas actuadas, por medio de un lazo de control realimentado con sensores de posición y fuerza. Finalmente, se proponen filtros digitales de orden ocho para el preprocesamiento de la señal los cuales otorgarán una atenuación de paso de 0.5 dB y una atenuación de corte de 40 dB, así como un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en redes neuronales y aprendizaje autónomo. La presente tesis no desarrolla los parámetros exactos de este sistema de reconocimiento y aprendizaje, pero sí propone una secuencia de algoritmos que permitirá llegar al controlador óptimo de la prótesis. Esta limitante se debe a la necesidad de la obtención de estos parámetros por medio de iteraciones de prueba y error.

En el presente estudio se realizó la modelación y simulación dinámica de un novedoso sistema actuado para tobillo para la asistencia del movimiento de flexión plantar durante la caminata. Es así que, en la primera parte, se describe la anatomía funcional y biomecánica del sistema pierna-pie, y además se detalla el comportamiento de los principales elementos del sistema músculo esquelético. Posteriormente, se realiza el estado del arte sobre tecnologías portátiles asistenciales de tobillo, y se presentan los principales métodos de modelación y simulación computacional para la evaluación del desempeño de dichos dispositivos. En base al marco teórico presentado, se desarrollan los requerimientos y la conceptualización del diseño preliminar de un sistema actuado cuasi pasivo que contiene un accionamiento controlable capaz de almacenar y liberar energía elástica y así asistir a la marcha. Luego se realiza la modelación del cuerpo humano empleando el modelamiento “linksegmento”, ampliamente usado para análisis biomecánico del movimiento, y se implementa virtualmente el dispositivo propuesto a fin de analizar el comportamiento de su interacción durante la caminata a través de simulaciones dinámicas. El cálculo de la simulación se realiza de manera computacional empleando el software MATLAB a través de la técnica de dinámica inversa. Finalmente, estos resultados permiten entender el comportamiento dinámico del sistema actuado propuesto, así como los parámetros del accionamiento controlable para un desempeño óptimo en la asistencia de la marcha. Este conocimiento aporta al entendimiento de la interacción biomecánica de dispositivos asistenciales y además sienta las bases para el futuro diseño e implementación del dispositivo.

En el presente documento se realiza la investigación de un prototipo de prótesis de mano derecha. Este debe ser controlado por señales mioeléctricas, es decir, ser accionado dependiendo de los valores sensados en el sistema. Estos datos vienen a ser los impulsos rápidamente cambiantes provenientes de los nervios y músculos. Para poder desarrollar el tema, en primero lugar, se estudian los movimientos de la mano, de los cuales se escogen: la flexión y extensión de los dedos, la flexión y extensión de la muñeca, y la pronación y supinación de la muñeca. La razón por la cual se decide investigar este tema, es debido al constante incremento de lesiones del miembro superior, los cuales muchas veces terminan en la amputación de este. De esta manera, las personas quedan discapacitadas de las actividades cotidianas que se pueden realizar con la mano, entre ellas, conducir un vehículo. Es por eso que se busca que esta prótesis sea orientada especialmente hacia conductores que presenten este tipo de discapacidad para que puedan conducir cualquier automóvil automático. Se analiza información de diversas fuentes con el fin de conceptualizar diseños óptimos. Posteriormente, en base a un análisis técnico-económico, se escoge la opción más viable.

Esta tesis presenta el diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para una prótesis robótica transtibial que cuenta con dorsiflexión/flexión plantar e inversión/eversión activas. Así mismo, se expone el diseño de un pie protésico que complementa a dicho mecanismo para obtener una prótesis robótica transtibial que no incluye al socket del paciente con amputación. Este mecanismo de 4,63 kg es capaz de proveer el torque adecuado en el momento necesario a fin de que personas con amputación de miembro inferior y de aproximadamente 60 kg de peso, puedan trasladarse en superficies planas e inclinadas realizando giros de hasta 19° en dorsiflexión, 20° en flexión plantar, 25° en inversión y 10° en eversión. Además, el mecanismo permitiría al usuario caminar en un plano horizontal o en un plano inclinado de hasta 25° de inversión. Por otro lado, se seleccionan los componentes electrónicos que utiliza el sistema de control para realizar los giros mencionados automáticamente gracias al uso de un microcontrolador. Por último, se presenta la lista de planos de ensamblaje y despiece del mecanismo, junto al costo total de producción de la prótesis diseñada cuyo valor es de aproximadamente S/. 12 500 mil soles. Entre los pasos a seguir para lograr el diseño del mecanismo se encuentran, un breve estudio en torno a la anatomía y biomecánica del tobillo, y una investigación en torno a los mecanismos en prótesis robóticas transtibiales y sistemas electrónicos y de control. La información obtenida se utilizó para proponer un diseño conceptual considerando la norma alemana de diseño mecatrónico VDI 2206. Luego, se llevó a cabo un análisis cinemático para obtener las fuerzas que el mecanismo debe generar durante todo el ciclo de marcha, las cuales fueron consideradas en los cálculos y simulaciones por elementos finitos realizados para una correcta selección y diseño de los componentes mecánicos del mecanismo. Finalmente, se realizó un modelo dinámico del mecanismo y una selección de componentes electrónicos para obtener las funciones de transferencia de un sistema de control para la prótesis que podría ser implementado en trabajos futuros.

