Browsing by Author "Quispe Ccachuco, Marcelo Jaime"
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Item Análisis de desempeño en simulación de un controlador adaptativo en el control de trayectoria de un manipulador robotico de 2 grados de libertad(Universidad Católica de Santa María, 2022-08-29) Chavez Cornejo, Rodrigo Javier AntonioLa presente tesis abarca el diseño de un controlador adaptativo relacionado a la inercia para su posterior análisis y comparación respecto a los tipos de controladores como PD, PD aumentado y Torque computado. Siendo evaluados en diferentes tipos de trayectoria, una curva, una circunferencia y una trayectoria con un cambio de dirección; para poder comparar cómo se comportan cada uno de estos controladores con las distintas trayectorias y cuál de ellos presenta la mejor opción para el control de trayectorias para un robot de 2 DOF, tomando como principal indicador la cuantificación del error. Para el diseño del controlador adaptativo se utiliza la propiedad de la linealidad de los parámetros dinámicos del robot, de la cual obtenemos las ecuaciones de control adaptativo relacionado a la inercia y colocando la variable desconocida como la masa del link número 2, de la misma manera se supone una incertidumbre en el link número 2 del robot de un 50% el cuál utilizaremos como variable para el control adaptativo. De esta manera se propone un controlador que es capaz de asumir incertidumbres en el link número 2 del robot y es capaz de alcanzar la trayectoria en un tiempo mucho menor que los controladores con los cuales se compara sin la necesidad de contar con un modelamiento exacto del robot, que es lo que suponen los controladores PD, Torque computado o un controlador PID para el correcto funcionamiento de estos. El cuál se evalúa respecto a una trayectoria deseada y el error de posición de las juntas.Item Análisis de la migración y extensión del periodo de cambio del lubricante en el tren posterior de camiones mineros CAT 797F(2023-07-21) Tapia Melgar, Eduardo SaúlEl presente trabajo de investigación nace a partir de la necesidad de mejorar el periodo de cambio del lubricante en el tren posterior a los camiones mineros CAT 797F en una empresa minera del sur del Perú, aplicando el análisis de aceite para el seguimiento de la tendencia de comportamiento del lubricante mineral en comparación con el uso de un lubricante sintético. De acuerdo a la empresa minera, los cambios de aceite deberían realizarse cada 3000 horas, pero se demuestra mediante la migración hacia el uso del lubricante sintético, muestreo regular, análisis y control de la contaminación, que estos cambios se pueden realizar cada 5000 horas. El presente estudio tiene como finalidad demostrar el impacto positivo del análisis de lubricantes en el diagnóstico del estado de los diversos sistemas que conforman el equipo analizado, de manera que se puedan aplicar planes de mantenimiento de acuerdo a los sistemas analizados. El tipo de investigación es experimental, descriptivo, longitudinal, ya que nos enfocamos en realizar el diagnóstico de la condición vigente del tren posterior de los camiones mineros, identificando el comportamiento fisicoquímico, y el nivel de contaminación del lubricante; luego se estudia la evolución a través de muestras continuas, observando la tendencia, que nos dará una visión aproximada del desempeño del mismo. Haciendo uso de las gráficas para el seguimiento de los parámetros principales del lubricante, se pudo observar la tendencia de las partículas contaminantes y el desgaste incurrido en el componente. Se concluyó que, a través del análisis de aceite y control de la contaminación, que la extensión del periodo de cambio de lubricante en el tren posterior en camiones mineros, se puede conseguir con un aumento de la disponibilidad, menores reparaciones y requerimientos de componentes nuevos, con una generación potencial de ahorros en una flota de 25 camiones de $ 33.679.150,00 en 9 años.Item Cálculo de Los Parámetros del Controlador PID, Por Sintonización y Simulación, Para el Posicionamiento Lineal de Un Cilindro Hidráulico(Universidad Católica de Santa María, 2019-09-03) Quispe Ccachuco, Marcelo JaimeEl posicionamiento lineal de un cilindro hidráulico es una aplicación industrial que se usa en el posicionamiento de aletas de vuelo, procesos de moldeo por inyección, perforado de