La selección de centros de mecanizado de alta velocidad es un proceso complejo que requiere de mucha experiencia, puesto que en él intervienen un gran número de variables, tanto tecnológicas como económicas. Existen metodologías orientadas a seleccionar el centro de mecanizado óptimo, considerando únicamente una de estas dos tipologías de variables, sin embargo, esta tesis propone una metodología que contempla ambos tipos. Para ello se identifican las variables que tienen mayor influencia sobre los resultados del proceso de mecanizado, tanto desde un punto de vista de calidad de las piezas fabricadas como de la economía de la fabricación, y se propone un modelo de selección basado en los resultados de un trabajo experimental realizado sobre piezas de aluminio. Dicho modelo se implementa mediante redes neurales, cuyo entrenamiento se realiza en base a los resultados del trabajo experimental mencionado.

En la presente tesis, se ha realizado el diseño de ingeniería básica de un banco de ensayo de transporte neumático para materiales granulares, el cual satisface los requerimientos para realizar ensayos de transporte neumático con una capacidad de 200 kg/h en fase diluida y fase densa. De los resultados de los ensayos, se hallarán los parámetros para la evaluación energética del transporte y la selección de la operación del sistema. Para el diseño del banco de ensayo, se definió los procesos que debe tener el banco de ensayo. Luego, se determinó la disposición relativa entre los elementos del banco de ensayo considerando las longitudes de aceleración y las zonas de medición. Una vez determinado el diseño conceptual y dimensional, se calculó la disminución de presión y el caudal requerido para el transporte neumático de materiales a granel con una capacidad indicada en ambas fases. Con la determinación de los parámetros energéticos, se seleccionó el soplador regenerativo que proporcionará el aire con la presión y caudal requerido. Para el diseño del sistema de alimentación de material, se realizó la ingeniería básica de una válvula rotativa y, para el sistema de separación del aire y material, se realizó la ingeniería básica de un ciclón de alta eficiencia Stairmand. Asimismo, se seleccionó los instrumentos de medición de presión, caudal del aire de ingreso y flujo másico de material. Posteriormente, se realizó los protocolos requeridos para los ensayos a realizar. Finalmente, se realizó la estimación de costos para la adquisición, construcción y puesta en marcha del banco de ensayo de transporte neumático.

La presente tesis consiste en el diseño mecánico de una máquina que sea capaz de cortar yucas en rodajas delgadas de 5 mm de espesor, que serán el insumo inicial de un proceso de peletizado y obtener un nuevo producto que será el sustituto del maíz como alimentos para aves principalmente. Obteniendo ese espesor se garantiza la cocción uniforme de la yuca el cual es requerido en los posteriores procesos de peletizado. El precio del maíz se viene incrementando año a año debido a que los EEUU, primer productor mundial de maíz, impulsan el uso del biocombustible siendo el maíz materia prima para la elaboración de etanol. Es por ello, la necesidad de remplazar la alimentación de las aves a base de maíz por yucas, debido a que éste contiene el mismo valor nutricional que el maíz y abundancia en el Perú. Para comenzar con el diseño de la maquina se estudió las propiedades físicas de la yuca, principalmente la forma y dureza, ya que el principal problema era encontrar la manera de poder sujetarlas y saber qué fuerza emplear, dado que poseen formas irregulares. Para ello se realizó unos ensayos con distintos diámetros de yucas y distintos espesores de cuchillas en el laboratorio, obteniendo como resultado una fuerza de corte de 250 N. Con los resultados obtenidos de los ensayos ya se tenía una idea clara de la necesidad y se procedió a seguir la metodología de diseño utilizando la norma europea VDI 2221 para la evaluación de los conceptos de solución. Con esta metodología se consiguió obtener la solución óptima con la cual se llegó a alcanzar los objetivos específicos planteados. Así mismo, en el diseño se puso énfasis en la forma de cortar a las yucas, es decir la forma en que la cuchilla debe atacar a la yuca para obtener las rodajas uniformes. Y se determinó que la mejor forma es que la yuca ingrese a la máquina de forma vertical hacia abajo en el cual se encuentra un disco portando la cuchilla, espaciado del disco 5mm, girando a 500 rpm en torno a un eje con una fuerza de ataque de 250 N y un radio de ataque de 220 mm. Además, se realizó los cálculos de todos los elementos que componen la máquina, llegando a necesitar de una potencia de 2.8 kW para realizar el trabajo de corte. Como resultado del desarrollo del proyecto, se obtuvo una maquina ergonómica que llega a satisfacer todos los requerimientos del listado de exigencias con costos accesibles y materiales disponibles en el mercado. Siendo el Costo de Diseño US$ 2950.0 y el Costo de Fabricación US$ 3650.0

