El presente proyecto de tesis consiste en el desarrollo de un sistema de comunicación mediante el uso de una antena microstrip en los sistemas aéreos no tripulados. En el primer capítulo trata sobre la situación actual de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y sus aplicaciones. Además, se presentarán la justificación y las tecnologías existentes de los sistemas de comunicaciones y telemetría que son importantes para la comprensión del presente trabajo. En el segundo capítulo se describe teóricamente las partes del sistema de comunicación y los conceptos necesarios para entender el diseño del presente sistema enfocado en la antena a usar. En el tercer capítulo se describe el diseño del sistema completo de comunicación a partir de diagramas de bloques, elección de componentes y se muestra la forma y los métodos a partir de los cuales se obtiene el diseño funcional de la antena. Haciendo uso de software de simulación CST Studio se realiza la comprobación de los resultados teóricos de los dispositivos. Por último, se detalla el método usado en el presente proyecto para la fabricación de este tipo de antenas. En el último capítulo se caracteriza la antena a través de la medición del parámetro que la define; en este proyecto se realiza la medición del coeficiente de reflexión (parámetro S11), a su vez que se hace el correspondiente análisis en comparación con los resultados obtenidos mediante simulación en el capítulo 3. También se muestra las pruebas y los resultados obtenidos por el UAV con el sistema de comunicación integrado tanto en tierra como en aire. Por último, se muestran las conclusiones del análisis de los resultados obtenidos y recomendaciones a seguir.

Los multicópteros en la actualidad son una herramienta de gran apoyo en distintos rubros tales como la prospección pesquera, la vigilancia y seguridad, la detección de personas, entre otros. Sin embargo existe una situación problemática por la cual se ven afectados estos multicópteros, la cual es el daño o colisión que tienen al momento de aterrizar en superficies en movimiento, tal es el caso de las embarcaciones marinas, pues no están diseñados para el tipo de superficie mencionado anteriormente. Por ello surge la necesidad de encontrar una solución para abordar este problema, frente a ello la propuesta de solución es una plataforma automática que asista al correcto aterrizaje de multicópteros que sean empleados en el ambiente marítimo. En la presente tesis se desarrolla esta propuesta de solución, la cual está organizada en cinco capítulos. En el primer capítulo se aborda la situación problemática, el alcance del problema, las necesidades del usuario o instituciones, los objetivos de la tesis y el estado del arte donde se presentan tesis, patentes y productos que existen en el mercado. A partir del segundo capítulo se empieza a realizar el proceso del diseño de ingeniería. En este capítulo se trata sobre la definición de los requerimientos que debe contar el sistema para cumplir con una lista de exigencias. Posteriormente se presenta la estructura de funciones con que contara cada dominio del sistema mecatrónico (mecánico, electrónico y control), las matrices morfológicas las cuales presentan las alternativas de solución para cada una de las funciones que tendrá el sistema mecatrónico. Además, se realiza una evaluación técnico económico de las tres mejores soluciones para definir el diseño óptimo. El tercer capítulo está conformado por el desarrollo e integración del sistema mecatrónico, que consta de un diagrama de bloques y se describe los componentes que conforman el diseño electrónico y los criterios de selección para escoger al adecuado, en cuanto a los cálculos electrónicos, estos se pueden observar en el anexo A.6. Seguidamente, el diseño mecánico abarca cálculos principales mecánicos cinéticos y de resistencia de materiales, mostrando las dimensiones y características principales del sistema mecatrónico, en el anexo A.7 se presentan los cálculos mecánicos adicionales del sistema. El diseño de control contiene diagramas de flujo donde se muestra los algoritmos de control y el modelo matemático de los subsistemas, se plantea las estrategias de control con el fin de poder controlar eficientemente al sistema. En el cuarto capítulo se aborda los costos que implica el desarrollo del sistema tales como los costos de los materiales, fabricación y de diseño en ingeniería. Finalmente, el quinto capítulo constituye las conclusiones y recomendaciones que se desprenden del presente trabajo de diseño.

