Ingeniero Civil Mecánico / Este estudio se realizó en el Centro Avanzado de Manufactura [AMRC], Universidad de Sheffield con Boeing, Reino Unido, dentro de departamento Fábrica del Futuro (FoF), que busca generar estudios de avanzada en la manufactura de materiales de uso aeroespacial. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia que presentan los parámetros de corte en torno sobre la vida a la fatiga en una muestra de Ti-6Al-4V, mediante la observación de la rugosidad superficial obtenida. Inicialmente se establece la base teórica que modela el fenómeno de fatiga y, paralelamente se estudian las variables de corte de mayor incidencia en la integridad superficial de una operación de torno. Se escogen las variables velocidad de corte, profundidad de corte, avance y estado de la herramienta como las variables manipuladas del experimento. Se trabajó con un diseño factorial fraccionado de ocho niveles con doble centro, lo cual se traduce en doce especificaciones centradas en 100 [m/s], 0,3 [mm] y 0,2 [mm/rev] respectivamente para cada variable. El tipo de estudio de fatiga escogido corresponde a un ensayo axial con R=0,1 y frecuencia de 10 [Hz], controlado en fuerza y probeta de sección transversal cuadrada. La manufactura necesaria para obtener mediante una operación de torno, las probetas de fatiga, se genera principalmente mediante el doble refrentado de un disco con el perfil de la norma ASTM: E606. Mediante electroerosión con hilo se cortan radialmente estas probetas, logrando que para las doce especificaciones del diseño experimental, se cuente con cuatro probetas por cada una. Las mediciones de rugosidad superficial mediante un método de contacto con rugosímetro Mitutoyo y un método óptico con el uso del microscopio confocal Alicona, se observa una clara influencia del avance como variable principal en este parámetro. La velocidad de corte pareciera incidir, pero con una menor influencia evidente. Estos dos métodos presentaron diferencias entre ellos, pero comparten datos dentro de cierto rango estadístico, dando cuenta de la variabilidad del parámetro medido, dependiendo del método escogido y la variabilidad intrínseca del parámetro. La vida a la fatiga aproximada inicial se establece en los 104 ciclos. Mediante criterios de fatiga Gerber y Sodeberg, se establece una carga máxima nominal de 40 [kN]. Se obtienen resultados de vida a la fatiga en torno a los 1,5∙〖10〗^4 ciclos. Seguidamente se aumenta la carga a 43 [kN], disminuyendo el número de ciclos. Con la unión de ambos resultados, se obtiene un gráfico SN que permite visualizar el comportamiento de fatiga de cada especificación. Al realizar una ampliación en rango de interés e interpolaciones a niveles de esfuerzo común, se diferencian las especificaciones de acuerdo a su avance y rugosidad, presentando una mayor influencia de la rugosidad en las zonas de bajo número de ciclo y una mayor heterogeneidad en mayores números de ciclos. Para mayores esfuerzos la rugosidad disminuye el número de ciclos esperado. Al disminuir la carga, aumenta el número de ciclos esperado y la influencia de la rugosidad tiende a atenuarse. / Este trabajo ha sido financiado parcialmente por la Universidad de Chile y por el Advanced Manufacturing Research Centre with Boeing, The University of Sheffield

