El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de aireación para un silo de arroz cáscara con capacidad de 490 toneladas ubicado en la provincia de Lambayeque, el cual responde al requerimiento de la Empresa MOLINERA VULCANO E.I.R.L. con el fin de reducir las pérdidas durante la etapa del almacenamiento y mejorar la calidad del producto final, por medio del principio de convección forzada directa de aire tratado. La primera parte incluyó el marco teórico respecto a las características más importantes del producto y los procesos seguidos por la empresa. Luego se determinó las condiciones de humedad y temperatura a las que se debía llevar al arroz cáscara y las condiciones que debía tener el aire tratado a inyectar para garantizar una buena conservación del arroz y un correcto pilado. Después, se alcanzó un diseño óptimo el cual consiste en un equipo de tratamiento de aire, 4 ventiladores centrífugos y ductos de transporte, de distribución y de extracción. Posteriormente, se realizaron 4 tipos de cálculo de pérdidas de presión. Primero, en los ductos flexibles se siguió el método recomendado por la Asociación Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y se aplicó un factor de corrección según la longitud real de los ductos. Luego, en los ductos de chapa zincada se siguió el mismo procedimiento inicial que en los ductos flexibles. El tercer tipo corresponde a la caída de presión en los ductos perforados, en donde se aplicó un modelo basado en las ecuaciones de conservación de momento y energía, y el método recomendado por ASHRAE para los tramos sin agujeros. Por último, para calcular la presión que requiere el aire para atravesar los granos se utilizó una expresión aprobada por la Asociación Americana de Ingenieros Agrónomos y Biólogos (ASABE). El proceso de aireación será en dos etapas con el fin de que el flujo requerido de inyección y presión estática sean menores y así reducir costos energéticos. Resultando así la necesidad de inyectar aire a 7950 m3/h y presión de 1600 Pa. Después se evaluó la distribución de temperatura y humedad que desarrolla el arroz durante el proceso. Como resultado se obtuvo que el arroz alcanza la temperatura de 19.87°C y humedad de grano de 13.54% al cabo de 64 horas efectivas de aireación, condiciones suficientes para un almacenamiento seguro del arroz de 20 a 140 días. Por último, se estimó que el costo total del sistema es S/ 228210.95 Soles. / Tesis

El presente trabajo presenta el diseño de una máquina para extraer frutos de macadamia intactos con una capacidad de 100 kg de fruto por día considerando una jornada de trabajo de 8 horas. Se utilizó la metodología de diseño VDI 2221 para el desarrollo de todo el trabajo desde el planteamiento de los conceptos de solución hasta el desarrollo de los detalles del proyecto definitivo. En el primer capítulo, que lleva como título “Evaluación del problema”, se mencionan las propiedades mecánicas de la nuez de macadamia y se indican los resultados de un ensayo de compresión a una muestra de 150 nueces. También, se muestra la lista de exigencias del diseño, el estado de la tecnología y la estructura de funciones de la máquina. El segundo capítulo, denominado “Planteamiento de la Solución”, contiene la elaboración de los conceptos de solución y selección de concepto de solución óptimo. Se plantea, también, los proyectos preliminares y la selección del proyecto preliminar óptimo. El tercer capítulo comprende los procedimientos de cálculo de los componentes de la máquina y la selección de elementos normalizados. El cuarto capítulo incluye los planos del proyecto: plano de ensamble, planos de despiece y el esquema eléctrico. Además, da a conocer los costos aproximados de los elementos seleccionados, materia prima, fabricación, montaje y diseño. Como resultado se logró diseñar una máquina cuyo funcionamiento consiste en quebrar el cascarón de las nueces sin dañar el fruto mediante su compresión en dos rodillos de acero inoxidable. Previo a este proceso, la máquina se encarga de clasificar las nueces por tamaño y ubicarlas en la abertura de los rodillos correspondiente. El proceso de separación de la cáscara y el fruto no se contempla en el presente trabajo, se considera que ese proceso, para el nivel de producción que se requiere, puede hacerse manualmente. Un aspecto importante es que la máquina trabaja sólo con nueces cuyo tamaño se encuentre en el rango de 19 a 29 mmm que son las más comunes en el Perú. Las nueces más pequeñas no serán quebradas y muy escaso encontrar nueces de tamaño superior a 29 mm. / Tesis