rocas, etc. Una de las técnicas de control más usada es el control PID (Proporcional Integral Derivativo), el problema de esta técnica es la sintonización de sus tres parámetros. En el año 1942, Ziegler y Nichols establecieron 2 métodos empíricos de sintonización de los parámetros Kp, Ki, Kd; (es claro que para cada proceso estos parámetros son distintos). Desde que se dieron a conocer estos métodos de sintonización, hubo muchos estudios de variaciones y mejoras de estos métodos. En la actualidad se tienen algoritmos metaheurísticos de optimización, muchos de ellos inspirados en la naturaleza. Primero se hizo la identificación experimental de la función de trasferencia del sistema de control usando la adquisición de datos, el toolbox ident de MATLAB. Luego se implementaron en códigos de MATLAB dos algoritmos bioinspirados: el algoritmo de enjambre de partículas (PSO) y el algoritmo de colonia de hormigas (ACO); cada algoritmo requiere un índice de desempeño, en esta investigación se utilizó la Integral del tiempo multiplicado por el valor absoluto del error (ITAE). Se probaron los códigos en trabajos de investigación anteriores, se pulió hasta que quedaron listos para cualquier función de transferencia. Luego se probaron estos algoritmos en la función de transferencia identificada previamente, logrando resultados satisfactorios. Finalmente esos valores de los parámetros PID hallados se probaron en el módulo de posicionamiento lineal del Laboratorio de Oleohidráulica y Neumática de la UCSM. Logrando también resultados satisfactorios en el desempeño del sistema controlado, tiempo de establecimiento, tiempo de subida y sobreimpulso, los cuales se muestran y fueron obtenidos por adquisición de datos. Los mejores resultados se obtuvieron con el algoritmo de colonia de hormigas, para 20 hormigas, con 1000 nodos y 100 tours. Para el sistema sin carga la mejor solución fue Kp= 10.01, Ki= 3.00 y Kd=4.81, Para el sistema con caga la mejor solución fue Kp= 11.01, Ki= 5.51 y Kd=3.71. Se mejoraron los resultados al hacer una mejor identificación experimenta l del sistema, también se mejoró la solución al aumentar el número tours y el número de nodos a costa de un costo computacional. Con el controlador implementado se redujo el tiempo de establecimiento de 2.5 hasta 0.6 segundos. Palabras clave: Posicionamiento lineal, ACO, PSO, Metaheurístico, identificac ión experimental, índice de desempeño.Item Control PD difuso de trayectoria para modelo de vehículo mediante la detección de líneas de carril utilizando la transformada de Hough en Matlab(Universidad Católica de Santa María, 2022-08-12) Mayhua Álvarez, André MijaílEl propósito de este estudio es determinar el porcentaje de error que se obtiene de realizar el control PD difuso de trayectoria utilizando visión artificial en un modelo de vehículo. Así mismo se desea contribuir con una guía para motivar al estudio de la visión artificial en la escuela profesional de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Católica de Santa María. Para ello, se utilizó el método de “Transformada Hough”, que en visión artificial permite identificar líneas. Se descubrió que se obtenía un mejor resultado de trabajar por separado los tramos “rectos” y “curvos” en la carretera. Así mismo se probaron diferentes valores para definir las mejores funciones de membresía para el control difuso. Finalmente, después de la adquisición del video (utilizando una aplicación para cámara de celular), procesamiento de las líneas de carril (utilizando transformaciones globales, geométricas y Transformada Hough para identificar las líneas de carril) y definición de los controladores difusos (determinados al experimentar empíricamente con el modelo de vehículo), se obtuvo un error máximo de 10% en tramos rectos y del 25% en tramos con curva. Es decir, considerando que el ancho de pista es 140 mm, el máximo descentramiento que tiene el vehículo en tramos rectos es de 14mm, y en tramos curvos de 35mm.Item Diseño de un filtro activo de potencia tipo Shunt Inversor de tres niveles basados en el método de detección de corriente de referencia síncrona y un controlador multinivel de Histéresis de corriente para la compensación de corrientes armónicas para la aplicación de una pala eléctríca minera P&H 4100XPC DC(Universidad Católica de Santa María, 2020-07-08) Collana Fernández, Edson AdolfoEn la industria