El presente trabajo consiste en el diseño de una máquina secadora de tambor rotatorio con capacidad para 60 kg de granos húmedos de cacao previamente fermentados, cuya función es reducir la humedad de los granos homogéneamente hasta un 8% en base húmeda. La eliminación de la humedad al interior del sólido seco es realizada por transferencia de calor mediante inyección de aire a 55°C. Como desarrollo del proyecto, se presenta el diseño mecánico de la secadora según los requisitos establecidos en la etapa conceptual, definiendo las dimensiones necesarias del tambor rotatorio, de 740 mm de diámetro y 550 L de capacidad neta, su estructura de soporte, las especificaciones del sistema de descarga de granos y el motorreductor de 1.5HP, necesario para girar el tambor a 30 RPM. Posteriormente, se completa el diseño del sistema de generación de aire caliente, compuesto por un calentador de resistencias de 11 kW, un ventilador centrífugo de 0,15 kW, una termocupla y una lámina termoaislante de lana de roca necesarios para el calentamiento, transporte del aire y la conservación de la energía calorífica en el sistema de secado. Para el sistema de control de temperatura del aire se realiza el diseño y selección de los circuitos de electrónica de potencia, se selecciona el PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C para el control de los elementos eléctricos y electrónicos de la secadora y se realiza una simulación del sistema PID de control de temperatura que permite validar los parámetros del sistema de control. Por otro lado, a fin de aprovechar las características climáticas del entorno de operación del proyecto, se considera el diseño de un sistema de energía solar, compuesto por 4 paneles y un banco de baterías que suministran 1 kW de potencia a la secadora. Finalmente, se culmina con la evaluación de la inversión necesaria para el proyecto, que incluye el costo del desarrollo, fabricación e instalación de la secadora, la cual ofrece un presupuesto final estimado en S/39 780,60.

Debido a la gran cantidad de máquinas vending que ofrecen productos altos en azúcares y grasas saturadas, cada vez más personas tienen a su alcance estos productos de manera rápida y sencilla, lo que puede traer como consecuencia un estilo de vida poco saludable. Por ello, en el presente trabajo de investigación, luego de estudiar el estado del arte, los requerimientos, las funciones del sistema y los distintos tipos de frutas y jugos a ofrecer, se propone una solución conceptual de una máquina vending ecológica de ensaladas y jugos de frutas personalizados. Para el desarrollo del trabajo se utilizó la recomendación VDI 2206, la cual es una metodología para sistemas que involucran aspectos mecánicos, electrónicos y flujos de información. Basado en ello, primero se realizó la búsqueda de tecnologías, patentes y productos relacionados a las máquinas vending en la actualidad. Luego, se determinaron datos acerca de ensaladas y jugos de frutas a través de encuestas y experimentos. Con la información obtenida, se establecieron los requerimientos que debe cumplir la máquina vending. Para el estudio del sistema en sí, se descompone la máquina vending en 3 subsistemas: mecánico y de actuadores, electrónica de potencia, y control de procesos y de la interfaz, y se presentan las funciones parciales de cada uno de ellos, que en conjunto nos dan la función principal de la máquina. Una vez definidas las funciones parciales, se presenta la matriz de soluciones de estas y con ello se elaboran los conceptos de solución para cada subsistema. Finalmente, se llega al concepto de solución integrado de la máquina y se presenta la secuencia de operaciones del operario de mantenimiento y del usuario. La solución conceptual propuesta cumple con los requerimientos del sistema establecidos al inicio de la investigación. Por ello, esta solución puede servir como base para el diseño de una máquina vending de ensaladas y jugos de frutas.

La musicografía Braille es un sistema que utilizan las personas invidentes para aprender música, equivalente a las partituras en tinta para las personas con visión completa. En Perú, obtener una partitura en Braille es un proceso complicado, debido a que se requieren de softwares de pago, una computadora, un escáner y una impresora compatible costosa. Además, no existe un sistema que integre todos los pasos de obtención de partituras Braille. Por ello, se establece como objetivo principal de este trabajo de investigación el diseño conceptual de un sistema mecatrónico de escaneado e impresión para partituras Braille de piano. La metodología empleada en el presente documento establece definir la problemática e investigar el estado de la tecnología respecto a la obtención de partituras Braille. Luego, definir una lista de requerimientos del sistema, abstraer el proceso en funciones, vincularlas y crear conceptos de solución. Con estos, se elige un ganador y se lo mejora. El concepto de solución óptimo final que se obtuvo se divide en los subsistemas de energía, de procesamiento y control, de actuadores y de sensores. Además, la parte mecánica se puede dividir en selección, transporte, impresión y dispensado de la hoja. El diseño conceptual obtenido cuenta con un sistema de rodillos que permite el movimiento de papel en el proceso, y con sensores en cada etapa. También, utiliza un cabezal de punzonado que permite imprimir varios puntos de una celda Braille a la vez. Además, el microprocesador permite controlar el proceso, así como digitalizar y traducir la partitura escaneada. De esta manera, se cumple el objetivo inicial de plantear conceptualmente una solución para brindar mayor accesibilidad en la obtención de partituras a las personas con discapacidad visual.