Los elementos de máquinas en servicio en general no fallan por resistencia estática, salvo en casos excepcionales. La falla es siempre a consecuencia de la fatiga de los mismos, fenómeno de trascendencia para los ingenieros, ya que como se sabe, las roturas en servicio de los elementos de un mecanismo o estructura en términos económicos representan un alto costo, es por ello que el estudio de este fenómeno es de mucho interés. Para el estudio del fenómeno de la fatiga las instituciones educativas requieren que sus laboratorios cuenten con equipos que permitan realizar este tipo de ensayos. El trabajo desarrollado muestra el diseño de una maquina flexorativa entre apoyos para realizar el ensayo de resistencia a la fatiga de metales, con el finalidad que los estudiantes de la universidad Nacional de Trujillo sede Valle de Jequetepeque : primero reconozcan estos tipos equipos para ensayos , segundo en lugar en un futuro puedan experimentar este tipo de fenómeno en la práctica y por ultimo tengan una clara idea de cuán importante es el analizar y considerar el fenómeno el fenómeno de la fatiga en sus diseños. La presente investigación nos ha permitido encontrar los parámetros necesarios para el diseño en la construcción de la máquina , asimismo seleccionar componentes electromecánicos requeridos para su funcionamiento y por ultimo poder simular la estructura a través del software SOLIDWORKS que nos permite encontrar los factores de seguridad para poder compararlos con calculados. La carga a aplicar en la maquina se ha calculado de 40 kg teniendo en cuenta la norma ASTM para probetas de 7,5 de diámetro, la potencia requerida es de 0,5 HP seleccionando un motor Thunder de 1800 rpm monofásico., el diámetro del eje es de 25 mm con un factor de seguridad de 7 y 11 bajo carga estática, para la estructura en el diseño y construcción de este tipo de máquinas se utilizado el acero AISI 1030 HR. Otro elemento importante ha sido la selección del acoplamiento L090 con una capacidad de carga de 5,11 kW y las chumaceras tipo pedestal de la marca SKF serie SY 25 FM para ejes de 25 mm. Con los resultados y cálculos obtenidos e investigando trabajos similares se construyó el equipo que permitirá en el futuro realizar ensayos de fatiga.

El brote de la COVID-19 fue tomando espacio en el mundo, desencadenándose así en una pandemia que logró la paralización total de todo el mundo. Esto ocasionó que los enfermeros se hayan visto afectado de manera directa, llegando a ocasionar molestias en la salud tanto físico como psicológico tolerando jornadas largas al cuidado de los pacientes hospitalizados por dicha enfermedad, este accionar ha generado problemas en el personal al momento de brindar el cuidado, afectando la salud personal de dicho profesional. El objetivo de la investigación fue determinar el nivel de estimación de la Carga y fatiga mental en trabajadores de enfermería hospitalaria durante la pandemia COVID-19, Chiclayo 2021. Este estudio fue de tipo cuantitativo, con diseño descriptivo, no experimental y transversal. Los sujetos de estudio fueron 86 profesionales de enfermería que laboran en el área de hospitalización del Hospital Regional Lambayeque, la muestra fue de tipo censal. Se utilizó como instrumento el NASA TLX validado con un Alpha de Cronbach de entre 0.61 y 0.98. Durante el proceso de investigación se mantuvieron criterios de rigor ético y científico. El 75% de enfermeros presentaron nivel alto de carga y fatiga mental, se obtuvo un alto nivel en la exigencia física, mental y en el ritmo de la realización de la tarea laboral. Concluyendo que el esfuerzo mental y físico que se da en un largo plazo, elevadas horas de trabajo, alta demanda de pacientes, las edades máximas de los profesionales ocasionan un elevado nivel de carga y fatiga mental.