La electromovilidad, con los vehículos eléctricos es una nueva forma de desplazamiento que utilizan los seres humanos, su uso se ha masificado en estos últimos años y su crecimiento es exponencial, al parecer ha llegado para quedarse y con posibilidades de ir desplazando paulatinamente a los vehículos de combustión. El Perú, no es ajeno a esta realidad y el estado como tal ha abierto las puertas a esta tecnología, motivando normativa de promoción a la importación, uso e implementación de infraestructura para el desarrollo de esta actividad, que como se informa es amigable con el ambiente. Sin embargo, no se esta previniendo que dentro de los residuos solidos que se generan con esta tecnología se encuentran sus baterías, las cuales tienen dentro de sus componentes principales el Ion Litio, el cual es altamente contaminante, motivo por el cual nos ha causado preocupación, que no exista normativa específica para la disposición final ó reutilización de dichas baterías, dada la compleja situación que se tiene en el país con el tema de residuos sólidos y su disposición, que según el MINAM se generan un promedio de 21 mil toneladas de residuos al día. Por lo que es necesario, que se tomen cartas en el asunto, debido a que la realidad de los vehículos eléctricos la estamos viviendo y próximamente los tendremos como parte de nuestros residuos sólidos. / Electromobility, with electric vehicles, is a new form of displacement used by human beings, its use has become widespread in recent years and its growth is exponential, apparently it is here to stay and with the possibility of gradually displacing vehicles of combustion. Peru is no stranger to this reality and the state as such has opened the doors to this technology, motivating regulations to promote the import, use and implementation of infrastructure for the development of this activity, which as reported is friendly to the environment. ambient. However, it is not being prevented that within the solid waste generated with this technology are its batteries, which have Lithium Ion as one of its main components, which is highly polluting, which is why it has caused us concern. , that there are no specific regulations for the final disposal or reuse of said batteries, given the complex situation in the country with the issue of solid waste and its disposal, which according to MINAM generates an average of 21 thousand tons of waste up to date. Therefore, it is necessary that action be taken on the matter, because we are living the reality of electric vehicles and will soon have them as part of our solid waste. / Trabajo académico

Las labores de búsqueda de rescate en diferentes zonas del Perú se dificultan generalmente por las diferentes condiciones meteorológicas y geográficas las cuales complican el acceso a diversos lugares. En la actualidad, se pueden encontrar diferentes soluciones a este problema, como los drones aéreos y terrestres; sin embargo, ambas opciones presentan diversas vulnerabilidades a los factores ambientales. Además, ambos tienen como limitaciones la duración de funcionamiento y el alcance de exploración. La presente tesis se centra en el diseño y dimensionamiento de un vehículo no tripulado en la función de rescate y exploración en lugares que son de difícil acceso, por esta razón, podrá facilitar y aumentar la efectividad de las organizaciones que se encargan de las labores de búsqueda y salvamento. Se busca que este sistema tenga un tiempo de funcionamiento de larga duración, es decir, que sea mayor a 30 minutos que es el tiempo promedio de marcha de los drones del mercado. Así también, se propone que pueda desplazarse por aire y por tierra para extender el espacio de búsqueda, que cuente con el menor peso posible sin afectar la resistencia y estabilidad del vehículo, además, que soporte variados fenómenos atmosféricos como vientos, lluvias o granizadas.

El método más común para inspección de carreteras es la inspección visual. Esta tarea toma tiempo ya que el proceso de evaluación e inspección es tedioso y largo, además de no abarcar más de 20 km por día. Con todos estos factores y teniendo en cuenta el error del operario, no se logra obtener una inspección adecuada. Además, implica alto costo y muchas veces es riesgoso para los mismos operarios ya que en una carretera transitan vehículos a alta velocidad, además de que las mismas carreteras en mal estado pueden resultar peligrosas. El presente trabajo propone el diseño de un vehículo aéreo no tripulado de ala fija (UAV que solo posee un motor y donde la fuerza de sustentación es proporcionada por las alas) para la acción de inspeccionar carreteras. Este debe ser lo más ligero posible, es por ello que se escogió poliestireno expandido como material principal. Se integrará el UAV con una cámara digital que tome fotos con alta calidad cada 5 segundos mientras sigue una trayectoria definida. Finalmente, las fotos tomadas son analizadas en una computadora por medio de procesamiento de imágenes para encontrar las fallas en las pistas. El algoritmo de procesamiento de imágenes se restringirá para carreteras interprovinciales, debido al poco tráfico que presenta en comparación con las carreteras de ciudad. Para el diseño del UAV se utilizó la metodología VDI 2225, donde de tres conceptos de solución se seleccionó el óptimo a través de un análisis técnico y económico, este concepto óptimo se va mejorando a través del avance de la tesis. Como resultado final se obtiene un vehículo de 3 kg de peso, el cual puede sobrevolar a una altura máxima de 80 m, a una velocidad máxima de 15 m/s.