El presente trabajo de tesis explora las tecnologías de navegación autónoma aplicadas en terrenos irregulares, enfocado en la prospección minera. La prospección consiste en la recolección de muestras a lo largo de grandes extensiones de terreno con el fin de determinar un yacimiento mineral. Existe un desafío ergonómico que enfrentan los operarios, quienes deben recorrer largas distancias transportando muestras que, en conjunto, pueden llegar a pesar cerca de 25 kilogramos. Por ello, se plantea el diseño de un vehículo autónomo para agilizar el proceso de traslado de muestras. El vehículo debe ser capaz de identificar su ubicación y orientación, por lo cual se emplea un sensor inercial y un dispositivo GNSS que lo dirige a su destino. En paralelo, debe ser capaz de analizar la transitabilidad del terreno a fin de identificar el espacio disponible. Con este propósito, se integran sensores LiDAR y cámaras de profundidad para realizar un análisis exteroceptivo de la geometría, complementado con un análisis por apariencia a través imágenes de la cámara. La dirección del vehículo se logra mediante un servomotor que opera mediante un mecanismo de dirección Ackerman, mientras que la tracción es proporcionada por un motor brushless DC y transmitida a través de una cadena. Todo el vehículo es energizado por medio de una batería Ion-Litio recargable y contiene elementos de protección, como el relé electromecánico y fusibles. La información de los sensores debe ser procesada por una unidad de procesamiento con GPU, y los actuadores son controlados por un microcontrolador. El diseño mecánico contempla una suspensión Double Wishbone delantera y un eje sólido en la parte trasera.

El servicio de limpieza de exteriores en altura en el territorio limeño continúa siendo rudimentario. Esto se da en el sentido que, dentro del sector privado se emplean métodos tradicionales de elevamiento como andamios, causantes de accidentes en altura mientras que se implica el uso de maquinaria costosa como plataformas de elevación. A raíz de esto, en el extranjero se han diseño drones capaces de integrar la pistola a presión con la técnica del hidrolavado. No obstante, esta primera respuesta no ha sido lo suficientemente eficiente como para ejecutar un lavado profesional por un tiempo superior al de media hora debido a la duración de vuelo que garantizan las baterías LiPo. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de un dron que pueda ejecutar el mismo servicio de lavado a presión en las fachadas de edificaciones, garantizando una autonomía de vuelo superior a 1 hora que pueda compensar las falencias de tiempo de vuelo de otras propuestas comerciales. Para ello, se emplea la metodología VDI 2221 con la finalidad de integrar los dominios: mecánico, electrónico y de control. Como resultado, se cuenta con una propuesta innovadora a las tecnologías de limpieza contemporáneas que se nutre de una fuente de energía limpia: el hidrógeno. Dicha sustitución de la batería tradicional LiPo a la celda de hidrógeno refleja una reingeniería de la estructura y parámetros de vuelo del dron. No obstante, el diseño obtenido contempla un peso competitivo de 8 kg con carga útil y una autonomía de 1 hora y 17 minutos; así como también la resistencia mecánica suficiente para ejercer un lavado de hasta 69 bares, concluyendo ser una alternativa viable de limpieza en el mercado.

El sector turístico marítimo a nivel mundial se ha incrementado significativamente en los últimos años. Por lo tanto, la demanda de tener mayores opciones de seguridad dentro de las embarcaciones ha tenido que ser mejorada continuamente. Dentro de las alternativas de servicio al cliente, los cruceros deben tener un sistema adecuado de evacuación en caso de naufragio. El sistema tradicional de evacuación a veces demora tanto que por más seguros que sean botes salvavidas no son suficientes para evitar que las personas salten a mar abierto antes que el proceso concluya. En este escenario se identificó que estas personas tienen poca probabilidad de sobrevivir debido a que pueden desaparecer por las fuertes corrientes o bien ahogarse. Por tanto, el presente trabajo tiene como objetivo el diseño de un sistema de rescate que no dependa del tiempo de evacuación, para poder brindar a las personas un elemento de seguridad, que ayude a su supervivencia en mar abierto. En ese sentido, la “boya de salvamento automatizada para rescates en naufragios”, es un sistema mecatrónico que detecta la presencia de las personas en el mar, proporciona automáticamente un bote salvavidas inflable, cuenta con un sistema de comunicación vía GPS y un sistema de alarmas visuales y sonoras para que sea fácilmente detectable en mar abierto, bajo cualquier circunstancia.