El algodón peruano (también llamado “oro blanco”) es considerado como uno de los mejores materiales en la industria textil del mundo. No obstante, en las últimas décadas, nuestro país ha enfrentado una pérdida de competitividad frente a variedades extranjeras y frente a otros cultivos. Una de las razones de este hecho es la escasa tecnología que existe debido a la poca inversión en estas prácticas agrícolas, específicamente en el control de malezas, las cuales pueden afectar hasta en un 90% la cosecha cuando no se efectúa ningún tipo de medida preventiva o correctiva. Dicha tarea es usualmente realizada a través de una labor manual o de un control químico. El primero exige mucho esfuerzo por parte de los trabajadores y demanda, asimismo, mucho tiempo. El segundo es perjudicial para el medio ambiente y requiere que su uso se realice por expertos, aumentando su costo. Es por ello que en el presente trabajo se planteó el diseño de un sistema mecatrónico con autonomía energética capaz de realizar la tarea de remoción mecánica de malezas en un cultivo con 120 cm de distancia entre surcos y 40 cm de distancia entre plantas. El sistema cuenta con un móvil que se moviliza a través de los surcos del cultivo siguiendo una trayectoria definida por el usuario. El control de seguimiento se logra haciendo uso de un sistema de localización y navegación basado en datos de sensores tipo IMU y GPS. El móvil cuenta con un sistema de suspensión basado en un mecanismo diferencial que permite que las ruedas estén siempre en contacto con el suelo. Finalmente, la detección de plantas, que acciona el removedor de malezas, se logra procesando información de una cámara. La metodología del diseño empezó con la delimitación del trabajo y búsqueda de información para poder desarrollar conceptos de solución y elegir el vehículo óptimo. Se definieron las funciones, las lógicas de control, los sensores y actuadores y la estructura mecánica para poder cumplir con los requerimientos propuestos. Como resultado, se tiene un móvil con un costo bajo (tomando en cuenta que actualmente no existen productos comerciales similares), que utiliza los componentes necesarios para darle una autonomía energética al sistema de aproximadamente 2 horas. Las estrategias de control planteadas permiten que el móvil se traslade por el cultivo sin la necesidad de la supervisión o intervención de un operador. / Tesis

El presente trabajo tiene por objetivo el diseño de un dispositivo que permita realizar los ensayos funcionales recomendados según estándares internacionales a los implantes columnares interespinosos. No obstante, dada la complejidad del comportamiento columnar, se restringe a la representación del movimiento de flexoextensión dentro del plano sagital, centrando el diseño en la posibilidad de comparar implantes de manera estandarizada. En este sentido, se presenta un modelo vertebral compuesto por los cuerpos y apófisis superior e inferior con 4 resortes que simulan la rigidez del disco intervertebral. Este modelo es soportado por la estructura del dispositivo que convierte la fuerza axial de la máquina de ensayo en un torque que genera la flexión y extensión requerida. Como primera parte, se realizó la revisión de la fisiología, alteraciones, biomecánica, implantes columnares, dispositivos y protocolos de ensayo para poder elaborar la lista de requerimientos. A pesar de no encontrarse dispositivos, ni estándares especializados en implantes interespinosos, se realizó el diseño en base a las recomendaciones dadas por los estándares ISO y ASTM para ensayos de similar naturaleza. En base a la lista de requerimientos se formularon diversos conceptos solución, de los cuales se escogió la solución más óptima mediante un análisis técnico-económico. El procedimiento de diseño mecánico partió de la geometría recomendada por los estándares. Se necesitó realizar el cálculo geométrico de la posición del cuerpo móvil del dispositivo, para obtener el giro en función al desplazamiento axial de la máquina de ensayo. En base al movimiento generado, se calcularon las reacciones por compresión en los resortes y el implante, y mediante las ecuaciones de equilibrio se pudo obtener la fuerza del actuador axial necesaria y las fuerzas generadas en cada elemento. Posteriormente se calcularon los esfuerzos críticos, verificando cada elemento a fluencia y fatiga, así como las deformaciones permisibles del dispositivo. Finalmente, como resultado del trabajo se obtuvo el diseño del sistema mecánico: formas geométricas y materiales definidos, selección de componentes estandarizados, así como los planos de despiece y ensamble del diseño. El costo total para desarrollar este proyecto se ha estimado en alrededor de USD 4,850, tomando en cuenta los costos de diseño, compra de materiales y componentes, costos de fabricación e imprevistos. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta el modelo típico de cálculo de una faja transportadora, cualquiera sea su uso operativo según normas internacionales CEMA. Para el caso de la monografía toma como objeto de estudio el transporte de mineral polimetálico entre mina Islay y mina Animon de propiedad de Volcan CIA Minera, actualmente en estudio económico, los datos son reales para ello se ha alcanzado la cotización más económica del suministro de la faja por un proveedor especializado en el Perú en este tipo de equipos. Las fajas transportadoras se plantean como una alternativa eficiente para solucionar el problema. / Trabajo de suficiencia profesional