Este trabajo de tesis presenta el desarrollo e implementación de un algoritmo para el diseño de árboles en cajas reductoras de velocidad con engranajes cilíndricos y ejes horizontales paralelos. El cual tiene como inputs a las cargas, condiciones de trabajo, y parámetros geométricos de rodamientos y engranes; y como outputs a los diámetros, factores de seguridad a la fluencia y fatiga y deformaciones. Con este algoritmo se consigue en el diseño de árboles de cajas reductoras, una reducción de tiempos de cálculo respecto a los métodos actuales tales como el cálculo manual. La presente tesis forma parte de un proyecto de mayor alcance con el objetivo principal de diseñar una caja reductora de media y alta potencia. Esto conduce a que el algoritmo esté concebido como parte de un módulo de cálculo de árboles, dentro de un sistema inteligente de diseño de cajas reductoras. Asimismo, este sistema inteligente establece interacciones entre el módulo de árboles y los módulos orientados a los otros componentes de la caja reductora. Este algoritmo es implementado en la plataforma Visual Basic for Applications (VBA) que se encuentra en el software Autodesk Inventor. El desarrollo e implementación del algoritmo se inicia con la recopilación de información en textos de diseño y normas técnicas internacionales acerca de procedimientos para el diseño de árboles. Con esta información se tipifican los árboles para este tipo máquinas. A continuación, se genera una librería de los árboles que es utilizada para el diseño de los mismos considerando sus formas constructivas principales y las relaciones entre sus longitudes y diámetros. Los parámetros de entrada requeridos para el cálculo de los árboles son las cargas, condiciones de trabajo y parámetros geométricos de rodamientos y engranes. Los criterios definidos para el cálculo de los árboles son el análisis de resistencia a la fluencia, análisis de resistencia a la fatiga y análisis de deflexiones. Finalmente, se obtienen los diámetros de cada sección considerando factores de seguridad a la fluencia y fatiga y deformaciones menores a las máximas admisibles. De este modo se automatiza el proceso de diseño de los árboles y su modelamiento en 3D, pudiendo así realizar pruebas con ejemplos de aplicación y visualizar de forma gráfica los resultados. Estas pruebas son las que validan el correcto funcionamiento del algoritmo realizado.

Desde años atrás, la mayoría de las personas han sufrido de diversos problemas de salud que han podido ser resueltos mediante medicamentos, descansos o algunas indicaciones de personas expertas en determinado rubro de la medicina. Actualmente, los problemas de columna vertebral reflejados en el dolor de espalda, se presentan como una de las principales patologías que pueden afectar a las personas de cualquier condición sin importar si se trata de niños, jóvenes, mujeres, hombres o ancianos. El problema principalmente se da por el desgaste del disco intervertebral que es un problema inevitable debido a la vejez. Se presenta el diseño de un equipo de ensayo de fatiga que permite al usuario el poder probar un implante para disco intervertebral utilizando una interfaz útil para el encendido, apagado y visualización de indicadores (fuerza aplicada y desplazamientos durante la prueba) de todo el sistema. El equipo de ensayo de fatiga consiste en un actuador lineal que se desplaza hasta una velocidad de 5,7 mm/s. Dicho actuador generará una fuerza de presión de 75 N (carga necesaria para realizar el ensayo sobre un implante, según Norma ISO 18192-1). Variando el posicionamiento del vástago del actuador lineal, se podrá introducir y retirar el implante según le convenga al usuario. Además, el equipo cuenta con un sensor de fuerza que puede medir magnitudes de hasta 20 kg, motores con reducción con torque nominal de 1,6 Nm. para generar cada uno de los movimientos presentes en un disco intervertebral. El ensayo se realiza mediante una interfaz para que el usuario ingrese información necesaria con el fin de lograr el mejor análisis del comportamiento. El control estará a cargo de un Arduino UNO. El costo aproximado considerando el diseño, fabricación y armado del equipo es de aproximadamente S/. 4,900.00, siendo el concepto de mayor costo por el diseño del mismo, el cual alcanza los S/.3,000.00.