La agricultura en el Perú es una de las principales actividades económicas que impulsan el desarrollo del país, también se resalta su relevancia por producir el 70% de los alimentos que se consumen. Dentro de los alimentos que provee se encuentra el mango, el cual ha registrado un alto crecimiento entre los cultivos de fruta posicionándose como el cuarto producto más importante del sector agroexportador. Sin embargo, es necesario un seguimiento constante al cultivo pues, de lo contrario, podría dañarse ante la presencia de plagas y/o enfermedades, así como la falta de irrigación o abono. No obstante, este seguimiento requiere de gastos innecesarios tales como el personal destinado a recorrer todo el cultivo y los elementos químicos usados para fumigación. En el presente trabajo se plantea el diseño de un Vehículo Aéreo no Tripulado (VANT) que pueda ayudar a incrementar la producción del mango en nuestro país y a su vez su calidad se vea beneficiada. Este VANT sobrevolará por el área de un cultivo predeterminado y con imágenes espectrales se podrá determinar qué parte del cultivo se encuentra dañado, posteriormente realizará una inspección al cultivo dañado, tomando fotografías a los árboles y a la zona, para poder determinar de qué plaga o enfermedad se trata. De esta manera, se ayudará a reducir los costos y el agricultor podrá tomar las acciones necesarias para poder erradicar el daño, permitiendo aplicar elementos químicos solo en el área localizada.

En la actualidad se observa que el comportamiento de los parachoques de los vehículos sufre fisuras y aumentan los esfuerzos, ya que estos son elaborados con plásticos los cuales tienen muy baja resistencia, de tal forma que cuando sufren un impacto frontal, el vehículo termina muy afectado poniendo en riesgo la vida de las personas. Por ello, surgieron los parachoques con materiales compuestos los cuales tienen mayor resistencia que los plásticos y cercana a los metales. Por esta razón el objetivo de este trabajo es modelar y analizar un parachoques con Materiales Compuestos de Jute/Epoxi, Kenaf/Epoxi y Sisal/Epoxi utilizando las ecuaciones de la Energía Cinética, el Teorema de Cantidad de Movimiento y la Energía de Deformación, para así calcular la energía interna que se genera a la hora del impacto frontal, y realizar una comparación de los tres MC bajo la normativa GB17354-1998 y la directiva 96/79/CE del Parlamento Europeo. Además, se realizó la simulación de choque frontal del parachoques con los tres Materiales Compuestos (Jute/Epoxi, Kenaf/Epoxi y Sisal/Epoxi) propuestos en esta tesis, para así, evaluar los Esfuerzos, Deformaciones, Desplazamientos y el Factor de Seguridad mediante gráficos, utilizando el software SolidWorks. Y resultado de ello se obtuvo que el Material Compuesto de Sisal/Epoxi es el más Resistente y Seguro con respecto a los dos Materiales Compuesto (Jute/Epoxi y Kenaf/Epoxi).

La presente tesis aborda dos problemáticas. La primera es que los diseños más convencionales de drones con aplicaciones específicas no están adaptados para volar en ambientes cerrados, pues no solo corren el riesgo de estrellar sus hélices contra paredes o techos, sino que también corresponderían un riesgo para las personas en su entorno. No obstante, hay tareas que podrían desarrollar en este tipo de espacios si se adaptara su diseño a uno más seguro. Por ejemplo, podrían ser utilizados para realizar rondas de vigilancia a través de cuartos y pasillos tal y como lo hace el personal de seguridad. La segunda problemática apunta precisamente a este sector, pues dispositivos como cámaras de vigilancia tienen algunas limitaciones como el hecho de no ser disuasivas por no estar a la vista o de no estar necesariamente en los lugares donde se les necesita. Se han venido utilizando robots terrestres para tareas de vigilancia en interiores pero que, sin embargo tienen la desventaja de tener trayectorias de movimiento fijas. Un VANT puede tener múltiples trayectorias de movimiento. Se propuso realizar el diseño preliminar de un dron con características especiales para que realice rondas de vigilancia. La primera es que debe ser capaz de volar en ambientes cerrados y por lo tanto debe contar con un diseño tal que no genere ningún riesgo técnico para sí mismo ni un riesgo físico para las personas que se pudiesen encontrar en los espacios donde opere. Lo segundo es que debe contar con una cámara capaz de registrar con o sin luz lo que sucede en su entorno y transmitir el video en vivo hacia la laptop del operario en un ambiente específico, desde donde además se enviará la trayectoria de vuelo al VANT. La tercera es que debe poder detectar obstáculos o personas y mantener el vuelo en una posición fija de encontrar alguno. La aeronave en cuestión funciona con un motor de contra-rotación también llamado de configuración coaxial y se traslada variando las posiciones de un juego de 4 alerones. Para aislar las hélices se ha utilizado una estructura geodésica conformada por varillas de fibra de carbono. Tiene un tiempo de vuelo efectivo de 10 minutos y es del tamaño de una esfera con un diámetro de aproximadamente 490 cm. El VANT será controlado desde una estación en tierra conformada por una laptop a la cual irá conectado el receptor de video. Desde aquí el operario enviará la trayectoria del vuelo al VANT podrá visualizar el video en vivo.

