Ingeniería Mecánica, Mecánica –Eléctrica y Mecatrónica

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Diseño de microturbina eólica helicoidal horizontal tipo Arquímedes de 150 W para uso urbano en la ciudad de Arequipa
(Universidad Católica de Santa María, 2025-03-20) Valdez Bustamante, Juan Pablo
Este trabajo presenta el diseño, desarrollo y prueba de una microturbina eólica helicoidal horizontal tipo Arquímedes, con una potencia estimada de 150 W, orientada a su uso en entornos urbanos de la ciudad de Arequipa. El objetivo principal es demostrar su viabilidad técnica y económica, considerando que el potencial eólico en estas zonas actualmente no se aprovecha de manera eficiente. El desarrollo del proyecto se llevó a cabo en varias etapas. Inicialmente, se realizó un análisis teórico del potencial eólico en entornos urbanos y una revisión de antecedentes sobre turbinas similares. Luego, se diseñó y modeló un prototipo en el software SolidWorks. La fabricación se llevó a cabo mediante impresión 3D y otros procesos de manufactura. Finalmente, la turbina fue sometida a pruebas en campo en dos ubicaciones de Arequipa: Puente Chilina y Mariano Melgar, donde se registraron velocidades promedio del viento de 3.14 m/s y 2.39 m/s, respectivamente. Los resultados muestran que la turbina, con un diámetro de 75 cm, una altura de 1.90 m y un ancho de 1.25 m, alcanza una eficiencia mecánica promedio del 31.56% y una eficiencia de generación eléctrica del 1.75% a una velocidad media de 2.72 m/s. Se identificaron oportunidades de mejora en el sistema de generación y control, recomendando el uso de un multiplicador de revoluciones para optimizar la conversión de energía en velocidades bajas. Se concluye que la microturbina diseñada y construida es capaz de captar la energía eólica en condiciones urbanas utilizando materiales accesibles y con un costo total de S/ 2689.30. Se recomienda su implementación en zonas con velocidades de viento superiores a 3.5 m/s, así como explorar mejoras en su diseño, como la reducción de peso y la incorporación de un sistema de direccionamiento automático.
Diseño de silo metálico de transición para descarga de granos de trigo, capacidad de 260 m3 para terminal portuario del sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2025-04-21) Bustamante Torres, Max Luis
El presente proyecto tiene como objeto de estudio el diseño de los silos de transición de descarga de granos, infraestructura portuaria vital para la recepción de trigo, soya, maíz entre otros granos importante para la alimentación del país, el terminal portuario del sur del Perú requiere modernizar esta infraestructura además de aumentar la capacidad para manejar mayores tonelajes de ahí la necesidad de un silo de 260 m3 que cumpla con las futuras demandas además de agilizar los procesos de transferencia a camiones o vagones de tren para la distribución final a molinos o plantas de procesamiento de estos granos. El trabajo presenta el diseño estructural detallado del silo y la estructura de soporte de este, las cargas presentes por material almacenado, así como cargas externas de viento y sismo debido al elevado riesgo sísmico en toda la costa peruana es de vital importancia el análisis sísmico espectral dinámico, además del uso de normativas nacionales e internaciones y la aplicación de modelos de simulación avanzados DEM (Método de elementos Discretos) y FEM (método de Elementos Finitos), garantizando la seguridad, optimización de materiales mediante procesos de diseño iterativo
Estudio de coordinación y ajuste de protecciones de la subestación San Luis de 33/10KV en la ciudad de Arequipa-Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2025-04-02) Vargas Rodriguez, Cristian Mauricio
La subestación San Luis en Arequipa se compone de un transformador de 33 kV/10 kV que se encarga de convertir la tensión proveniente de la red de transmisión de 33 kV a una tensión apta para la distribución a los consumidores, de 10 kV. En este tipo de instalaciones, es fundamental contar con un adecuado esquema de coordinación de protecciones para detectar y aislar cualquier falla que pueda ocurrir en el sistema eléctrico. El objetivo principal de la coordinación de protecciones es asegurar que el interruptor o dispositivo de protección más cercano a la falla se active de manera selectiva y rápida, sin afectar innecesariamente a otras partes del sistema. Esto implica establecer valores de ajuste y tiempos de operación adecuados para cada relé de protección presente en la subestación. En el caso de la subestación San Luis, se emplean diferentes tipos de protecciones, como relés de sobrecorrientes, relés de distancia y relés de diferencia de potencial, entre otros. Cada uno de estos relés tiene