En este trabajo se presenta el diseño del cabezal y del bastidor de una fresadora CNC que puede usar una plataforma móvil de 6 GDL como mesa de trabajo. Este proyecto, que se espera desarrollar en la PUCP, abarca únicamente el diseño de los componentes mencionados, quedando pendiente el diseño estructural de la plataforma móvil, así como el sistema que permita configurar la fresadora en CNC, los cuales deben ser abordados posteriormente. Cabe resaltar que la máquina herramienta, al poseer una plataforma móvil de estas características, brindará mayor movilidad al mecanizado que se practique en la misma. Esto debido a que poseerá 3 desplazamientos ortogonales entre sí, así como 3 orientaciones asociadas a cada eje de desplazamiento. Por lo tanto la pieza a maquinar se posicionará y orientará según lo que se determine para la plataforma móvil a través de una apropiada acción de control. Se elaboró el diseño utilizando la metodología que plantea la norma VDI 2225 para el diseño, con lo cual se seleccionaron componentes, materiales y accesorios mediante un análisis técnico económico apropiado. Con esto se determinó que la fresadora debe poseer un motor eléctrico de 5 HP @ 3600 RPM orientado verticalmente, el mismo que accionará el husillo en el cabezal. Igualmente se determinó que el material del bastidor y el cabezal debe ser hierro fundido ASTM A48 clase 20. Asimismo se realizó un análisis dinámico del sistema, asegurando que los componentes sean confiables y que no se presenten imperfecciones durante el mecanizado, afectando el acabado superficial y las tolerancias dimensionales y de forma. Esto se logró se logró mediante el correcto diseño estructural y el uso de montajes niveladores bajo toda la estructura. Cabe mencionar que para el diseño propuesto se puede lograr el mecanizado de materiales tales como fundición de hierro maleable, fundición gris, hierro nodular, aleaciones de aluminio, cobre y aleaciones de cobre, bajo las condiciones de corte especificadas en el cuerpo de esta tesis. Posterior al diseño se realizó un análisis por elementos finitos, teniendo resultados muy alentadores. Se verificó y se validó el diseño contemplado por el uso de la metodología DIN 8615-4 para el diseño de la fresadora por tolerancias, así como el diseño por resistencia y el análisis vibracional. Se estimó el costo del diseño, la fabricación de todos los componentes involucrados en este proyecto, y la instalación del mismo en algún taller de maestranza según lo propuesto en esta tesis, el cual sería de aproximadamente $ 16 500.

La cantidad de residuos sólidos, en las últimas décadas, ha ido aumentando considerablemente y su inadecuada manipulación constituye actualmente uno de los problemas ambientales más serios. Frente a este acontecimiento, la Pontifica Universidad Católica del Perú (PUCP) se propuso crear conciencia del cuidado y respeto al medio ambiente en la comunidad universitaria y contribuir con la disminución del impacto negativo de los residuos sólidos al ambiente. Para lograr lo mencionado anteriormente, se vio en la necesidad de ejecutar un proyecto con el objeto de reducir el volumen de las botellas de plástico recolectadas en la PUCP para su eficiente almacenamiento y transporte y, a la vez, como una experiencia piloto que permita evaluar la posibilidad de su uso extendido en otros lugares similares. El objetivo de este trabajo fue el diseño de una máquina compactadora de botellas de plástico capaz de reducirlas transversalmente hasta un espesor de 10 mm, con el propósito de facilitar la recolección de dichas botellas al momento de ser desechadas por el consumidor dentro del Campus Universitario de la PUCP, así como su almacenamiento y transporte. El presente trabajo contiene los valores necesarios de la botella de referencia, la fuerza requerida para reducir su volumen transversalmente a diferentes espesores, un estudio de las máquinas que realizan las mismas funciones o similares, la idealización del proceso de compactado, el cálculo de la potencia demandada por el proceso, la selección de cada accesorio según catálogo o norma, el dimensionamiento de las piezas y el diseño de la estructura. También incluye los planos de ensamble, despiece y eléctrico, así como una lista de costos de adquisición y fabricación de todos los elementos. La máquina diseñada realiza el compactado por medio de dos rodillos de 341 mm de diámetro y 300 mm de longitud, los que giran en sentido contrario a una velocidad de 11 rpm. Para ayudar a la introducción de la botella, cada rodillo posee 60 púas de 450 distribuidas simétricamente, las cuales empujan la botella hacia la abertura que hay entre los rodillos para su compactado. La potencia es suministrada por un motorreductor de engranajes cilíndricos de 1,1 kW, la transmisión de potencia se realiza por una cadena compuesta por 109 eslabones de 31,75 mm de paso y la inversión de giro se realiza por una disposición especial de las ruedas dentadas. Es importante mencionar que la máquina se llegó a fabricar y ensamblar; lo que permitió hacer ensayos, que contrastados con la teoría sirvieron para mejorar la concepción del proceso de compactado, al mismo tiempo que ayudaron a mejorar el diseño y rendimiento de algunas piezas así como del conjunto.

