La presente investigación se centra en el Laboratorio de Procesos Industriales de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo; siendo esta una universidad católica privada sin fines de lucro. La investigación se realizó gracias a que se notó una influencia positiva en los estudiantes al interactuar con los módulos automáticos, por lo que ésta se analizó a través de una encuesta de sondeo, teniendo como resultado, la afirmación de esta influencia. Por tal motivo, se decidió realizar el diseño de un módulo automatizado de tratamientos de agua para extender el conocimiento de este creciente rubro, y de la misma forma, servir de instrucción para los futuros estudiantes de Ingeniería Industrial. En primera instancia, se determinó la relación de beneficio del Laboratorio de Proceso Industriales con los estudiantes, obteniendo de este, datos como que el 90% de los estudiantes creen que lo han ayudado con su aprendizaje; como también se pudo determinar que el Laboratorio cuenta con 4 módulos de alimentación eléctrica trifásica, basados en: un módulo de llenado y mezclado de sólidos, uno de control de variables líquidos, un módulo de control de caudal y uno de llenado de líquidos. Para establecer los criterios de desinfección, se analizaron las características propias del agua obtenida a través de la red pública del Laboratorio de Procesos Industriales que, a su vez, es brindada por EPSEL; obteniendo que sus principales deficiencias están en los parámetros microbiológicos y parasitológicos, como la presencia de E. Coli con un “<1 UFC/100 mL a 44,5 °C”, o Bacterias Heterotróficas con “3 200 UFC/100 mL a 35 °C”. Continuando con el diseño, se obtuvo un módulo con una capacidad de producción de 130 L/min, 200 L de almacén de agua pura y alimentación trifásica de 220 V. Finalmente se hizo una simulación del sistema a través de programas de modelado 2D y 3D como AutoCAD, y también automático, haciendo uso de softwares de programación como el SoMachine y el CitecSCADA. Finalmente, se estimó un beneficio económico en base de: mandar a diseñar el módulo vs realizarlo en base a esta investigación. Teniendo como resultado una diferencia a favor de nuestra investigación de S/. 18 897,72, lo que generará una ayuda para la universidad y sus futuros proyectos.

El agua destinada al consumo humano es un elemento esencial por lo que debe evitarse su desabastecimiento. La Empresa Prestadora de Servicios de Agua Potable (EPSEL S.A.) es la encargada de la potabilización y distribución de este elemento importante; sin embargo presenta dificultad al controlar el último proceso ocasionando el rebose del agua. Ante esta deficiencia, se realiza una investigación de tipo aplicada con el objetivo de implementar un sistema SCADA para automatización en el proceso de llenado de reservorios para la distribución del agua a la población de la ciudad de Lambayeque. De esta manera, se obtiene un control adecuado del llenado de este reservorio para evitar el rebose del mismo. La aplicación planteada ha sido desarrollada en base a un prototipo siguiendo la metodología SCADA. Para poder constatar su adecuado funcionamiento, ha sido validada de acuerdo a las Normas ISO 9001 y 14001, así como a través del usuario teniendo como resultado la obtención de datos de los sensores implementados en el prototipo y el control respectivo de estos a través de la aplicación. Para concluir, la presente aplicación demuestra la gran utilidad que tienen los sistemas electrónicos actuales en un sistema de automatización aliviando con ello la carga laboral y el manejo manual de accesorios cuyos resultados son inexactos en comparación a los obtenidos en la aplicación conllevando a mejorar, en este caso, no solo los sistemas de almacenamiento y distribución de agua potable en la población de Lambayeque sino la imagen de la empresa EPSEL S.A.

La tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa con gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial donde más del 95% de las muertes registradas a causa de esta enfermedad ocurren en países en vías de desarrollo. En el Perú, el diagnóstico de TBC se realiza a través de la baciloscopía de una muestra de esputo sometida a la tinción Ziehl Neelsen. Este método es realizado de manera manual por expertos técnicos de laboratorio quienes inevitablemente realizan un diagnóstico con amplia variabilidad; debido a esto, la automatización de diagnósticos médicos se presenta como una solución que permite corregir los errores presentes en la intervención humana. La Sección de Electricidad y Electrónica de la facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado dos sistemas de preparación automático de muestras de esputo para el diagnóstico de TBC (PAME) a fin de estandarizar el proceso de tinción ZN. El primero de estos realiza la tinción de una sola muestra por proceso; así mismo, el segundo sistema realiza la preparación de siete muestras en simultáneo, lo cual implica que este sea voluminoso y pesado para formar parte de un equipo portátil de diagnóstico de TBC requerido en los centros de salud del país. Debido a esto, esta tesis realiza el diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC, el cual solucionará los inconvenientes presentes en los sistemas PAME’s, para formar parte de un sistema completo de diagnóstico de TBC que involucra el conteo de bacilos a través de un microscopio automatizado.

En el presente trabajo se realizó el diseño de un sistema de iluminación para un jardín usando LEDs de potencia RGB, con el objetivo de presentarlo como una opción frente a sistemas comerciales. Se incluyó el diseño del sistema y una interfaz para ser operada de manera intuitiva en un dispositivo móvil, el cual actualmente es muy usado para varias aplicaciones. El diseño realizado consta de 2 partes. La primera muestra el hardware que incluye tanto los excitadores, los LEDs y el control; y la segunda el desarrollo del software, es decir el programa cuyo fin es lograr controlar los colores, así como los efectos realizados con estos y la programación de la aplicación para el dispositivo móvil. En el primer capítulo, se definen conceptos de iluminación e iluminación de exteriores, particularmente de jardines. Luego, en el segundo capítulo se muestran las tecnologías de iluminación comúnmente usadas, centrando el estudio en las tecnologías en estado sólido, además de presentar los dispositivos móviles más usados y sus respectivos sistemas operativos. En el tercer capítulo se desarrolla el diseño planteado para cubrir los objetivos, tanto en la parte de hardware (excitadores, LEDs de potencia, etc.) como en software (desarrollo de los programas para el control y la interfaz). Finalmente, en el cuarto capítulo se presenta la implementación y funcionamiento.

En la actualidad, la mayor parte de las pymes que brindan servicios de cincado electrolítico en el Perú tienen un proceso manual y artesanal, en el que se depende directamente de los operarios para llevarlos a cabo. Esto trae como consecuencia la aparición de cuellos de botella durante el proceso, errores en el producto final, y accidentes laborales de los operarios producto de la fatiga, esfuerzo físico o exposición al líquido electrolítico de zinc, el cual es altamente peligroso. Por otro lado, conforme la industrialización y las aplicaciones de la hidráulica en nuestro país aumentan, la demanda de conectores hidráulicos con recubrimiento de zinc crece y se requieren procesos que optimicen el proceso de cincado electrolítico de estos, de tal manera que se pueda cumplir con los requerimientos de los clientes. Bajo este contexto, el tema de la presente tesis plantea el diseño de una máquina automatizada para la carga y descarga de conectores hidráulicos en un baño de zinc electrolítico, con la finalidad de recubrirlos con una capa de zinc sin depender de un operario para esta tarea. Este trabajo describe a detalle el sistema mecánico y electrónico de la máquina propuesta y los pasos previos que se siguieron para poder obtenerlos, cumpliendo con la metodología alemana VDI 2225. El diseño brinda una solución a la problemática presentada; además tiene la estructura y componentes mecánicos y electrónicos necesarios para permitir al operario la carga, descarga y sumergimiento de conectores hidráulicos en el líquido de zinc, así como el control del peso deseado de conectores a cincar, de la temperatura deseada del líquido electrolítico y del tiempo deseado de cincado. Para validar este diseño, se realizan cálculos mecánicos y electrónicos para poder seleccionar diversos componentes de acuerdo a sus respectivas hojas de datos, además de ciertas simulaciones por elementos finitos para realizar análisis de fallas. Adicionalmente, se estima un presupuesto total para la fabricación de un primer prototipo, considerando cotizaciones de proveedores y distintos gastos. Los resultados obtenidos son satisfactorios, concluyendo que se obtiene el diseño de un sistema que permite recubrir conectores hidráulicos con una capa de zinc de manera automática.