configuraciones y ajustes específicos que deben ser cuidadosamente coordinados para garantizar una respuesta eficiente ante cualquier falla. El proceso de coordinación de protecciones implica la realización de estudios técnicos y análisis de cortocircuitos, donde se simulan diferentes escenarios de falla y se evalúa la respuesta de los relés de protección. Estos estudios permiten determinar los valores de ajuste de los relés y los tiempos de operación necesarios para lograr una adecuada selectividad y coordinación entre ellos. Es importante mencionar que la coordinación de protecciones es un trabajo continuo y dinámico, ya que cualquier modificación en el sistema eléctrico o incorporación de nuevos elementos requiere una revisión y ajuste de los esquemas de protección existentes. La coordinación de protecciones de la subestación San Luis de 33 kV/10 kV en Arequipa es un proceso fundamental para asegurar la operación segura y confiable del sistema eléctrico. Mediante el uso de relés de protección adecuadamente ajustados y coordinados, se logra detectar y aislar de manera selectiva las fallas que puedan ocurrir, minimizando el impacto en el resto del sistema y garantizando la continuidad del suministro eléctrico a los consumidore
Diseño, modelamiento y análisis termodinámico de una planta de evaporación de agua de cola con el uso del software Engineering Equation Solver
(Universidad Católica de Santa María, 2025-03-28) Llapa Luna, Denis Antonio
Este trabajo de investigación aborda el diseño y análisis termodinámico de una planta de evaporación de agua de cola en la industria pesquera en Trujillo, Perú. Optimizando el aprovechamiento de la energía térmica residual de los secadores Rotatubos y secadores rotadiscos, cumpliendo con las normativas energéticas y ambientales. Incluye la simulación del proceso con el software Engineering Equation Solver (EES), el diseño mecánico en Autodesk Inventor y el análisis estructural con Ansys. Para el desarrollo de esta investigación, se llevó a cabo un análisis detallado del flujo de materia y energía en la planta evaporadora, teniendo en cuenta tanto la eficiencia energética como las restricciones mecánicas del sistema. El diseño propuesto tiene como objetivos principales maximizar la eficiencia energética del proceso, reducir las emisiones de gases contaminantes y optimizar el aprovechamiento de los subproductos generados. El modelo termodinámico, respaldado por simulaciones, mostró una notable mejora en el rendimiento energético, lo que sugiere un impacto positivo en la sostenibilidad operativa de la planta a largo plazo. Las simulaciones mostraron que la concentración en la planta diseñada es conservadora, con un valor promedio de 4,27 frente a 4,99 y 4,72 en las plantas de referencia. El diseño mecánico, validado con Autodesk Inventor 2025 y ANSYS 2024 R2, demostró que los componentes críticos cumplen con los requisitos de seguridad, presentando factores de seguridad superiores a 2,0 y deformaciones mínimas, lo que asegura la fiabilidad del diseño ante variaciones operativas
Diseño de un sistema de plataforma cama baja para transporte de maquinaria pesada para una capacidad de carga de 30 toneladas
(Universidad Católica de Santa María, 2025-01-09) Curse Llamoca, Luis Fernando
El presente trabajo desarrolla el diseño y control (calidad y costos) de una plataforma cama baja de 30 toneladas, en respuesta a que un sector del rubro metalmecánico dedicado a carrocerías metálicas no consideran criterios de ingeniería adecuados, normativas de diseño y un control de calidad que tendrán consecuencias adversas a nivel estructural (fisuras, fracturas, desgaste prematuro, sobredimensionamiento), a nivel económico (mayores cotos de fabricación y bajo costo del producto frente al mercado) y a nivel de calidad (no cumplir con normativas requeridas). La metodología aplicada para el estudio de la plataforma cama baja será bajo normas de diseño NPT E.020, E.090, LRFD, AISC 360, AWS D1.1 y la ASSHTO, cuyos resultados serán respaldados con un análisis de elementos finitos (FEM) en el programa SolidWorks- Simulation. Para el control de calidad se aplicará normas y estándares, mediante el uso de formatos de control y su metodología de aplicación de las mismas. Finalmente se realizará un análisis de costos y presupuesto de acuerdo al tipo de estructura desarrollada. En el documento, se espera que las empresas de los sectores mencionados puedan llegar a asimilar los criterios de diseño e incorporar la metodología de control de calidad, para lo cual se realizó un análisis exhaustivo de diseño, calidad y costos, enfocado a una plataforma cama baja, con una carga útil de 30 toneladas bajo criterios de resistencia a flexión y corte con material base de acero ASTM A36.