minera, la contaminación armónica se ha convertido en un problema debido a las cargas no lineales. Las características no lineales de los dispositivos electrónicos son los principales causantes de la contaminación armónica. La presencia de armónicos distorsiona la forma de onda de las tensiones y corrientes, también disminuye el factor de potencia del sistema eléctrico. Los filtros pasivos y activos se presentaron y analizaron, el primer tipo se usa actualmente en las palas P&H 4100XPC DC, el segundo tipo se escogió para proponer una alternativa a la solución clásica utilizada por las Palas P&H para la mitigación de armónicos y corrección del factor de potencia. Los parámetros de los filtros pasivos del sistema de Compensación de Potencia Reactiva de la Pala del fabricante P&H modelo 4100XPC DC, fueron deconstruidos a través del estándar de la IEEE Std 1531-2003, posteriormente, se analizó la Distorsión Armónica Total-THD de las tensiones de alimentación de la Pala y la Distorsión de Demanda Total-TDD de las corrientes de alimentación de la Pala a través de instrumentos de adquisición de data como el Eaton Power Quality Xpert Meter 8000 y el DATAQ, ambos instrumentos corroboraron la contaminación armónica de la red en la mina. Una topología basada en un inversor de fuente de tensión de tres niveles se escogió para el diseño del filtro activo. El método de detección de corriente de referencia síncrona-SRC y un controlador de histéresis multibanda fue propuesto para el diseño del esquema de control del filtro activo. Los resultados mostraron la eficiencia del filtro activo para compensar corrientes armónicas en estado estable y transitorio, variando el inductor de acoplamiento y la capacitancia del bus DC del inversor.Item Diseño e implementación de un módulo didáctico de automatización por redes de comunicación industrial PROFINET, PROFIBUS, MODBUS mediante PLC y periféricos maestro y esclavo(Universidad Católica de Santa María, 2021-08-27) Alvarez Gonzáles, Jimy Jack; Castro Chambi, Rómulo SnayderEl presente trabajo de investigación está enfocado en diseñar e implementar un módulo de automatización por redes de comunicación industrial, el cual permita capacitar de manera didáctica a los alumnos de pregrado de la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica de la Universidad Católica de Santa María en el uso de las redes de comunicación industrial más usadas: PROFINET, PROFIBUS DP, Modbus TCP; en la implementación de un HMI SCADA y en el uso de tecnologías que permitan monitorear datos del proceso en línea y realizar teleservicio por internet a través de conexión VPN. Se realizó una revisión de la literatura nacional e internacional sobre el tema para determinar la situación actual y las necesidades de la Escuela, luego se realizó el proceso de diseño del módulo, pasando por el diseño de la arquitectura de comunicación, diseño de los componentes mecánicos, y diseño de los componentes electrónicos, luego se realizó la integración de los componentes mediante programación en el software TIA PORTAL V16, se realizó las pruebas de funcionamiento y se diseñó siete prácticas que permitan a los estudiantes aprender de manera gradual los distintos tópicos de automatización mediante las redes de comunicación industrial en una aplicación de automatización de la industria minera (faja transportadora con tripper car), se realizó el desarrollo de las siete practicas concluyendo que el módulo cuenta con la flexibilidad y versatilidad suficiente para ser usado en la simulación y el desarrollo de otras aplicaciones de automatización industrial, este trabajo de investigación se divide de la siguiente manera: CAPITULO I PLANTEAMIENTO TEORICO El capítulo inicia con una revisión del estado del arte sobre la historia y el estado actual de las comunicaciones vi industriales, de esta revisión se desarrolla la identificación del problema y el planteamiento de este, para luego proseguir con una revisión de los antecedentes nacionales e internaciones con respecto del tema de estudio, con esto se desarrolla el planteamiento de los objetivos generales y específicos del proyecto a desarrollar en la presente tesis junto con la justificación y alcances del proyecto. CAPITULO II MARCO TEORICO El capítulo propone una revisión de un marco teórico compuesto por una revisión histórica del desarrollo de los automatismos para