Esta tesis pretende dar un aporte para el correcto tratamiento de las botellas de plástico PET (Tereftalato de Polietileno) al momento de ser desechadas a través del diseño y posterior construcción de una máquina que se encargue de compactar y almacenar dichos residuos. Dado los requerimientos particulares de operación (lugares donde se ubicara la máquina por mencionar alguno), establecimos una serie de características a tener en cuenta en su diseño, entre las cuales se destacan: El accionamiento manual de la máquina, característica principal y punto de partida para el diseño de sus demás componentes. Diseño ergonómico debido a que se quiere un fácil uso de la misma por parte de cualquier persona, y en especial por parte de los niños quienes serán los principales usuarios. Elementos de seguridad que eviten cualquier accidente aquellas personas que operen la máquina, cabe destacar que los niños serán los principales usuarios de ahí el gran énfasis en este tema. El diseño óptimo fue el resultado de un minucioso proceso de selección de las mejores alternativas tecnológicas que pudieran cumplir con las exigencias requeridas así como una exhaustiva evaluación técnica y económica de los diversos proyectos que se fueron elaborando hasta llegar a la mejor opción. Se tuvo cuidado en evaluar mediante cálculos previos los componentes que estarán sometidos bajo gran esfuerzo y que pudieran fallar durante su servicio, de tal manera que al rediseñarlas puedan trabajar de forma segura y satisfactoria. Incluimos los planos de fabricación de todos los componentes de la máquina así como los materiales necesarios para su construcción; además hemos elaborado un presupuesto especificando los costos relacionados con la fabricación de la misma, como también los costos de los materiales usados, su transporte, etc. Finalmente esperamos que esta tesis sirva de referencia para aquellos que se encuentren realizando trabajos relacionados con el procesamiento de botellas de plástico PET de manera que tengan un punto de partida en cualquier etapa en la que se encuentren sus proyectos según sea el caso.

La presente tesis tiene como objetivo el desarrollo de una interfaz hombremáquina basada en una tarjeta de adquisición en una computadora. Esta interfaz, permitió visualizar y analizar la información proveniente de los sistemas de detección de fallos en los lazos de control de la planta estudiada. Asimismo, también permitió visualizar la evolución de las variables y actuar sobre estas cuando fue necesario. El trabajo propuesto incluyó, el estudio de metodologías de desarrollo de interfaces, el desarrollo de software de la interface visual, el desarrollo de las librerías de registro de información proveniente de los sistemas de detección de fallos y desarrollo del algoritmos de monitoreo y control de las variables de la planta objeto de estudio.

En el mercado industrial actual existe una alta competitividad por elevar la productividad y la calidad de su producto final. Por estos motivos, se encuentra en una constante búsqueda por mejorar el control de sus procesos y para ello requiere de profesionales que se encuentren mejor capacitados en temas relacionados a la instrumentación y el control de procesos. Debido a esta necesidad, existen diversas empresas que fabrican módulos didácticos que permiten desarrollar las experiencias de control requeridas para ser competitivo dentro del ámbito industrial actual. Sin embargo, la mayoría de instituciones educativas no cuentan con los recursos económicos suficientes para la adquisición de uno de estos módulos debido al alto costo de inversión que esto significa. Por ello, el objetivo que se busca al desarrollar este proyecto es implementar un sistema de control de temperatura de bajo costo en el módulo educativo control de nivel que se encuentra actualmente en el Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura (CETAM). Una vez concluido, este módulo permitirá desarrollar conocimientos teórico-prácticos en el campo de control de procesos, así como en el manejo de los equipos involucrados. Para seleccionar adecuadamente los componentes que forman parte del módulo, se establecieron como principales referentes su funcionabilidad y su costo de adquisición. Una vez realizada la implementación se obtuvo el modelo matemático de la planta y se desarrolló el algoritmo de control PID, debido a que es frecuentemente empleado por las industrias. Este algoritmo fue implementado utilizando conceptos de control por computadora, y le permitió al sistema operar correctamente lazos de control dentro del rango de temperaturas de 25 °C a 36 °C. Además, se implementó una interfaz de usuario que permite visualizar gráficamente del comportamiento de las variables del sistema y modificar de manera sencilla los parámetros del controlador que tienen una relación directa con la respuesta.