Diseño de un sistema móvil de captación y redireccionamiento de radiación solar para condiciones climatológicas de la ciudad de Arequipa Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2024-12-30) Enciso Ureta, Mauricio Jesús
El aumento de la contaminación por energías convencionales ha impulsado el desarrollo de energías renovables. Entre estas, los paneles solares bifaciales destacan por captar luz solar en ambos lados, generando más energía que los paneles tradicionales. Este proyecto buscó diseñar, caracterizar y construir un sistema móvil de captación y redireccionamiento de radiación solar, empleando paneles bifaciales adaptados al clima de Arequipa, Perú. Primero, se recopiló información climática relevante y se estudiaron las características de la celda fotovoltaica seleccionada. A continuación, se diseñó una celda con tamaño personalizado, estableciendo parámetros específicos para optimizar su funcionamiento. Un aspecto crucial fue evaluar la radiación en ambas caras de la celda. Para esto, se utilizó un modelo en ANSYS®, con el cual se analizó cómo la radiación y la temperatura influyen en la producción energética. Con estos datos, se calculó la capacidad de generación del prototipo y se replicó este procedimiento de forma simplificada en un panel estático para comparar ambos sistemas. El prototipo final fue construido mediante un proceso de laminación que permitió integrar las celdas bifaciales y optimizar la captación de radiación en ambas caras. Los resultados del modelado se validaron con los datos obtenidos del prototipo, obteniendo un error relativo del 19.3%. Además, se observó una ganancia bifacial de entre el 27% y el 35% en comparación con el panel estático. Este sistema portátil demostró ser una solución viable para maximizar la producción de energía en diferentes entornos y condiciones, siendo escalable y adaptable a distintas aplicaciones.
Diseño e implementación de un sistema electrónico con aplicación Internet of Things para la detección y supervisión de celo en vacunos hembra
(Universidad Católica de Santa María, 2024-11-15) Medina Cerpa, Juan Felix
Este trabajo de grado presenta el desarrollo de un sistema electrónico de detección y supervisión de celo del ganado vacuno hembra, donde el proyecto tiene como finalidad mejorar la economía y calidad de vida con la simplificación de la tarea que realizan los ganaderos de la región de Arequipa. Muchos de los ganaderos dedicados a la producción de leche realizan la detección de celo de la vaca de forma empírica, mediante la observación y el registro del ciclo de celo de 21 días. En ese lapso la vaca presenta cambios fisiológicos en su temperatura, pulso cardiaco, movimientos de incomodidad hacia otras vacas, entre otros. Tomando en cuenta los cambios de las variables fisiológicas de la vaca, se realiza el diseño del prototipo con forma de collar. Donde el collar tiene incrustado sensores y módulos electrónicos de pulso cardiaco, temperatura, acelerómetro y Sistema de Posicionamiento Global (GPS). El sistema electrónico consta del nodo 1 en forma collar, como dispositivo de adquisición de data de variables fisiológicas de la vaca, temperatura ambiente y GPS. Y como nodo 2 al dispositivo Gateway, que funciona de pasarela de comunicación entre las tecnologías de Largo Alcance (LoRa) y el servicio de mensajería push con patrón publicador (MQTT). Ambos nodos contienen al módulo Lora SX1276 de 915 MHz. La implementación se realizó con una vaca de un establo, en uno de los distritos de Arequipa; donde se tomó muestras de estas variables fisiológicas de la vaca en la plataforma de base de datos de ThingSpeak de Mathworks. A partir del análisis de las muestras recogidas de ThingSpeak, se desarrolló la aplicación de detección y supervisión del periodo de celo de la vaca, en MIT App Inventor. Cuando la temperatura corporal de la vaca supera los 40°C, y cuando la frecuencia cardíaca excede los 114 latidos por minuto, o cuando la aceleración está fuera del rango de 0.93 y 1.18 g, se enviará un mensaje de alerta temprana al dispositivo móvil. Esta alerta se notificará mediante una vibración y una alarma que durará 3 segundos, además tiene la opción de visualizar las gráficas del comportamiento y rastrear por GPS en tiempo real. El sistema resulta útil para el ganadero con gran número de vacunos y mediante este sistema realizar la automatización del ciclo de celo de las vacas, lo cual es muy importante para la inseminación artificial.