En esta tesis se desarrolló un modelo matemático que permitirá a los productores agropecuarios identificar las variables relevantes para dimensionar los equipos de cosecha. La variable dependiente fue el costo anual de cosecha, previamente desagregada para el análisis en cuatro rubros: de propiedad, operativos, de oportunidad por la demora en la cosecha y los especiales que surgen de la implementación de sistemas de cosecha alternativos (sólo en el caso del poroto). Las variables independientes fueron el sistema de cosecha y la capacidad de trabajo de los equipos. Los costos de propiedad son aquellos que no dependen de la intensidad del uso de la máquina. Los ejemplos principales son la depreciación, el interés sobre el capital invertido, los impuestos, los seguros y el resguardo. Dentro de los costos operativos se consideraron tres rubros relevantes: combustibles y lubricantes, reparación y mantenimiento y mano de obra. Los costos de oportunidad por la demora en la cosecha incluyeron tanto las reducciones en el rendimiento como la calidad del cultivo. Los costos específicos para el sistema de cosecha mecánica directa incluyeron la aplicación de un desecante químico y, en el caso del sistema de cosecha convencional, los costos de las labores de arrancado, engavillado y acordonado. También se incluyen en este rubro las diferentes pérdidas de cosecha que traen aparejadas ambos sistemas. Para estimar la capacidad de trabajo de los equipos, se utilizó la técnica de programación no lineal mientras que, para la selección del sistema de cosecha, se compararon los valores netos del producto cosechado de cada uno; asimismo se estimó por iteraciones el punto de indiferencia entre ambos sistemas de cosecha. Aunque este modelo es aplicable a cualquier empresa agrícola extensiva en el país, fue evaluado para las producciones de soja (Glycine max L. Merrill), poroto (Phaseolus vulgaris L.) y trigo (Triticum aestivum L.) en los departamentos de San Martín y Orán de la Provincia de Salta (Argentina). Los datos empíricos provienen de numerosos relevamientos realizados en el marco del trabajo de la autora como consultora en el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca (MAGyP) y como referente en el “Proyecto de eficiencia de cosecha, postcosecha de granos y forrajes, y valor agregado en origen” del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) entre agosto de 2004 y noviembre de 2008. También se utilizan datos del Censo Nacional Agropecuario (CNA) de 2002, del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) y de revistas especializadas del sector. Como uno de los principales resultados, puede destacarse que el modelo para estimar la capacidad de trabajo óptima tuvo un buen comportamiento, aportando soluciones coherentes. Éstas se mostraron relativamente estables para la unidad de producción típica analizada, aun tomando diferentes combinaciones de precios y rendimientos históricos. Uno de los principales logros obtenidos fue el desarrollo del programa informático Asesor de cosecha, con una interfaz muy sencilla y flexible, que permite utilizar el modelo desarrollado para seleccionar la capacidad de trabajo y el sistema de cosecha más eficiente y que puede ser adaptado a cualquier región geográfica y combinación de cultivos agrícolas extensivos. Asimismo, la capacidad óptima mostró una mayor sensibilidad a las variables que inciden a través de los costos de oportunidad por la demora en la cosecha, los cuales se mostraron más significativos que los costos de propiedad adicionales por incrementar la capacidad de trabajo. También se observó que la capacidad de trabajo óptima es un 8% inferior si se utiliza el sistema de cosecha convencional. Por su parte, la capacidad de trabajo óptima es fuertemente sensible a la superficie trabajada anualmente y a la destinada al cultivo del poroto por ser éste el de mayor valor. La cantidad de cultivos realizados no muestra correlación, lo cual difiere de los resultados de trabajos anteriores. Los sistemas de cosecha analizados para el poroto alubia son en promedio indiferentes respecto de su eficiencia económica. Sólo si los precios del poroto se alejan mucho