Este trabajo propone un sistema mecatrónico orientado a la extracción de la cáscara del aguaymanto. El sistema propuesto apunta a reducir el tiempo de descascarado de la fruta, que en la actualidad es realizado de forma manual. La idea es ampliar la producción y mantener estándares de calidad del producto. El sistema propuesto se compone de un sistema mecánico de distribución y ordenamiento por vibración en una zaranda, que apunta a posicionar el fruto haciendo uso de filtros mecánicos, siendo finalmente ordenados y distribuidos en seis líneas de producción. Asimismo, se compone de un sistema de transporte y alineamiento previo descascarado, este último se encarga de variar la posición del aguaymanto hasta ser ingresado al sistema de extracción de cáscara. En caso la orientación no sea la adecuada, la unidad de extracción en conjunto con el sistema de alineamiento ubicará al aguaymanto en sentido lateral, ideal para la extracción. Para el proceso de validación del sistema se tomó en cuenta el número de frutos procesados por unidad de tiempo y la calidad del producto obtenido. En este caso se obtuvo una tasa de 0.5 kg/min y un porcentaje de frutos correctamente descascarado de 93.8%. Ambos parámetros de medición de desempeño están dentro del rango de valores establecidos por las empresas productoras, siendo la tasa un valor escalable directamente proporcional al número de líneas de producción. / This work proposes a mechatronic system oriented to the extraction of the shell of the aguaymanto. The proposed system aims to reduce the time for shelling the fruit, which is currently done manually. The idea is to expand the production and maintain product quality standards. The proposed system consists of a mechanical distribution and ordering system by vibration in a sieve, which aims to position the product using mechanical filters, being finally ordered and distributed in six production lines. Likewise, it consists of a transport system and alignment before the peeled. This one is responsible for varying the position of the aguaymanto until it is entered into the shell extraction system. In case the orientation is not correct, the extraction unit together with the lateral alignment system will locate the ideal position of the aguaymanto for extraction. For the validation process of the system, the number of fruits processed per unit of time and the quality of the product obtained were taken into account. In this case, a rate of 0.5 kg / min and a percentage of correctly shelled fruits of 93.8% were obtained. Both performance measurement parameters are within the range of values ​​established by the production companies, the rate being a scalable value directly proportional to the number of production lines. / Tesis

La agricultura es una de las actividades económicas más importantes en el Perú llegando a tener una gran variedad de cultivos de exportación. Pero a nivel nacional, solo unas cuantas han logrado la Denominación de Origen, como es el caso del grano seco de pallar en la región Ica. Este reconocimiento, junto con su alto valor nutricional, ha permitido duplicar su producción y exportación en los últimos 10 años. Sin embargo, la inadecuada forma en que se realiza una de las etapas principales, la selección del grano por calidad, trae problemas como imprecisiones en la calidad final del lote, repeticiones del proceso y, ya que este es un proceso manual, genera fatiga en el personal que ejecuta las operaciones. Las causas del problema están relacionadas con el actual procedimiento subjetivo y la no existencia de tecnología adecuada. Por ello, en este estudio se desarrolla un sistema mecatrónico que permite la selección automática de pallares cuyos criterios de selección se toman de la Norma Técnica Peruana para exportación de pallar, la NTP 205.019: 2015. De esta forma, se alcanza mantener un proceso objetivo, estandarizado, de mayor precisión y de reducido trabajo manual utilizando tecnologías modernas. El producto final es un prototipo automatizado con fabricación modular que clasifica los granos de pallar seco (aceptado o rechazado) utilizando algoritmos de procesamiento de imágenes y luego descarta los granos defectuosos mediante preactuadores neumáticos. Además, se utilizan transportadores vibratorios para movilizar a los granos de acuerdo a la necesidad. Finalmente, el hardware y software son implementados conforme a estándares y buenas prácticas de automatización industrial. / Agriculture is one of the most important economic activities in Peru, having a great variety of export crops. But only a few have achieved the Denomination of Origin at the national level, as is the case of the dry lima bean in the Ica region. This recognition, together with its high nutritional value, has allowed its production and exportation to double in the last 10 years. However, the inadequate way in which one of the main stages is carried out, the grain sorting by quality, brings problems such as inaccuracies in the final quality of the batch, repetitions of the process and, since this is a manual process, fatigue in the personnel. The causes of the problem are related to limited technology and the current subjective procedure. Therefore, in this study a mechatronic system is developed that allows the automatic lima beans sorting whose criteria are based on the Peruvian Technical Standard for lima beans export, the NTP 205.019: 2015. In this way, an objective process would be maintained, standardized, with reduced manual labor using modern technologies. The final product is an automated prototype with modular manufacturing that sorts dry lima beans (accepted or rejected) using image processing algorithms and then discards the defective ones using pneumatic actuators. In addition, vibratory conveyors are used to move the grains according to need. Finally, the hardware and software are implemented according to standards and good industrial automation practices. / Tesis