luego pasar a una revisión sobre la automatización industrial y los autómatas programables PLC, para pasar luego a una revisión de las comunicación industriales y los protocolos de comunicación más utilizados en la actualidad, luego se hace una revisión de los conceptos de los sistemas de control, instrumentación, y programación de PLC, para luego hacer una revisión sobre los sistemas de control supervisión y adquisición de datos SCADA. CAPITULO III DISEÑO DEL MODULO DIDACTICO DE AUTOMATIZACION POR REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL En este capítulo se describe el proceso de diseño del módulo, iniciando por un análisis de los requerimientos y la funcionalidad del módulo, se plantea un diseño preliminar, para luego pasar a la selección de la arquitectura y topología de las redes a usar, la selección de los equipos e instrumentos necesarios, y en base a este se diseña los componentes principales del módulo (modulo portante y caja eléctrica) para luego hacer una análisis estructural del módulo portante y el diseño de las conexiones eléctricas del módulo, luego se realiza un revisión de los costos y plazos del proyecto. CAPITULO IV IMPLEMENTACION DEL MODULO DE AUTOMATIZACION POR REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL En este capítulo se documenta vii el proceso de construcción e implementación del módulo de comunicaciones industriales mostrando el proceso de construcción del módulo (modulo portante y la caja de conexiones), la implementación de los equipos electrónicos y el cableado en el módulo, para luego documentar las pruebas de funcionamiento. CAPITULO V DISEÑO DE PRACTICAS A DESARROLLAR en este capítulo se desarrolla siete prácticas de laboratorio dirigida a cubrir los temas propuestos sobre las redes industriales y una aplicación de automatización de la industria minería, en la practica 1 se desarrolla la red industrial PROFINET al sistema de arranque/detención y sistema de seguridad de una faja transportadora con carro tripper, en la practica 2 se desarrolla la red industrial PROFIBUS DP aplicando esta al sistema de traslación del tripper car de la faja transportadora con tripper car, en la practica 3 se desarrolla la red industrial Modbus TCP aplicando esta al sistema de control de temperatura de poleas y sistema de supresión de polvo de la faja transportadora con carro tripper, en la practica 4 se integra las redes industriales PROFINET Y PROFIBUS DP aplicando estas a la integración de la automatización de la faja trasportadora y carro tripper revisadas en las practicas 1 y 2, en la practica 5 se integran redes industriales PROFINET, PROFIBUS DP, M# TCP aplicando estas a la integración de la automatización de la faja trasportadora y carro tripper revisaras en las practicas 1, 2 y 3, en la practica 6 se integra la supervisión control y adquisición de datos SCADA, a la aplicación revisada en la practica 5 mediante el uso de un HMI Smart panel industrial, en la practica 7 se integra el teleservicio y monitoreo de datos a través de internet mediante el acceso de conexión VPN y el uso de un router industrial IIoT.Item Diseño e implementación de un prototipo de medidor inteligente monofásico para el monitoreo de energía en hogares empleando tecnología de internet de las cosas (IOT)(Universidad Católica de Santa María, 2023-07-14) Quilla Cruz, Dustin PedroLa energía eléctrica juega un papel importante en nuestras vidas, en los últimos tiempos la medición del consumo energético en hogares se ha venido realizando de forma visual. Sin embargo, el avance tecnológico ha permitido la conexión de muchos dispositivos a internet, abriendo paso al mundo del internet de las cosas (IoT). En el presente proyecto se pretende emplear estas tecnologías para implementar un medidor inteligente de energía que brinde parámetros de voltaje, corriente, potencia y energía al usuario a través de internet. La información brindada a los usuarios resulta de gran utilidad para gestionar mejor el consumo de energía. Asimismo, la empresa distribuidora podrá actualizar el firmware a través de internet (OTA) y cambiar los parámetros que considere necesario.Item Diseño e implementación de un sistema de control de presión neumática basado en algoritmo de colonia de hormigas (ACO)(Universidad Católica de Santa María, 2020-01-07) Espejo Gutiérrez, René Sergio; Villena Soto, Greymer JavierEn la