Reingeniería del sistema de bombeo de agua por energía fotovoltaica al Estadio Municipal Distrital de Yarabamba – 2023
(Universidad Católica de Santa María, 2024-10-29) Alcázar Vásquez, Mauricio Benito; Navio Martinez, Bryan Manuel
El siguiente trabajo tiene por finalidad proponer el diseño de un sistema de energía mediante paneles fotovoltaicos, en el estadio municipal de Yarabamba, provincia de Arequipa. Este distrito es una zona rural donde muchas comunidades tienen acceso limitado a la red eléctrica. Por lo tanto, el propósito de estudiar este problema es impulsar el desarrollo de sistemas alternativos de bombeo de agua mediante el uso de energías renovables y contar con un costo de operación bajo para el riego de cultivos, contribuyendo principalmente al cuidado medioambiental. Previamente al desarrollo del proyecto se establecen definiciones relacionada a la energía solar, sistemas de captación, sistemas de bombeo, evaluando las condiciones climáticas del lugar al igual que la ubicación geográfica de tal, luego se describe el proyecto, las cuales junto a otros aspectos técnicos se detallan en la presente tesis y además la importancia de este proyecto.
Obtención y síntesis de fotocatalizadores basados en dióxido de titanio y grafeno para la degradación de tintes
(Universidad Católica de Santa María, 2024-12-03) Lanza Chávez, Fernando Augusto
La contaminación de aguas es un problema preocupante para la sociedad actual donde toda actividad humana tienen impacto en este recurso vital. Por esta razón, el objetivo principal de este trabajo de tesis se centra en la síntesis, caracterización y evaluación de fotocatalizadores basados en dióxido de titanio dopado con óxido de grafeno reducido y nitrógeno, para la degradación de contaminantes orgánicos en agua, específicamente Rodamina B. Se llevó a cabo utilizando el método de Hummers para sintetizar óxido de grafeno (GO). Los fotocatalizadores fueron preparados mediante la incorporación de GO en TiO2 y dopándolo con nitrógeno mediante procesos de sonicación e hidrotermia. Se emplearon técnicas de caracterización como microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía UV-Vis y espectroscopía Raman para analizar la morfología, estructura y propiedades de los catalizadores sintetizados. Los resultados obtenidos a partir de espectroscopía UV-Vis revelaron que los catalizadores de N- TiO2-rGO presentaron un menor ancho de banda en comparación con el TiO2 puro, lo que permitió una mayor absorción de luz en el rango visible. El rendimiento catalítico se evaluó en la degradación de Rodamina B bajo luz solar simulada, donde el compuesto (TiC3-GO) logró un 80% de degradación en 2 horas, superando al TiO2 puro sintetizado (64% de degradación). El análisis Raman indicó la presencia de defectos y oxidación en el GO, lo que contribuyó a una mejor funcionalización y eficiencia catalítica. Este estudio demuestra el potencial de los compuestos de N-TiO2-rGO como fotocatalizadores efectivos para aplicaciones ambientales.