En el presente trabajo se propone una metodología para el diseño estructural de ruedas hidráulicas tipo Overshoot, con la ayuda de un caso de estudio concreto. Las dimensiones de las ruedas hidráulicas dependen de dos parámetros fundamentales, que son el caudal y la altura de caída. El caso de estudio desarrollado corresponde a un caudal de 0.06 m3/s y una altura de caída de 2.5 m, siendo representativo en las zonas rurales donde se pretende aplicar la metodología. Para obtener dicha metodología se realizó un estudio previo de los procedimientos existentes para el dimensionamiento general de ruedas hidráulicas. A partir del procedimiento identificado se elaboró el modelo geométrico de la rueda hidráulica, al cual se le realizaron algunas simplificaciones para facilitar el posterior análisis computacional. Asimismo se definieron y calcularon las cargas que producen el movimiento de la rueda hidráulica, que son la carga de impacto y las cargas volumétricas, las cuales fueron comprobadas mediante un método aproximado. Una vez definida la geometría y las condiciones de contorno necesarias se procedió a realizar el análisis estático y dinámico de la rueda hidráulica objeto de estudio, mediante simulación numérica computacional. Los resultados obtenidos fueron comparados con resultados analíticos aproximados para verificar la validez de los mismos. Tomado como base el caso de estudio se propone la metodología para el dimensionamiento, cálculo y verificación del diseño estructural de ruedas hidráulicas tipo Overshoot, el cual garantiza un factor de seguridad adecuado, superior a 3 en todos los componentes. Una particularidad de los diseños que se obtendrían al aplicar la metodología es que son desarmables, característica adecuada para las zonas de difícil acceso en el sector rural. Por último, utilizando la metodología propuesta se desarrolló una batería de casos que permitió ofrecer como producto final del trabajo un plano genérico con una tabla asociada, que permiten dimensionar fácilmente este tipo de ruedas hidráulicas. La tabla se puede emplear en una gama de caudales (0.06 m3/s – 0.015 m3/s) y caídas de agua (1.6 m - 2.5 m). / Tesis

El trabajo de investigación aquí descrito presenta la metodología aplicada y los resultados obtenidos en la realización del análisis de falla de un árbol de levas de bomba de inyección de combustible reparada por soldadura. El árbol de levas tuvo una reparación (recuperación) por soldadura un mes antes de que se produjera la fractura del componente, la empresa que realizó el trabajo de recuperación no proporcionó información sobre el procedimiento seguido para la recuperación. Se ejecutaron diversos ensayos cuya finalidad fue la de establecer la causa más probable de falla. En la inspección visual y el ensayo de fractografía, se determin óque la fractura del árbol de levas se produce por un mecanismo de fatiga mecánica de baja carga. La caracterización del material del árbol de levas determinó que se trata de un acero de bajo carbono y baja aleación al cromo que posee un tratamiento térmico de endurecimiento superficial. Del análisis macrográfico realizado se identificaron las zonas de reparación por soldadura que coincide con el inicio de fractura del árbol de levas. Del análisis metalográfico se encontró la existencia de dos ciclos de aporte de calor, así como también se identificó la presencia de una capa superficial producto de un tratamiento térmico de cementado. Mediante el ensayo de análisis químico por microscopía electrónica de barrido EDS se determinó que el material de aporte utilizado en el proceso de reparación por soldadura es compatible con un acero inoxidable 14,12% Cr y 7,47% Ni. Del ensayo de dureza se concluyó que existe un cambio significativo en propiedades mecánicas entre la zona recuperada por soldadura y el cuerpo del árbol de levas. De lo anterior se concluyó que la fractura del árbol de levas se inicia en la zona afectada por el calor, en una de las zonas reparadas por soldadura, y la propagación de la misma se ve favorecida por la presencia de zonas de elevada dureza (814 HV) y cargas cíclicas (fenómeno de fatiga mecánica) hasta producir la fractura del árbol de levas. / Tesis

Una de las principales causas de accidentes vehiculares a nivel mundial es la fatiga y somnolencia en conductores. El sector minero no es ajeno a esta situación ya que en el año 2021 se reportó 2 accidentes vehiculares mortales en carretera donde fallecieron 42 trabajadores mineros que se transportaban en autobuses. La presente tesis describe una solución tecnológica frente a esta problemática la cual es la implementación de un sistema de prevención de fatiga y somnolencia en conductores que se basa en el uso de relojes inteligentes para el monitoreo de calidad de sueño eficiente. Este control de ingeniería consiste en que a cada conductor se le asigna un reloj que se lo coloca al momento de dormir y este dispositivo almacena la información del usuario la cual es transmitida por bluetooth a una Tablet que a su vez envía esta información a un servidor donde esta se procesa en la plataforma de Sleep Intelligence mediante un algoritmo y al final devuelve la información clasificando a cada conductor con su respectivo nivel de riesgo de fatiga y somnolencia (bajo, medio, alto y crítico) e indica su tiempo de sueño eficiente. Estos datos ayudan a los supervisores a tomar medidas de control claras, rápidas y fundamentadas frente a casos críticos y así evitar incidentes de alto potencial. Además, se muestra los resultados obtenidos durante la implementación y uso de relojes inteligentes en la empresa STRACON en proyecto Pierina del periodo de mayo a diciembre 2023. En resumen, esta tesis describe la implementación del sistema de gestión de fatiga y somnolencia basado en el uso de relojes inteligentes cuyo principal objetivo es la eliminación y/o disminución de incidentes ocurridos durante el transporte de personal cuyas causas pudieran ser la fatiga y somnolencia en los conductores. Este sistema demuestra ser un control efectivo y replicable a otras empresas que tengan el objetivo de mejorar la gestión de fatiga y somnolencia en sus conductores.