del valor de indiferencia se observa una mayor conveniencia del sistema de cosecha convencional. La demora en la cosecha por una capacidad de trabajo inferior a la óptima no muestra demasiada influencia en esta decisión. En el caso del poroto negro, de un precio inferior, se observa una mayor eficiencia del sistema de cosecha mecánica directa. Respecto a la forma de las funciones de los componentes del rubro de costos operativos se observaron dos tramos diferentes: el primer tramo se da cuando la capacidad de trabajo óptima puede alcanzarse con una sola cosechadora; el segundo tramo aparece cuando, para alcanzar la capacidad de trabajo óptima, son necesarias dos o más cosechadoras. En este caso, incrementar la capacidad no redunda en menores gastos en combustibles y en reparaciones y mantenimiento por hectárea. Por lo tanto, en este tramo ambas funciones tienen una correlación directa con la superficie cosechada. Esta bifurcación en la función de costos de cosecha permite explicar por qué diferentes autores toman supuestos ad hoc contrapuestos según el tamaño y las características de la unidad de producción típica que estén analizando. Esta distinción fue posible gracias a una profunda investigación sobre la oferta nacional de cosechadoras, tomándose numerosos datos en comparación con otros estudios del ramo que permitieron realizar un análisis estadístico de correlación lineal.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta el modelo típico de cálculo de una faja transportadora, cualquiera sea su uso operativo según normas internacionales CEMA. Para el caso de la monografía toma como objeto de estudio el transporte de mineral polimetálico entre mina Islay y mina Animon de propiedad de Volcan CIA Minera, actualmente en estudio económico, los datos son reales para ello se ha alcanzado la cotización más económica del suministro de la faja por un proveedor especializado en el Perú en este tipo de equipos. Las fajas transportadoras se plantean como una alternativa eficiente para solucionar el problema. / Trabajo de suficiencia profesional

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / La minería en Chile es uno de los rubros de la economía más relevantes para el país y debido a los desafíos de competitividad que enfrentamos a nivel global, es necesario avanzar en establecer mejoras de productividad y costos en los procesos mineros, los cuales involucran variados equipos, cuya operación y mantención afectan la productividad y costos del proceso. Muchos de estos equipos requieren repuestos, partes y piezas que deben ser fabricadas. Durante los años 2000 al 2005 a cargo del área de Ingeniería y Control Producción de División Talleres de Codelco Chile, el autor de este trabajo, preparó y diseñó sistemas de alimentación para fundir revestimientos de molinos, chancadoras y otras piezas para variados equipos de la industria minera. Con el fin de fomentar el uso de métodos de fabricación para piezas fundidas estandarizados, traspasar la experiencia acumulada y oportunidades de mejora en costos y plazos con el uso de nuevas tecnologías, el objetivo de este trabajo es diseñar el proceso de fabricación de un revestimiento de Molino SAG (lifter) para la etapa de validación de pieza prototipo o primera pieza, que permite iniciar la producción total de un conjunto de revestimientos. El alcance de este trabajo incluye desde el diseño del sistema de alimentación del prototipo, hasta el análisis de resultados, con una validación teórica y verificación práctica de los resultados; además de una estimación de costos y determinación de oportunidades de mejora que aseguren una pieza fundida de acuerdo a las especificaciones establecidas. Existen muchas restricciones para la fabricación de piezas fundidas, asociadas fundamentalmente a la infraestructura y equipamiento disponible por los fabricantes, variables que afectan la productividad y el costo de fabricación. Se concluye que se cumplieron los objetivos de este trabajo, se estudió y diseñó el proceso de fabricación de un lifter de molino SAG y se logró fabricar una pieza prototipo que cumpliera con las especificaciones establecidas. Se determinaron oportunidades de mejora en los costos y plazos de fabricación. Del análisis y estudio realizado se confirma que la experiencia en la fabricación de piezas fundidas es clave para diseñar y establecer un método de alimentación, ya que las estimaciones y cálculos nos determina sólo una propuesta de solución para la alimentación de la primera pieza a fundir y no necesariamente una solución final. Conocer las limitaciones del proceso de fabricación y la presencia en terreno para validar la propuesta, son dos aspectos claves en el diseño y definición del método de alimentación.