Implementación de un módulo didáctico de torre de enfriamiento de tiro inducido para el Laboratorio de Termofluidos de la Universidad Católica de Santa María
(Universidad Católica de Santa María, 2024-11-25) Chavéz Quispe, Diego Fernando; Delgado Sosa, Alex Pedro
El desarrollo de este trabajo se planteó e implementó de un módulo didáctico de torre de enfriamiento de tiro inducido en el cual se consideraron los siguientes componentes: un recipiente de recirculación de agua con división interna y capacidad de 400 L, una torre de enfriamiento de uso industrial tipo botella de 1318 mm de altura y capacidad de 19500 Kcal/h, 02 bombas centrifugas de 0.5 HP de potencia para el transporte del fluido entre la torre de enfriamiento y los recipientes, un calentador de agua compuesto de 04 resistencias eléctricas de inmersión en serie con una potencia total de 10 KW para simular el suministro de salida de agua de un proceso en el cual se obtenga agua a 37 ° C, el cual requiere ser enfriado, dicho flujo será de un caudal máximo de 60 L/min, en todo el proceso se logra identificar el comportamiento del agua mediante instrumentos de medición y sensores, como termómetros, manómetros, y un rotámetro, hasta llegar al recipiente de agua enfriada en la base de la torre, la prueba de Enfriamiento da como resultado una disminución de temperatura en el agua, se obtuvo una diferencia de temperatura de 10°C, durante este proceso se evaluó las propiedades del aire que ingreso y salió de la torre de enfriamiento como parte del proceso de transferencia de calor, se registró los datos del aire TBS y TBH en la entrada y salida de la torre, logramos validar cálculos teóricos con los prácticos resultados de la experimentación en el módulo. Finalmente, se elaboró guías de funcionamiento y pruebas del módulo didáctico
Propuesta de modelo de gestión RCM y TPM en la faja transportadora línea 2 de Shougang Hierro Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2024-10-31) Etchebarne Durand, Jorge Raul
En la actualidad las áreas más importantes de mantenimiento buscan metodologías que permitan alcanzar estándares de mantenimiento eficientes de manera rápida. Este trabajo consiste en aplicar dos metodologías de trabajo, ampliamente conocidas, como son el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM) y el Mantenimiento Productivo Total (TPM) en un proceso minero como es el caso de la faja transportadora de la línea 02 de la empresa minera Shougang Hierro Perú situada en el puerto San Juan de Marcona. En la actualidad la empresa muestra deficiencias en sus planes de mantenimiento debido a una baja cultura de trabajo organizacional, cuya consecuencia es la tendencia a sufrir muchas paradas intempestivas además de las paradas programadas, así mismo las áreas involucradas en la operación y mantenimiento no tienen bien delimitadas sus funciones. El trabajo inicia recolectando información, que será la base de aplicación de la metodología RCM, esto permite conocer el estado de base del equipo y los procedimientos más importantes de mantenimiento. Se procedió a realizar una taxonomía de los equipos más importantes para dividirlos en sistemas y conocer los más propensos a fallar, mediante un análisis de criticidad, esto permite detallar de qué manera pueden fallar los diversos componentes mediante un análisis de fallas funcionales. Todo esto, permite crear un plan de mantenimiento donde se propone inspecciones diarias, y formatos que se requieren para seguir recolectando datos. Siendo el equipo de operaciones, quien llevará a cabo inspecciones específicas y no el equipo de mantenimiento como suele suceder, se busca crear una cultura de trabajo, basándonos en el compromiso e involucrando a todas las áreas, que es uno de los objetivos de la norma ISO 55000 en la que se basa la metodología TPM, siendo el objetivo más importante la creación de sentido de pertenencia hacia los equipos que operan los trabajadores del área de operaciones. El resultado del plan propuesto será una mejora, en cuanto al entendimiento de las labores del equipo de producción y mantenimiento. También se reducirán los daños en la faja mediante inspecciones sistemáticas realizadas por el equipo de operaciones en conjunto con el equipo de mantenimiento. Finalmente, la recolección de nuevos datos permitirá crear planes de mantenimiento que no solo eviten incidentes, si no que los prevean y tengan un mejor tiempo de respuesta antes las paradas intempestivas.
Replanteo de sistema de subtransmisión de 33 kV, sistema de distribución primaria y secundaria para Variante de Uchumayo Tramo III – Arequipa 2023
(Universidad Católica de Santa María, 2024-09-30) Pajaya Revilla, Luis Daniel
En la actualidad la ciudad de Arequipa debido al incremento de cargas eléctricas como usuarios de energía eléctrica, se realiza la evaluación y el análisis de la línea de distribución primaria y secundaria de alimentador Huayco y alimentador Tahuaycani, así mismo la línea de subtransmisión 33 kV, L-3060 y L-3061, y acometida a Backus (Subtransmisión de 33 kV), siendo administradas por la empresa concesionaria SEAL a través del centro de transformación ubicado en el Parque Industrial, actualmente es un sistema eléctrico con condiciones eléctricas mínimas ante la demanda actual y futura. El presente trabajo buscó una solución al sistema eléctrico en la Variante de Uchumayo, con el fin de eliminar las interrupciones eléctricas y salir de servicio provocado por accidentes de tránsito y el real estado de las líneas eléctricas de la región Arequipa, de la siguiente manera se realiza el estudio eléctrico de las redes primarias, redes secundarias y de subtransmisión, así contribuir con la calidad de servicio, el desarrollo económico y brindar una red estable y confiable ante el ente fiscalizador que es Osinergmin, cumpliendo con los estándares de la Norma técnica de calidad de los servicios eléctricos y siguiendo los lineamientos del Código Nacional de Electricidad, realizando una proyección de años futuros se observa el crecimiento energético, teniendo la viabilidad y confiabilidad del proyecto.