mayoría de industrias, ya sean éstas de cualquier tipo, se encuentra presente la variable de la presión en diversas clases de procesos, y a su vez, el control de la misma, ya sea en control de presión de tanques, tuberías, o sistemas de ajuste, reubicación, traslado de piezas, embotelladoras, etc. Siendo así el control de la misma un factor de mejora continua. La finalidad de ésta tesis, es la aplicación del algoritmo de optimización de colonia de hormigas (ACO) para la obtención de parámetros PID del controlador, con el propósito de controlar la variable de presión de una planta neumática que fue diseñada e implementada en el Laboratorio de Oleohidráulica y Neumática de la Universidad Católica de Santa María. Se obtuvo la función de transferencia de la planta mediante el uso de la herramienta ident de MATLAB, y tras ésto, se implementó un controlador PID, cuyos parámetros se obtuvieron a partir de 3 distintos métodos: Herramienta PID Compact de TIA PORTAL, Sisotool de MATLAB, y mediante el algoritmo ACO. La codificación implementada para encontrar los parámetros PID mediante el algoritmo ACO se basa en una serie de trabajos de investigación previos, y se adaptaron para poder ser aplicados a la planta implementada, midiendo su nivel de eficacia mediante el índice de desempeño ITAE. Los mejores resultados obtenidos por el algoritmo ACO, se obtuvieron con parámetros de: 5 hormigas, 1000 nodos, 15 tours, 0.8 de coeficiente de evaporación, así como los mejores parámetros PID del controlador obtenidos fueron Kp=3.09, Ki=8.46 y Kd=0.16. Palabras clave: Presión, ACO, PID, control de presión, neumática.Item Diseño e implementación de una estación modular de selección y paletizado para el desarrollo de sistemas automáticos de control en procesos continuos(Universidad Católica de Santa María, 2023-05-19) Huamaní Huamán, Lucero Alejandra; López Rojas, Luis FernandoLa presente tesis tiene como finalidad proporcionar al centro de Automatización de la escuela profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica (CAIME) un módulo didáctico de selección y paletizado para el desarrollo de sistemas automáticos de control en procesos continuos, de tal manera que pueda servir para el aprendizaje de los estudiantes que realicen prácticas relacionadas al control y automatización. El módulo fue diseñado tomando en cuenta las necesidades actuales de las plantas industriales, en este sentido, se integran cuatro componentes fundamentales que son los encargados de controlar en su totalidad al módulo, siendo estos los PLC’s cuya función es establecer los sistemas de comunicación de todo el módulo, para lograr el control de los motores y servomotores, asimismo se cuenta con un módulo de campo que nos facilitará la lectura de señales de algunos sensores además de enviar señales de habilitación hacia los drivers de los motores y finalmente se tiene una pantalla HMI con la que podemos monitorear y controlar de forma remota los diferentes elementos que conforman el módulo didáctico. Para poder realizar el diseño y dimensionamiento de los sistemas y mecanismos, se consideraron referencias nacionales e internacionales además de utilizar conocimientos de procesos reales adquiridos a través de la experiencia, logrando la integración de todos estos componentes siguiendo los diferentes estándares internacionales. A través del software TIA Portal V15.1, se realizaron las pruebas de funcionamiento y se desarrollaron cuatro prácticas, las cuales permitirán a los estudiantes aplicar sus conocimientos lógicos y a la vez aprender nuevas tecnologías.Item Diseño y construcción de un prototipo de exploración móvil hexápodo controlado inalambricamente para adquisición de datos de dióxido de carbono y temperatura con interfaz interactivo virtual.