La presente tesis tiene como objetivo diseñar un sistema de seguridad para brazos robóticos adaptable a los principales contextos de operación industrial: traslado de materiales, soldadura y ensamble de piezas; con este sistema se espera brindar una solución libre para la implementación de sistemas de seguridad en líneas de producción de modo que los costos y los tiempos de ingeniería se reduzcan considerando el aumento en el uso de brazos robóticos en la industria peruana. Los objetivos de la tesis son: el diseño de los subsistemas de sensado y actuación del sistema de seguridad, el diseño de un algoritmo para la configuración estándar de los parámetros iniciales del sistema, la implementación de un prototipo que simule el funcionamiento del sistema, y la estimación de los costos totales del proyecto. Como principal conclusión del trabajo realizado se diseñó un sistema de seguridad adaptable a al menos tres casos comunes de aplicación industrial de los brazos robóticos con un nivel de desempeño PLb según la norma ISO 13849-1:2015. El sistema de seguridad está compuesto por un PLC y tres sensores especializados para aplicaciones de seguridad. El sistema incluye además elementos de alarma sonora y luminosa para comunicar el nivel de peligro cuando un objeto o persona se acerca lo suficiente al área alrededor del brazo, así como un display indicador de cercanía. En caso el objeto o persona acceda a un área de peligro (Zona Danger), un contactor desconectará la alimentación del brazo robótico. La presente tesis es la continuación de un trabajo de fin de carrera de la misma autoría (Sistema de seguridad adaptable para brazos robóticos. Trabajo de Fin de Carrera, 2019).

En el presente trabajo de tesis se realizó el estudio y modelamiento matemático del intercambiador de calor presente en el laboratorio de Control y Automatización de la Sección Electricidad y Electrónica de la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP). Debido a que no se cuenta con información interna del equipo, se planteó realizar el modelamiento mediante pruebas experimentales. Por tanto, se utilizaron los fundamentos brindados por la Identificación de Sistemas para obtener un modelo matemático válido que describa adecuadamente el comportamiento de la planta estudiada. Inicialmente, se utilizó técnicas de Identificación No Paramétrica para obtener características generales de la dinámica de la planta. Posteriormente, se utilizó esta información para planificar el experimento de Identificación Paramétrica. En el experimento de Identificación Paramétrica se utilizó comandos del System Identification Toolbox de MATLAB para realizar el diseño de la señal de entrada, la estimación de modelos paramétricos y su respectiva validación. Asimismo, se realizó el diseño de sistemas de control en lazo cerrado aplicados al modelo obtenido que presenta mayor similitud con el comportamiento de la planta real. Este diseño contempló el uso de dos tipos de controladores: un controlador PID y un controlador PID con Predictor de Smith. Finalmente, se realizaron simulaciones de los sistemas de control empleando los controladores diseñados y se analizaron los resultados obtenidos.

El siguiente trabajo de tesis presenta el diseño de una estación de monitoreo de aguas residuales no domésticas en Lima Metropolitana, la cual está compuesta por un arreglo de sensores. La estación es capaz de monitorizar continuamente en pequeños intervalos de tiempo programables (entre 1 a 60 minutos) la concentración de sustancias que se encuentran disueltas en el agua por medio de la medición de los siguientes parámetros: materia orgánica, pH, oxígeno disuelto y conductividad. Todos los valores obtenidos por el arreglo de sensores se pueden visualizar desde un Smartphone, Tablet o computadora. La estación de monitoreo permite alertar si el nivel de algún parámetro característico medido por el arreglo de sensores supera el nivel establecido en la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). Está debe aplicar procesos para la descontaminación del agua, los cuales están relacionados con el nivel de contaminación de los diversos parámetros que se encuentra en la misma, de esta manera se tiene un control continúo sobre las aguas residuales no domésticas. Además el sistema es de fácil uso, puesto que es portátil, permite su instalación inmediata en diversos puntos, y gracias a su sistema autónomo, puede trabajar durante 1 día seguido sin la necesidad de utilizar electricidad doméstica. Adicionalmente, el sistema cuenta con una protección ante hurtos, generando un sonido fuerte que aturde al atacante y posteriormente envía un mensaje de alerta hacia el dispositivo que se encuentre conectado al sistema.