El cultivo bajo invernadero permite crear un microclima dentro de un espacio cerrado y proteger los cultivos de fenómenos climáticos derivados del ambiente externo. Tradicionalmente, estos invernaderos son operados manualmente por el agricultor en base a su experiencia. Sin embargo, existen sistemas automatizados que facilitan el monitoreo y control de las condiciones climáticas de acuerdo a las necesidades del cultivo. En este trabajo se propone el diseño de un sistema automatizado para el monitoreo y control de humedad de un invernadero que se construirá en el distrito de Abelardo Pardo Lezameta, ubicado en el departamento de Áncash. Para tal fin se planteó una estrategia de control que permita establecer un valor adecuado de humedad dentro del invernadero mediante un algoritmo de control on/off que ejecute una de las dos etapas de humidificación y deshumidificación, de acuerdo a la medición del sensor de humedad. Se usó el sensor de humedad DHT22 que provee al sistema diseñado de un rango de operación de 0-100% y una resolución de +/-2%. Además, se seleccionaron actuadores que permitan nebulizar y ventilar el invernadero para variar la humedad, se usó una electroválvula que permita el pase del agua hacia los nebulizadores, así mismo se usaron tres motores para la apertura y cierre de las ventanas del invernadero. Por otro lado, se desarrolló una interfaz de usuario, la cual sirva para monitorear los cambios de la variable controlada en una computadora, así como también operar los actuadores remotamente. Se realizaron pruebas y simulaciones del sistema diseñado, las cuales demostraron que el sensor de humedad elegido puede usarse para este tipo de aplicaciones, obteniendo mediciones de humedad de una manera rápida y sencilla. Por otro lado, se logró establecer la comunicación serial entre el sistema de control y la computadora a través de la interfaz de usuario implementada. La interfaz de usuario desarrollada ayuda a facilitar el control y monitoreo del parámetro climático dentro del invernadero. Todo esto permitirá dar autonomía al invernadero.

Actualmente, debido al crecimiento exorbitante de comercio de productos de consumo masivo, las industrias tienen la necesidad de contar con una mejor organización, gestión y control de los procesos en el ámbito logístico, para poder asegurar el uso de manera eficiente, eficaz y efectiva de los recursos materiales, financieros y humanos con los que cuenta. Un aspecto importante en el área logística de las empresas es el almacenamiento de las existencias, donde se requiere controlar y sistematizar de manera adecuada y segura la utilización de las instalaciones, pues representan buena parte de los gastos que tienen que realizar las empresas. Asimismo, el transporte de los productos es otro factor que interviene y determina el desarrollo y evolución de la logística, pues las industrias necesitan conocer e identificar los volúmenes exactos de productos que requerirá de sus proveedores o entregará a sus clientes para poder calcular los costos y usar de manera eficiente los recursos de este rubro. Por otra parte, las empresas requieren de un sistema de control de calidad de sus productos, para la detección y control de errores que se pueden presentar en ellos. El presente trabajo propone una solución alternativa a la deficiente supervisión de los procesos involucrados en las industrias de fabricación de productos de consumo masivo, para ello se diseñará e implementará un sistema de dimensionamiento automático de cajas, que sirven para el empaque de los productos, con el objetivo de identificar y calcular los volúmenes de espacio requeridos por la empresa, costos de los procesos de almacenamiento y transporte, e implementar un sistema de control de calidad de las existencias para poder asegurar la entrega de un producto bueno y terminado a los clientes.

Actualmente, es preocupante que el Perú invierta solo el 0.15% del PBI para la investigación y desarrollo tecnológico considerando que el promedio en América Latina es de 0.7% [1]. Es por ello, la importancia de ser un país que no solo exporte materia prima, sino también conocimientos y nuevas tecnologías [2]. Esta tendencia nacional influye en los diferentes sectores empresariales, en este caso, innovación y desarrollo para el uso de vehículos subacuáticos autónomos (AUV). Por tal motivo, se presenta el diseño de un sistema de estabilización para un AUV, el cual es capaz de estabilizar los giros en el eje Y (pitch), los giros en el eje Z (yaw) y la profundidad. Este sistema permite que el AUV mantenga el vector dirección y la profundidad dados por el módulo generador de trayectoria existente en el sistema, controlando así los motores de los timones verticales y horizontales ubicados en la cola del AUV. Esto se logra por medio de un controlador PID, el cual se conseguirá por medio de la simulación de un modelo matemático con los parámetros propios del vehículo.