(Universidad Católica de Santa María, 2021-10-14) Portugal Quito, BorisEl propósito principal del presente trabajo es el diseño y construcción de un robot hexápodo, el cual ha sido desarrollado tomando en cuenta la gran importancia que tienen los robots móviles especialmente cuando son utilizados para realizar tareas en ambientes de alto riesgo para los seres humanos y cuyo terreno presenta irregularidades. El proyecto ha sido dividido en cinco capítulos e iniciamos con una clasificación de los robots, el planteamiento del problema, las justificaciones académica, económica, técnica y social, los objetivos de la investigación, las variables e independientes y dependientes, la hipótesis de la investigación y la situación actual. En el capítulo dos se realiza una breve introducción a la robótica móvil y los diferentes sistemas utilizados para la exploración de ambientes empezando por los sistemas con ruedas, robots sin patas y con patas articuladas, haciendo particular énfasis en los robots móviles con seis patas articuladas que son objeto de este estudio. También esta el marco teórico de la presente investigación. En el capítulo tres se encuentra en la descripción detallada del diseño construcción y ensamblaje del robot, también el diseño y construcción placa de control, las diferentes pruebas de materiales realizados, así como el acondicionamiento de los sensores y el hardware del microcontrolador. No obstante, se realiza la creación del entorno virtual para el control del robot mediante comunicación serial. En el capítulo cuatro se someterá a las diferentes pruebas al robot, así como los resultados obtenidos de las mismas y las consecuentes limitaciones de la investigación. El proyecto se diseñó tomando en cuenta la flexibilidad de trabajo de distintos materiales de construcción, hardware y software de control que pueda mejorarse en el futuro. El robot se iv podrá usar con fines didácticos para experimentar con algoritmos de computación inteligente y técnicas de control avanzadas.Item Gestión e Implementación del Mantenimiento Preventivo del Laboratorio de Neumática del Programa Profesional de Ing. Mecánica, Mecánica-Eléctrica y Mecatrónica de la Universidad Católica de Santa María, 2015(Universidad Católica de Santa María, 2016-01-07) Quispe Ccachuco, Marcelo JaimeEquipos del laboratorio a los cuales se realizará el m. p. 4 periodicidad de las tareas de mantenimiento del lab. de neumática equipos necesarios para llevar a cabo el m. p. del lab. de neumática parámetros a medir para llevar a cabo el m. p. del lab. de neumática procedimientos para la implementación del m. p. del lab. de neumática la acreditación nacional de la epimmem y el m. p. del lab. de neumática la neumática principios físicos de la neumática generación y distribución del aire comprimido compresores válvulas de vías actuadores neumáticos el laboratorio de neumática la humedad en el aireItem Implementación de la estrategia de mantenimiento análisis causa raiz al tren de rodamiento del tractor de orugas D8T CAT para la empresa Constructoras Generales DYL E.I.R.L.(Universidad Católica de Santa María, 2021-05-05) Valdivia Paredes, Marcelo IgnacioLa empresa Constructoras Generales DyL, perteneciente a la ciudad de Moquegua, es ampliamente reconocida debido a su vasta experiencia en el rubro de maquinaria pesada. Su parque de máquinas actual cuenta con 15 equipos en lo que respecta a línea amarilla y 10 equipos en línea blanca. Actualmente están en varios frentes mineros y de construcción locales como: Quellaveco, Toquepala, Cuajone, Gobierno Regional de Moquegua, entre otros. La mayor parte del equipo pesado en la empresa corresponde a la marca Caterpillar, en la cual se evidencio una falla potencial ocasionada en el tractor de orugas D8T, para lo que utilizamos el Análisis Causa Raíz (ACR) como estrategia de mantenimiento a fin de encontrar el causal y poder estudiarlo y evitar su concurrencia. Hoy en día, varias empresas cuentan con gran parque de máquinas, pero no se detienen a evaluar y examinar estos costos ocultos que ocasionan se eleve el costo por hora estándar del equipo, perjudicando notablemente la disponibilidad y confiabilidad en las máquinas. Se tiene como principal tarea demostrar que, aplicando esta metodología, la empresa podrá tener ahorros significativos tanto en los costos operativos del equipo, como también aumentar factores importantes en lo que refiere a disponibilidad operativa y confiabilidad de la máquina. La metodología está compuesta de 5 pasos o fases las cuales nos ayudaran a encontrar la causa raíz al evento no deseado, será aplicada sobre el tren de rodaje del tractor de orugas D8T de la marca Caterpillar para poder tangibilizar los resultados. Después de haber implementado la estrategia de mantenimiento ACR, se logró generar un ahorro de más del 50% en costos de carrileria, asimismo se logró demostrar las causas raíces y tomar acciones correctivas para eliminar la concurrencia y aparición de estas