El temblor corporal es uno de los síntomas más comunes en enfermedades neurológicas, siendo el temblor de manos y brazos los que más se presentan en la mayoría de casos. Este tipo de síntomas generalmente no producen dolor al paciente, sin embargo, debido a que por naturaleza los miembros más usados por una persona son las manos, pueden impedir al paciente de realizar sus actividades cotidianas con normalidad. Las enfermedades más comunes que causan los temblores de mano son el temblor esencial y el Parkinson. Así mismo, el tipo de movimiento más común en ser afectado es la flexión y extensión de la mano. Por otro lado, diversas investigaciones se han desarrollado a lo largo de los años con el objetivo de mitigar este tipo de síntomas, tales como el tratamiento mediante fármacos, cirugías cerebrales o el uso de órtesis mecánicas. Sin embargo, estos no han resultado ser muy amigables debido a los efectos secundarios presentados o a las incomodidades generadas al paciente. Así, la presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo no invasivo para la supresión de temblores en flexión y extensión de la mano, el cual sea portable, ligero y de bajo costo. Así mismo, con el fin de evitar alguna incomodidad al usuario, el dispositivo se desarrolló con elementos flexibles. En el presente documento, se presenta el diseño mecánico del dispositivo amortiguador encargado de mitigar los temblores. Además, se diseña el sistema de control, el cual contiene todos los componentes necesarios para el control automático del amortiguador flexible. Así mismo, con el objetivo de demostrar su efectividad, se realiza el modelamiento de los temblores de mano y el amortiguador, llegando a amortiguamientos de más del 70% de la amplitud inicial. Finalmente, el costo de fabricación resulta ser menor a S/. 1,500 soles, lo cual brinda expectativas de que el producto pueda ser mejorado y llevado a la comercialización.

La contaminación ambiental es un problema que nos acompaña por mucho tiempo, al cual lamentablemente no le estamos dando la importancia necesaria. Tenemos solo un planeta y tenemos que cuidarlo. La emisión de gases producto de la combustión está impactando gravemente en la capa de ozono causando muchos cambios climáticos a lo largo de todo el mundo. ¿Quién hubiese pensado hace 10 años que en el invierno del 2022 en Lima la población tenga que abrigarse más para combatir el frio? Dado que se necesita promover con una mayor intensidad y alcance la necesidad del cuidado de la capa de ozono, es importante buscar un espacio que mueva grandes cantidades de personas y pueda impactar sobre toda una industria. Las competencias de autos son un buen candidato, los avances tecnológicos planteados dentro de la industria automotriz provienen muchas veces del desarrollo elaborado para estas carreras. Tomando en consideración lo planteado anteriormente, la presente tesis desarrolla el diseño de un kart eléctrico destinado a un ambiente competitivo profesional, el cual posea las características establecidas por la entidad que vela por el buen uso de los karts. El presente documento plantea inicialmente la investigación previa realizada para el desarrollo de ingeniería del vehículo, y un diseño conceptual obtenido por la metodología VDI 2206. Finalmente, se presenta el diseño del kart con un chasis base que trata de incluir la mayor cantidad de baterías posibles (2 bancos de 140 celdas cada uno) para lograr una autonomía de 32 km a 100 km/h (17 km de autonomía por cada motor) y con la posibilidad de hacerle frente a una fuerza de colisión de 155 kN (equivalente a 60 km/h); el vehículo propone una nueva interacción con el piloto a partir de las variaciones significativas del ángulo del pedal de aceleración para desencadenar la potencia pico del motor (100 kW) por un máximo de 10 segundos o cuando este llegue a su temperatura máxima de trabajo.