Diseño e implementación de un dispositivo electrónico de lectura de sistema Braille para personas invidentes que utilicen el idioma español
(Universidad Católica de Santa María, 2024-09-19) Gonzales Davila, Jesus Eduardo
El siguiente trabajo consiste en el desarrollo de ingeniería de un dispositivo de lectura electrónico del sistema Braille para solucionar el problema de accesibilidad de información escrita para las personas invidentes o con visión limitada. En el Capítulo I: Marco metodológico se determina, describe y justifica la necesidad real que se tiene en la sociedad respecto del problema para ser resuelto por esta investigación. Se determina que existe un problema en el acceso a la información escrita para las personas con discapacidad visual que afecta directamente en su educación y que también viene ligado a un problema de falta de inclusión social para personas con discapacidad en Perú. Se concluye que una investigación para llegar a una solución a este problema es viable, gracias a las tecnologías que se tienen hoy en día. Además, se establecen los alcances y limitaciones del proyecto, que, si bien soluciona el problema es el primer paso a un producto final que pueda ir mejorando con el tiempo y resuelva este problema de accesibilidad de la mejor manera para la población peruana con esta discapacidad. Se desarrolló la hipótesis que establece que se puede desarrollar un dispositivo electrónico de lectura con código Braille en Perú. Se establecieron las variables dependientes e independientes de las variables, para posteriormente realizar una operacionalización de estas variables. Se analizaron los antecedentes que hay en el país, así como antiguos dispositivos e investigaciones que hayan tocado el tema de esta investigación para que sirvan como punto de inicio. En el Capítulo II: Marco teórico, se explora toda la teoría relevante para esta investigación. Se empieza revisando el origen y propósito que tiene el sistema Braille. Posteriormente se repasa la teoría de los diversos elementos que debe tener un dispositivo de lectura en sistema Braille y cuáles son los principios de funcionamiento de todos estos elementos que, unidos, ayudarán a que este dispositivo funcione de manera correcta y logre solucionar el problema visto anteriormente bajo los lineamientos establecidos, también en el capítulo anterior. En el Capítulo III: Desarrollo del proyecto, se aborda primero el diseño del producto, estableciendo exigencias y deseos del dispositivo para conocer los requerimientos que debe cumplir este. Se seleccionan las tecnologías más adecuadas para el producto teniendo en cuenta que cumplan las exigencias y deseos de la mejor manera por medio de tablas de ponderación que evalúan su desempeño. Se realizan los cálculos necesarios para que el actuador desarrollado funcione de manera adecuada. Se diseña y hacen los cálculos necesarios para que la placa electrónica pueda controlar el dispositivo. Se diseña el esquema de la arquitectura que debe seguir el software para poder controlar el dispositivo. Finalmente se implementa el dispositivo con todos los elementos desarrollados que deben trabajar en conjunto. En el Capítulo IV: Pruebas y evaluaciones, se realizan las pruebas de funcionamiento necesarias para corroborar que el dispositivo cumple con su finalidad de resolver el problema de manera adecuada. Se evalúa el desempeño del dispositivo colocando los porcentajes de errores que tiene. Además, se realizaron encuestas de satisfacción de usuario para que los encuestados califiquen el uso del dispositivo.