La elevada producción de minerales que está generando actualmente la minera Gabriela Mistral al sur de Chile, se debe a la eficiencia en su transporte de material por medio de camiones mineros Komatsu con desplazamiento autónomo, permitiendo interactuar con las distintas áreas de la mina por medio de un sistema GPS y sensores de ultrasonido ubicados alrededor del camión, para evitar obstáculos y vehículos alrededor de la mina. Por este motivo es que se busca en la presente tesis, el diseño de un controlador para la conducción autónoma de un camión articulado o de dos cuerpos, donde el sistema de control es más complejo debido al tipo de sistema a controlar y por la mayor cantidad de material a transportar. Por este motivo se obtiene y se presenta el modelo del camión minero articulado, el cual es utilizado para diseñar un controlador difuso y un controlador neurodifuso, permitiendo comparar ambos resultados mediante la simulación de la velocidad y dirección que otorga el camión articulado en las áreas más comunes de la minera Cerro Verde. La maniobrabilidad del sistema es obtenida a través de una base de reglas adquirida de los operadores de camiones Caterpillar 740, la cual es afinada posteriormente para conseguir un comportamiento deseado del camión a través de la variación de la velocidad ante eventos reales presentados en ruta, como es la evasión de obstáculos. La simulación se realiza en el software Matlab, y el área de los lugares que interactúa el camión articulado se obtiene a través de fotografías satelitales. La comparación de los resultados obtenidos por medio de las simulaciones gráficas y numéricas, nos permitirán indicar que el controlador neurodifuso es el adecuado para la conducción autónoma del camión minero articulado. Por este motivo es que se presenta de manera adicional, algunos alcances de la aplicación del controlador neurodifuso diseñado en el camión articulado Caterpillar 740. / Tesis

En el presente trabajo de tesis se enfocó en plantear una solución desde el punto de vista de la ingeniería a un problema real de los pobladores de la comunidad de Langui, Provincia de Canas, Cusco: Posibilitar el crecimiento económico aumentando sus posibilidades de comercio en el mercado de los lácteos. El objetivo se conseguiría ideando una máquina que pudiera volver más eficiente su producción de leche, entregara un producto que cumpliera con las normas de higiene para su comercio a mayor escala, fuera económicamente competitiva con las máquinas convencionales pequeñas para ordeño y que sobretodo, sea coherente con el concepto de tecnología apropiada para el sector rural. Se inició el desarrollo del diseño conociendo la situación actual de la actividad económica en la zona y definiendo el estado del arte para el diseño. A partir de ello se plantearon los objetivos generales y específicos que debería cumplir la tecnología a diseñar, los cuales se detallan a continuación: Diseñar una ordeñadora mecánica que funcione con potencia humana directa para sectores rurales alejados en los cuales no sea accesible la energía eléctrica. Además en este diseño el mecanismo de transmisión de potencia debe permitir el funcionamiento de la bomba minorizando lo mejor posible los desniveles en el vacío que se presenten por variabilidad de la entrega de potencia humana. También se deberá implementar el sistema de conducción de leche con la higiene necesaria para permitir una más amplia comercialización de la leche. Por último se deberán establecer los parámetros adecuados de generación de vacío en el diseño para realizar un adecuado ordeño y mantener la salud de la ubre de la vaca. Con los objetivos planteados se elaboró el desarrollo conceptual del diseño, desarrollo de propuesta de proyecto (preliminares), evaluación técnica-económica y por último la elección del proyecto más adecuado como solución. En la siguiente etapa se desarrolló el dimensionamiento principal de la máquina (potencia, presión de vacío, capacidad de ordeño) y luego el cálculo de detalle del diseño evaluando las cargas presentes, las fluctuaciones de presión en operación de la máquina, las pérdidas de presión en el sistema de transporte, los esfuerzos en los bastidores entre otros. Más adelante se presentan los costos aproximados del diseño satisfactoriamente realizado. Finalmente se incluyen las conclusiones del autor respecto al diseño el cual pudo cumplir los objetivos planteados adecuadamente, sin embargo el autor también incluye algunas precisiones que considera en estudios posteriores podrían mejorar el diseño.