Actualmente, en respuesta a la necesidad de vehículos eléctricos que utilicen una fuente de energía diferente a la gasolina o petróleo, debido al agotamiento, se han creado vehículos capaces de funcionar con energía eléctrica almacenada en una batería interna. El dispositivo interno encargado del proceso del control de carga de la batería eléctrica es un convertidor electrónico DC-AC, pues la batería necesita una corriente continua para recargarse. A razón de esta interacción entre el vehículo eléctrico y la red eléctrica, se han planteado diferentes estrategias de control que permitan el intercambio de potencia entre la batería y la red eléctrica, para asegurar el funcionamiento correcto de la red durante el proceso de recarga o en caso de fallas en la red eléctrica. A este tipo de estrategias se le denominan comúnmente “Vehicle-to-Grid” (V2G). Este trabajo de tesis plantea una estrategia de control V2G denominada “Grid Forming”, la cual permite controlar el intercambio de potencia entre la red eléctrica y la batería emulando el comportamiento dinámico de una maquina síncrona. No obstante, dado que la estrategia de control se implementa en un convertidor electrónico de potencia, este es dimensionado para que trabaje a potencia nominal y no para corrientes de cortos circuitos, dado que esto incrementaría considerablemente el costo del convertidor o podría acarrear daños irreparables en su estructura. Es debido a la problemática anteriormente planteada, que esta tesis busca evaluar e implementar una nueva estrategia de control V2G de tipo “Grid Forming”, que permita al vehículo dar soporte a la red y recibir energía de la misma a través del control del voltaje y frecuencia y, proponer un método más sencillo de limitación de corriente en caso de fallas en la red eléctrica. Además, se analiza el impacto de los armónicos a bajas frecuencias en la transferencia de energía entre la red y el vehículo.

La presente investigación tiene como objetivo diseñar una cadena de suministros de automóviles eléctricos que permita el desarrollo sostenible del sector automotriz. La sostenibilidad de dicho sector se puede mejorar con el incremento de automóviles eléctricos en el parque automotor peruano y mediante la simulación de escenarios e indicadores para sustentar el diseño de la cadena de suministros. La sostenibilidad es un término que implica hacer negocios y generar rendimientos económicos perdurables, evitando posibles impactos ambientales y sociales. El parque automotor peruano actual es contaminante, antiguo y costoso por lo que no es sostenible. En el Perú, la implementación de medidas referidas a la electromovilidad y al uso de automóviles eléctricos es todavía baja. Esta investigación propone desarrollar esta tecnología en el país como posible alternativa para impactar positivamente en el mejoramiento de los indicadores de sostenibilidad del sector automotriz, tomando como base la experiencia en países de la región. Para el presente estudio se plantearon tres diseños de cadenas de suministros de autos eléctricos. Se hizo un análisis regresional usando como base la tasa de crecimiento de uso de autos eléctricos en otros países de la región para estimar el escenario esperado en el Perú. Se aplicó la metodología SMART y la evaluación cualitativa de expertos. Se encontraron factores cualitativos relevantes a la cadena de suministros junto con el costo de vida útil de cada diseño. En base a los datos obtenidos, se eligió el mejor diseño de cadena de suministros para evaluar su impacto en los indicadores de sostenibilidad. Se evidenció que luego de seis años se logra reducir las emisiones de carbono en el ambiente en un 6.75%, haciéndolo ecológicamente amigable, permitiendo la actualización y el incremento de los indicadores de sostenibilidad del parque automotor peruano. / This research aims to design electric vehicles supply chain that allows the sustainable development of the automotive sector. The sustainability of this sector can be improved by the increase in electric vehicles in the Peruvian vehicle fleet and by simulating scenarios and indicators to support the design of the supply chain. Sustainability is a term that implies doing business and generating lasting economic returns, avoiding possible environmental and social impacts. The current Peruvian vehicle fleet is polluting, old and expensive thus it is not sustainable. In Peru, the implementation of measures related to electro mobility and the use of electric vehicles is still low. This research proposes developing this technology in the country as a possible alternative to positively impact the improvement of the sustainability indicators of the automotive sector, based on the experience of the countries in the region. For this study, three designs of electric vehicles supply chains were proposed. A regression analysis was carried out using as information source the growth rate of the use of electric vehicles in other countries of the region to be able to estimate what the expected scenario in Peru would be. The SMART methodology and the qualitative evaluation of experts were applied. Qualitative factors were found that have relevance in the supply chain along with the useful life cost of each design. Based on the data obtained, the best supply chain design was chosen in order to assess its impact on sustainability indicators. It was `proved that after six years, it is possible to reduce 6.75% of carbon emissions in the environment, making it ecologically friendly, allowing the update and increase of the sustainability indicators of the Peruvian vehicle fleet.