Esta tesis presenta una propuesta para el desarrollo de un móvil con un sistema electrónico modular que permita el acoplamiento de otros sub-sistemas y la ejecución de diferentes funciones y que además será controlado remotamente por un usuario, quien obtendrá información del medio a través del robot. El diseño de este móvil es requerido por el grupo de investigación de Ingeniería Civil, quiénes necesitan de un intermediario, en este caso, el robot, para acceder a los túneles subterráneos de la Huaca de la Luna y recolectar bloques de adobe. En este documento, se detalla el problema existente en la recolección de los bloques de adobe de la Huaca de la Luna debido a las zonas inseguras de difícil acceso y el inconveniente por el constante rediseño de los robots de exploración debido a su inadaptabilidad al terreno al que se enfrentan. Además, se analizan los principales robots de exploración, cuyas funciones varían entre la toma de fotografías y video para zonas como túneles angostos, de estructuras inestables o de ambientes tóxicos no aptos para el ser humano. Sin embargo, todos tienen como común denominador el brindar seguridad a las personas y servir como intermediarios entre el medio y el usuario. Para el diseño del móvil, se han tenido en cuenta los requerimientos físico-mecánicos limitados por las dimensiones del túnel y las características de los bloques de adobe; y los requerimientos electrónicos y de control que permita una comunicación estándar entre el móvil y el usuario que lo controla. Por su parte, el sistema electrónico modular le otorga la posibilidad de realizar diferentes funciones de acuerdo a los mecanismos que se acoplen. Además, se definieron las principales funciones del robot: movilidad en el terreno, control remoto del móvil, observación del medio mediante una cámara de video, recopilación de información a través de los sensores, recolección de muestras mediante los mecanismos a implementar y comunicación entre el móvil y el usuario. Asimismo, este trabajo detalla la estructuración e integración de los subsistemas involucrados (mecánico, electrónico, control, comunicación) y de los componentes seleccionados. Todos necesarios para lograr el diseño de un robot móvil de 60kg que puede movilizarse a una distancia máxima de 300 metros a una velocidad entre 13cm/s y 15cm/s capaz de cargar los bloques de adobe de 16kg y acoplar un mecanismo auxiliar de 10kg.

La tesis presente describe el diseño de un sistema de control de humedad para un mariposario localizado en la ciudad de Huyro en Cuzco con la finalidad de crear un ambiente propicio para el crecimiento y desarrollo de las mariposas en todas sus etapas. Se diseñarán los elementos involucrados en la parte del sensado, control y visualización. En el primer capítulo se analiza la situación actual de los mariposarios en el Perú, tanto en su diseño como en su producción. En el segundo capítulo se estudia a la mariposa y de manera breve las diversas técnicas de control usadas en los mariposarios, así como los componentes para el control respectivo. En el tercer capítulo se presenta el diseño del sistema que incluye el algoritmo de control implementado en un microcontrolador. Se seleccionó un sensor de humedad con salida digital cuyos rangos de medición abarcan las posibles mediciones de campo. Por último, se presenta la interfaz de usuario la cual nos permite observar las mediciones de humedad y temperatura en un pequeño monitor LCD y controlar los cambios de humedad mediante pulsadores. En el cuarto capítulo se analizan los resultados obtenidos de la implementación del sistema de automatización para la verificación del algoritmo de control e interfaz de usuario. Se presenta el presupuesto para la implementación del sistema.