La presente tesis comprende el diseño de una máquina compactadora de latas de bebidas de aluminio, la cual tiene como función principal alcanzar una compactación de por lo menos un quinto del volumen inicial de la lata. La máquina ha sido diseñada para aplastar latas de gaseosas, cervezas y bebidas energizantes previamente drenadas manualmente en caso sea requerido y se considera que podrá ser utilizada en pequeños negocios, centros comerciales o centros de acopios de metales facilitando y colaborando el reciclaje de aluminio. La lata vacía ingresa a la máquina a través de una rampa que alimenta la cámara de compactado, en dicha cámara se realiza primero el pre-compactado mediante un punzón y luego se compacta con un bloque mediante un mecanismo biela-manivela que garantiza, por la geometría de la misma, que la lata se reduzca a la quinta parte de su volumen inicial. Finalmente la lata compactada cae a través de una ranura hacia un depósito ubicado en la parte baja de la máquina. La máquina ha sido diseñada lo más compacta posible y ocupa un espacio de 655mm de largo por 260mm de ancho y una altura de 1070mm. Además posee guardas de seguridad para proteger los elementos móviles expuestos que pudieran causar daño alguno al operador. El accionamiento de la máquina será a través de una manija, la cual será operada de forma rotacional por una persona de forma segura sin causar fatiga o molestia alguna debido a las consideraciones ergonómicas en el diseño. La máquina tiene una capacidad de compactar como mínimo 9 latas por minuto de forma continua. En la primera parte de la tesis se presenta el estado actual de la tecnología y los ensayos hechos sobre las latas de aluminio en distintas formas de compactado, los cuales fueron realizados en el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Luego se presentan los resultados de dichos ensayos, con los cuales se determina la forma más eficiente de compactado, es decir la forma que requiere la menor fuerza para la compactación. La metodología propuesta en el presente proyecto está basada en las recomendaciones de la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI). VDI 2221, con el título de Metodología de Diseño en Ingeniería, es el documento a partir del cual se han extraído las directrices que dan la estructura y coherencia al plan metodológico de diseño del presente proyecto. Posteriormente se determina una alternativa de solución óptima y se realizan todos los cálculos necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de la máquina. Finalmente se realizó un análisis económico de la fabricación y ensamblaje de la máquina, obteniéndose un costo aproximado del primer prototipo de $ 430, costo que disminuirá si se considera una producción en serie, por lo que se estaría cumpliendo con lo deseado en la lista de exigencias.