Actualmente, diversos laboratorios están implementando módulos de ensayo que permitan evaluar el funcionamiento de prótesis de miembro inferior sin la intervención de un paciente. Esto se debe a que no existe un estándar para evaluar la funcionalidad estas prótesis; el incremento de costo y tiempo en las pruebas y rediseño por el riesgo que suponen, así como otros inconvenientes como la falta de repetibilidad. Por ello, la presente tesis desarrolla el diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidades. Primero, se describe un marco teórico sobre el análisis cinemático y cinético de la marcha humana, así como un estado del arte referente a los módulos de ensayo existentes. Además, se presenta el diseño conceptual del módulo propuesto. Luego, se presenta el subsistema mecánico conformado principalmente por la estructura soporte, un eje lineal de husillo de bolas y una caja reductora rueda-tornillo sinfín; así como los cálculos mecánicos necesarios para su diseño, selección de componentes y una validación estructural por simulación digital. A continuación, en el diseño electrónico y de control, se presenta el diagrama de bloques, en el cual se aprecian los componentes tales como sensores y actuadores, fuentes de alimentación y controladores. Luego, se continúa con la selección de componentes y se presenta el subsistema electrónico definitivo. Después, se presenta el subsistema de control a utilizar y la lógica de funcionamiento general mediante un flujograma. Más adelante, se presenta la interfaz usuario-máquina del módulo de ensayos propuesta. Finalmente, se presenta la estructura de los planos y los costos estimados de diseño y fabricación, los cuales ascienden a S/. 51 212,76. Este diseño se diferencia de aquellos existentes en su capacidad de poder operar en distintas superficies. Gracias a este módulo, se permite prescindir de un paciente humano en una etapa inicial de diseño y fabricación, y de esa manera acelerar la etapa de rediseño, evaluar la competitividad y desempeño de prótesis transtibiales en terrenos variados encontrados en la vida diaria.

El Va’a o canotaje polinésico es un deporte de aventura practicado en el mar y el Para Va’a es la práctica adaptada del Va’a por personas con discapacidad. En el Perú, solo el 2,5% de las personas con discapacidad realizan actividades deportivas. Pese a esto, existe una gran cantidad de inscritos en los procesos selectivos para competencias oficiales. Sin embargo, se ha incluido, por primera vez, el Va’a en los Juegos Paralímpicos de Tokio 2020, lo cual facilita la participación de nuevos atletas. Por lo tanto, se presenta la oportunidad de incentivar la práctica deportiva y brindar una mejor calidad de vida a las personas con discapacidad en el Perú. En ese contexto, el objetivo del presente trabajo de investigación es desarrollar el diseño conceptual de un simulador biomecánico de Va’a en el tipo de canoa V1 dirigido a personas con discapacidad motora inferior clasificados en la categoría VL3. El documento inicia con un estudio teórico del deporte del Va’a y sus componentes, la clasificación deportiva, el análisis de la técnica de remado, entre otros. Posteriormente, se recopila el estado de la tecnología entorno a simuladores de canotaje en los deportes de Va’a, remo y kayak. Finalmente, a través de los principios básicos de ingeniería y el desarrollo de la metodología de diseño (lista de exigencias, estructura de funciones, matriz morfológica, conceptos preliminares) basada en la norma VDI 2221 se logra obtener el diseño conceptual del simulador de canotaje polinésico. El diseño es innovador: existen escasas referencias bibliográficas; es versátil: puede ser implementado en cualquier espacio abierto; y permite un entrenamiento accesible: el atleta no necesita retirar, ensamblar ni trasladar la canoa. Asimismo, se halla que el simulador permitiría recaudar información de la técnica de remado para un posterior estudio cualitativo y cuantitativo, lo cual complementa una preparación deportiva óptima.