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Debido a la necesidad constante de mejorar y optimizar las diferentes propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas en caliente, que se vean reflejadas en un mejor comportamiento; con reducciones en la aparición prematura de fallas estructurales más importantes como los ahuellamientos (deformaciones permanentes), fisuraciones por fatiga y agrietamientos térmicos. Se propone la incorporación de aditivos que puedan mejorar en cierto grado la capacidad de resistencia ante la aparición de una falla estructural en un pavimento flexible. Las fibras acrílicas y otras fibras sintéticas o naturales se incorporan en materiales de construcción con diferentes objetivos, para el presente estudio (mezclas asfálticas en caliente) se propone la adición de fibras acrílicas en mezclas asfálticas con gradación densa como un aditivo que promueve la eficiencia de retención y adhesión del asfalto; además de aumentar la flexibilidad por la elongación (27 % aproximadamente) de la fibra en la red tridimensional de la mezcla asfáltica que le permite disminuir posibles deformaciones permanentes (recuperándose al cesar los esfuerzos). Las fibras acrílicas por su composición, longitud-forma y propiedades mecánicas al ser incorporadas dentro de la mezcla asfáltica buscan optimizar el comportamiento mecánico sin deteriorar o afectar la afinidad entre los componentes. La presente investigación incorpora fibras acrílicas con diferentes longitudes de corte, estas fibras fueron fabricadas y diseñadas para la modificación de mezclas asfálticas; el objetivo es determinar su influencia en las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas en caliente con gradación densa. El esquema experimental incluyó el análisis de 25 tipos de mezclas asfálticas: (a) uno de control, llamada mezcla asfáltica patrón; (b) ocho mezclas con dosificaciones distintas de fibras con longitud de corte de 20 mm, llamada mezcla asfáltica modificada Tipo A; (c) ocho mezclas con dosificaciones distintas de fibras con longitud de corte de 12 mm, llamada mezcla asfáltica modificada Tipo B, y (d) ocho mezclas con dosificaciones distintas de fibras con longitud de corte de 8 mm, llamada mezcla asfáltica modificada Tipo C. Para valorar el aporte de la fibra se realizaron los ensayos de peso especifico aparente y peso unitario de mezclas asfálticas compactas empleando especímenes saturados con superficie secas (MTC E 514) y ensayos de resistencia de mezclas bituminosas empleando el aparato Marshall (MTC E 504, ASTM D 6926, ASTM D 6927 Y AASHTO 245). Los resultados observados permitieron determinar un incremento en los valores de estabilidad, además de un decremento proporcional en el flujo respecto al porcentaje de fibra adicionada. También se determinó un mejoramiento en la resistencia a la fatiga. Cabe mencionar que altas dosificaciones de fibra producen un efecto opuesto al deseado, este resultado se debe a la afectación en la trabajabilidad y por tanto un incremento en la heterogeneidad en la mezcla asfáltica.