Análisis de estudio de selección y coordinación de protecciones del sistema eléctrico en baja tensión del centro de salud Maritza Campos Díaz, Cerro Colorado, utilizando Electrical Transient and Analysis Program - ETAP V.21.0.1
(Universidad Católica de Santa María, 2024-08-28) Salas Angulo, Diego Alonso
El presente trabajo de investigación tiene como propósito, de realizar el estudio de selección y coordinación de protección del sistema eléctrico de baja tensión del “HOSPITAL MARITZA CAMPOS DÍAZ”, que se encuentra ubicado en el distrito de Cerro Colorado, provincia de Arequipa, utilizando el software Electrical Transient and Analysis Program – ETAP v.21.0.1, ante alguna falla técnica o no técnica que pueda afectar el sistema eléctrico general del Hospital en mención. Este estudio se realizó por un requerimiento especial del área de supervisión de esta obra. El motivo principal fue verificar los cálculos realizados en el proyecto y comprobar su efectividad utilizando un software especializado en coordinación de protecciones, flujos de carga y determinación de potencia de corto circuito. Para analizar el estudio de protecciones eléctricas, es esencial mencionar que, en términos generales, un sistema de protección se refiere a un dispositivo específico o a un conjunto de equipos que miden y comparan las magnitudes de un sistema de potencia. Estos dispositivos inician la acción necesaria para aislar el sistema eléctrico y los elementos que presenten o puedan generar una falla eléctrica. Para poder realizar la correcta selección y coordinación de protección del sistema eléctrico del Hospital Maritza Campos Díaz se requiere analizar el Flujo de Carga, analizar el estudio de Corto Circuito y estudio de Arco Eléctrico. Para este estudio se decidio utilizar el Software ETAP v.21.0.1, dado que este programa ofrece detección y evaluación automáticas de la protección y coordinación del sistema. Además, garantiza la selectividad basándose en criterios de diseño tanto de forma tabular como gráfica, y proporciona una referencia sobre las condiciones a las que estará sometido el sistema eléctrico en caso de una falla.
Propuesta de diseño e implementación de un sistema mecánico para reducir el costo de mantenimiento en el cambio de cadenas del apron feeder en una planta concentradora de cobre en el sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2024-08-21) Huanca Choque, Eduardo Rafael
Actualmente el Perú tiene un crecimiento económico relevante y una de las razones es el crecimiento del sector minero por lo que no solo necesita de profesionales capacitados sino también de la maquinaria disponible; es por ello que una de las etapas para la obtención de materia prima están presente el chancado primario, en esta etapa está el elemento por el cual se hace el trabajo de investigación cuyo meollo se centra en el mantenimiento overhaul que ocurre en un promedio de cada 2 años haciendo énfasis a una de las tareas repetitivas que demandan una cantidad de tiempo considerable (28% del tiempo de mantenimiento) , tarea a realizar cambio es de las cadenas y las 119 bandejas del Apron Feeder; por lo que se hace la propuesto de implementación de un sistema mecánico; diseñado bajo las normativas y estándares ; además de ser fundamentado por los conocimientos teóricos y prácticos ; cuya finalidad es reducir los tiempos de manteniendo por lo menos en un 30%, lo que al final se resumirá en un impacto económico positivo. El trabajo de investigación se regirá en seis capítulos distribuidos de la siguiente manera: Capitulo I , donde hace mención a los objetivos , justificación , hipótesis , identificación de variables y limitaciones ; Capitulo II, donde se sumerge en toda la data teórica para entender el fundamento de funcionamiento y solucionar las posibles restricciones ; Capitulo III , consta de la identificación de parámetros para la realización del plan de mantenimiento actual ; Capitulo IV , consta de las posibles soluciones en base a la aplicación de la ingeniería ; Capitulo V , se hace mención al análisis económico en función de costo-beneficio con la implementación del sistema
Diseño de un packing para productos de agroexportación del Fundo La Católica en El Pedregal
(Universidad Católica de Santa María, 2024-05-30) Del Carpio Alvarez, Luis Gerardo; Zuñiga Calderón, Emmanuel Jaime Isaac
En esta investigación, se aborda el diseño mecánico eléctrico de un packing para los productos de agroexportación del Fundo La Católica en El Pedregal. El objetivo principal es desarrollar un sistema de embalaje que combine tanto aspectos mecánicos como eléctricos para mejorar la eficiencia y la calidad de los productos agrícolas durante su transporte y almacenamiento. Para lograr este propósito, se realizó un análisis exhaustivo de los requisitos específicos de los productos agrícolas del Fundo La Católica, así como de las condiciones de transporte y manipulación. Se tuvo en cuenta la necesidad de proteger los productos de daños mecánicos y garantizar su frescura durante el proceso de exportación. El diseño mecánico del packing se centró en la resistencia estructural del embalaje para soportar las cargas y los impactos asociados con el transporte como así el cálculo electromecánico de los sistemas de refrigeración. Además, se diseña la parte eléctrica desde el punto de suministro hasta la red de distribución en baja tensión. Se llevaron a cabo pruebas exhaustivas para evaluar la eficacia y la confiabilidad del diseño mecánico eléctrico propuesto. Estas pruebas incluyeron pruebas de resistencia, simulaciones de transporte y evaluaciones de desempeño eléctrico para garantizar los estándares de calidad y seguridad requeridos. El diseño mecánico eléctrico del packing para los productos de agroexportación del Fundo La Católica en El Pedregal combina tanto aspectos mecánicos como eléctricos para mejorar la eficiencia y la calidad de los productos durante su transporte y almacenamiento. Este enfoque integral garantiza que los productos lleguen en condiciones óptimas a su destino final, fortaleciendo la posición competitiva en los mercados internacionales.