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ingeniería de Negocios con Tecnologías de Información / Coagra S.A. es una de las empresas líderes en el sector de agroinsumos en Chile; y está inserta dentro de la industria de distribución de agroinsumos para la empresa agrícola. En el año 2013, y como parte de su estrategia de expansión en el mercado chileno, la empresa adquiere la distribución exclusiva de la marca de tractores agrícolas Valtra; iniciativa que trajo consigo no solo el reto de la comercialización de estos equipos, sino que el mantenimiento de un completo stock de repuestos; siendo este último rubro uno de los mayores ítems de costo para la línea de productos de maquinaria y repuestos. Debido al comportamiento probabilístico de la demanda de repuestos, la gestión de un stock de esta naturaleza no es tarea fácil, y ha requerido que Coagra implemente un sistema de inventario que toma en cuenta la diferencia en la incertidumbre del pronóstico de diferentes clases de repuesto, que son clasificados de acuerdo a su frecuencia de consumo; y de acuerdo a esto, diferentes políticas de inventario que determinan el nivel máximo de inventario para cada clase se encuentran establecidas; siendo el objetivo final, la maximización de la rotación del inventario (minimización del nivel de inventario). Este sistema ha funcionado relativamente bien para la empresa; y sin embargo; presenta como debilidad el hecho de no tomar en consideración el impacto de las escaseces de un determinado ítem, tanto para la empresa en términos de pérdida de ingresos, como para el cliente, para quien el tractor es un bien productivo y la indisponibilidad o merma en sus capacidades técnicas debido a fallas, pueden acarrearle serios costos operativos; y por otra parte, este sistema no logra optimizar el costo total del inventario. El proyecto que se presenta a continuación plantea el rediseño del proceso de precisión de los requerimientos de compras de repuestos para los tractores de la marca Valtra comercializados por la línea de maquinaria y repuestos de la empresa, y que consta a su vez de varios sub-procesos como lo son: la clasificación, el pronóstico y cálculo de nivel máximo deseado de inventario. Con esto, y al igual que con el sistema de inventario actual de la empresa, se pretende dar apoyo a la toma de decisiones que surge de dar respuesta a las interrogantes cuáles y cuánto comprar de determinados ítems de repuesto, pero con el objetivo final minimizar el costo total de inventario, compuesto por el costo de compra, el costo de preparación y almacenamiento, y el costo de faltante o quiebre de stock, este último asociado a la potencial pérdida de ingresos de la empresa, y más subjetivamente al nivel de servicio que se le brinda al cliente.

El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo de variables físicas en un ventilador centrífugo, tales como presión diferencial, fuerza y velocidad. Dichas variables se extraen con el objetivo de calcular la eficiencia del ventilador a diferentes condiciones. Se suma a esto el diseño del sistema electrónico regulador del porcentaje de apertura o caudal para la salida de aire. Dicho ventilador centrífugo se encuentra ubicado en el Laboratorio de Energía, en el Pabellón de Ingeniería Mecánica de nuestra casa de estudios. En el primer capítulo se reúne información general acerca del ventilador centrífugo, desde su definición, las partes que lo componen, balance de energía, conceptualizaciones generales en torno al diseño, equipos existentes a la venta a nivel internacional y finalmente, la instrumentación que actualmente se utiliza en la realización de estas mediciones en torno a esa máquina. En el segundo capítulo se presenta la problemática, el entorno de desarrollo del proyecto y la secuencia de pasos realizados, además se describen las partes mecánicas del banco ventilador centrífugo y se indica la ubicación de los puntos de medición. En el tercer capítulo se plantean los objetivos a cumplir en el desarrollo de la tesis, el diagrama de bloques realizado y se justifica la selección de todos los componentes que integran el sistema diseñado. Adicionalmente se muestran los diagramas de flujo de la programación realizada, tanto en el microcontrolador como en la interfaz de usuario. En el cuarto capítulo se realiza el montaje general y los ensayos para todas las variables a ser medidas siguiendo el diseño descrito en el capítulo anterior. Se verifica el cumplimiento de los objetivos trazados a través de la realización de pruebas independientes con sistemas simulados y pruebas en conjunto. Finalmente se concluye que el diseño realizado e implementado cumplió exitosamente los objetivos de esta tesis y se indican algunas recomendaciones a tomar en cuenta. / Tesis