El presente trabajo tiene como finalidad cuantificar la influencia de los principales factores que influyen en la producción de los equipos de acarreo mediante la elaboración de modelos matemáticos. Ello permitirá obtener una función matemática de producción precisa que mostrara predicciones confiables en el análisis de la productividad de los equipos de acarreo. La primera parte del estudio se centra en realizar una descripción y diagnostico breve del sistema de acarreo así como proceso de toma de datos en la operación minera con el fin de identificar las principales variables que mantienen una influencia directa en la productividad de los equipos y así plantear posibles soluciones a la identificación del problema principal. En segunda instancia se realiza un tratamiento estadístico de las principales variables influyentes donde se considera el análisis de aleatoriedad donde se evalúa si la prueba obtenida es representativa o no, evaluación de valores atípicos donde se determina se habrá un rechazo de valores o se consideraran, prueba de estacionariedad donde se analizara si la muestra presenta una dependencia en una secuencia de tiempo y finalmente el análisis de autocorrelación donde se analizara si el grupo de datos presenta una memoria en el tiempo, con el fin de obtener un modelo matemático confiable. La tercera parte tiene como finalidad establecer los modelos de producción por equipo y sus respectivos operadores, mediante el método de regresión múltiple y análisis de coeficientes Pearson y determinación respectivamente. Es importante resaltar que los modelos matemático definidos están en función de los principales factores operacionales denominados como factor operador, factor equipo y factor condiciones de operación. Finalmente, luego de obtener el modelo matemático de la producción se analizan graficas de sensibilidad donde se evalúa el impacto en la variación de las principales variables con respecto a la producción también se realiza la evaluación en la maximización del modelo obteniendo adicionalmente se presenta una propuesta de mejora confiable con sustento matemático donde se tiene como premisa principal la evaluación de las principales variables que influyen en la productividad mediante su cuantificación y su directa relación con el modelo matemático de producción.

El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar una propuesta para optimizar los procedimientos de mantenimiento, reparaciones, ajustes y recambios de luminarias de naves industriales. Los procedimientos tradicionales para realizar estas actividades se caracterizan por su dificultoso acceso a las luminarias, considerables costos de personal y equipamiento necesario; a la vez que en ocasiones suponen suspensiones temporales de los procesos de producción de las empresas. Por ello se propone el diseño de un sistema mecatrónico para el izaje de luminarias de naves industriales, de tal manera que el mantenimiento pueda realizarse de una manera segura, rápida, oportuna y eficiente a nivel del piso, otorgando seguridad y condiciones de trabajo ventajosas a operarios encargados del mantenimiento y limpieza de las luminarias, y eliminando los accidentes ocasionados por caídas de altura. A través del sistema mecatrónico se podrá acceder de manera rápida y oportuna a la batería de luminarias industriales para solucionar problemas de paradas y fallas imprevistas. Asimismo, se aprovechará la facilidad de acceso para proporcionar mantenimiento y limpieza permanente con la finalidad de conservar la calidad de la iluminación y colaborar con el aumento de la productividad, reduciendo así costos de mantenimiento y reposición, costos de operarios y gastos ocasionados por accidentes. Un elemento clave para la buena iluminación de naves industriales es la altura de operación de las luminarias. Para asegurar los correctos niveles de iluminación se debe tener en cuenta la normativa para este tipo de instalaciones para evitar una baja iluminación o un exceso de esta. Teniendo los sistemas de iluminación fijos se imposibilita el manejo de diferentes alturas con el objetivo de variar la iluminación más adecuada según la relación potencia — altura. De este modo, a través del sistema mecatrónico, se facilitará el posicionamiento de las luminarias a la altura de óptima iluminación requerida por la nave o el usuario en un momento dado según la naturaleza de los trabajos que se realicen. En el Capítulo l se presenta la problemática con la que cuentan las empresas al no tener un acceso rápido que facilite el mantenimiento y posicionamiento de las luminarias. En el Capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el Capítulo 3, se detalla los elementos mecánicos, componentes electrónicos y red inalámbrica a implementar en la nave industrial propios del sistema mecatrónico; así como la explicación de su funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el Capítulo 4 se calcula el costo de operación del sistema y el costo de fabricación. En el Capítulo 5 se presentan las conclusiones del trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes. Por último, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema de carga y los elementos mecánicos que conforman el sistema, la configuración de los elementos de la red inalámbrica, los requerimientos para la selección de los componentes electrónicos, las cotizaciones, las especificaciones técnicas y hojas de datos de las piezas, y los planos de despiece y ensamble.