El presente proyecto tuvo como objetivo el diseño de una máquina seleccionadora de truchas que clasifique a las truchas por tamaño con la finalidad de permitir una mejor crianza de los peces en sus diferentes criaderos. Cabe hacer mención que la máquina se diseñó para ser utilizada en lugares cercanos a los criaderos y se consideró que debe ser transportable para sus diferentes fines. Para lograr el objetivo se ha utilizado el método de diseño recomendado por la VDI 2225 cuya finalidad fue proporcionar un procedimiento estructurado para el diseño de la máquina. Como resultado, se obtuvola propuestade diseño de una máquina seleccionadora de truchas, la cual presenta los siguientes beneficios: Rapidez de selección, mayor capacidad de selección, mejor eficiencia de selección y un mayor abastecimiento de peces.La máquina puede seleccionar 3 rangos diferentes de capacidades de selección (18,000; 7,200 y 3,600 peces/hora) según sea su requerimiento en los diferentes criaderos, tal y como se explica en el acápite 3.2 del capítulo 3. El diseño de la máquina consideró el uso de un solo motorreductor, el cualalimenta a un sistema mecánico que permite seleccionar los peces de manera rápida y eficiente, de tal manera que el pez no sufra daño. El sistema mecánicocontempló la utilización de un solo motorreductor, un sistema de alimentación compuesto por 4 poleas y 2 bandas transportadoras; éstas dos últimas formando una “V” como se explica en el capítulo 2. Asimismo, el diseño de la máquina comprendió la elección de materiales comerciales con la finalidad de una posterior fabricación. Cabe hacer mención queel peso estándar promedio de la máquina es 240 kg,sin embargo con el presente diseño se logró disminuir el peso a 200kg.El precio de la máquina es asequible al usuario y se estima en S/.19,264.27. Considerando los beneficios de la maquina mencionados anteriormente, el presente proyectopresenta una óptima solución a la crianza de los peces trucha en sus diferentes criaderos, minimizando asílos tiempos de selección, mejorando la cantidad de peces a seleccionar y obteniendo un sistema muy eficiente a través de un proceso continuo de selección.

En el presente trabajo se plantea la necesidad de diseñar una máquina experimental para la deformación en frío en una dirección de láminas no ferrosas, mediante fuerzas de compresión, para lograr reproducir las condiciones que influyen directamente en el procesos de deformación volumétrica, como son: la dirección, el porcentaje de deformación y la velocidad de deformación, luego se realiza a las láminas deformadas el ensayo de tracción y finalmente con los resultados obtenidos contrastarlos con las teoría de plasticidad. El diseño se realiza con “El método generalizado de procedimiento en el proceso de diseño”, se describe un estado actual de la tecnología, a continuación se desarrolla una lista de exigencias que plantea los objetivos para el diseño, por medio de una abstracción se consigue realizar la estructura de funciones donde se exploraran todas las funciones que la máquina debe de cumplir para llevar a cabo su función principal, para encontrar las posibles soluciones se presenta la “Matriz morfológica”, se evalúa las combinaciones técnica y económicamente obteniendo un proyecto definitivo a partir de la estructura de construcción óptima. En la elaboración de los detalles, se presentará la documentación necesaria para la fabricación y selección de cada una de las piezas. Finalmente se realizó un análisis de costos que determinó que la construcción de esta máquina experimental es económicamente factible. La ficha técnica de la máquina es: Dimensiones (2 164 x 724 x 1 746) mm Masa 228 Kg Potencia 3,0 kW Separación entre rodillos 0 a 45 mm Reducción máxima por pasada 0,05 mm / Tesis

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.

El siguiente trabajo presenta el diseño mecánico, eléctrico y electrónico de una máquina seleccionadora de semillas de Sacha Inchi peladas por color. Estas semillas se presentan en la etapa posterior al descascarado, las cuales están mezcladas entre semillas completamente descascaradas (color almendra) y semillas con cáscara (color marrón oscuro), las cuales deben de regresar al proceso anterior para poder descascararse completamente. Para alcanzar el objetivo general del trabajo se tuvieron que definir las exigencias específicas que debe cumplir el sistema, realizar un estudio del estado del arte actual que permita reconocer el estado de la tecnología relacionada con el tema de selección de semillas, seguir la metodología del diseño según la norma VDI 2221, calcular los parámetros necesarios para el desarrollo mecánico y electrónico del sistema, diseñar la estructura mecánica, seleccionar todos los componentes electrónicos para un buen reconocimiento del color de la semilla, seleccionar todos los componentes eléctricos y estimar los costos involucrados en el proyecto. En el diseño se consideraron todos los materiales en contacto con las semillas como no contaminantes, el flujo de salida final es de 200 Kg/h distinguiendo entre semillas café oscuras y color almendra. Para futuras mejoras, la estructura del sistema es apta a modificaciones hacia un sistema de procesamiento de imágenes capaz de controlar la calidad de las semillas a procesar. El costo, dimensiones y capacidad de procesamiento final del sistema, lo hacen competente frente a las demás opciones existentes actualmente en el mercado, además de aumentar la productividad en el proceso de selección de semillas, ya que se traduce en tiempos más cortos de producción y por ende mayores ganancias comerciales.