Diseño e implementación de una prensa hidráulica de 15 toneladas para el proceso de forjado
(Universidad Católica de Santa María, 2024-05-07) Martínez Mayca, Nicolae Emmanuel Yousepi; Guillen Flores, Blamir Rafael
La presente proceso de investigación, tiene como objetivo implementar en la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica-Eléctrica y Mecatrónica, de la Universidad Católica de Santa María, un Módulo Educativo para el proceso de forjado, siendo de gran ayuda para el desempeño educativo dentro de la carrera, de igual manera, fortalecer la teoría y la práctica en los procesos de manufactura. Por otro lado comprender los diversos procesos de forja e investigar sus diversos defectos en este proceso, donde se proporciona una breve descripción de la clasificación según su función acorde a la temperatura de la pieza de cómo son trabajo en forjado en caliente y en la disposición de forjado abierto, de impresión y cerrado. También se analizó brevemente los parámetros de diseño, los requisitos del material y la selección de los materiales adecuados. Además, se describen brevemente los equipos de forja (martillo y prensa), dando los factores para la selección de la máquina de forja, características y aplicaciones comunes de forja. Finalmente el diseño y la construcción propuesto es de una prensa hidráulica para el forjado, con el soporte del programa SolidWorks, donde a su vez compartiremos sus defectos de todos los tipos de procesos, donde a través de una prensa hidráulica de 15 Ton, se modela el proceso de forjado caliente, definiendo en su desarrollo las posibles causas de defectos como falta de relleno, falta de coincidencia y hoyos de escamas a través de una sesión de lluvia de ideas y para determinar las causas, lo que puede tener el mayor efecto, en el diseño propuesto. Concluyendo en el diseño de modulo didáctico como proceso de forjado se diferenció el producto de calidad de la pieza producida comparada por cualquier otro proceso, dando a implementar acciones preventivas para reducir perdidas en diseños con procesos reales.
Diseño de un Sistema de Visión Artificial para el Uso de una Mano Robótica en la Manipulación de Sustancias Tóxicas.
(Universidad Católica de Santa María, 2024-06-27) Mamani Zevallos, Ronal Adrian
El desarrollo de este proyecto tiene como finalidad obtener un software de visión artificial capaz de identificar una mano humana a través de una cámara, y con ella realizar un control implementado a una mano robótica con tecnología de impresión 3D. El control se basará en los movimientos independientes de cada dedo, replicando el movimiento de una mano humana que se muestre a la cámara en el prototipo impreso en 3D en tiempo real sin la necesidad de usar sensores para su funcionamiento. Con la implementación del algoritmo de control se creará además una interfaz de usuario para la manipulación y pruebas antes de iniciar con el control por visión artificial. El trabajo realizado consta de cuatro capítulos en los cuales se describe de la siguiente manera: El capítulo I Aspectos Generales presenta la descripción e identificación del problema, además presenta los antecedentes de la investigación, objetivos, justificación del trabajo, alcances y limitaciones. El capítulo II Marco Teórico narra el contexto conceptual que enmarca el desarrollo del presente trabajo para entenderlo con mayor facilidad. Se describen argumentos generales y específicos desde prototipos robóticos, visión artificial, manipulación de sustancias toxicas y los softwares utilizados para el fin de este trabajo. En el capítulo III Diseño e Implementación se desarrolla el procedimiento desde la selección del prototipo y etapas para la creación del sistema de visión artificial, la programación y el hardware requerido. Finalmente, en el capítulo IV Pruebas de Funcionamiento y Resultados se muestra la operatividad en cada etapa del sistema, y pruebas realizadas con el prototipo de mano robótica impreso en 3D.
Diseño y Fabricación de una Roladora de Planchas de 3 Rodillos
(Universidad Católica de Santa María, 2024-01-17) Corrales Tejada, Helbert Mauricio; Vargas Ccasa, Jose Alejandro
El siguiente proyecto de tesis, tiene como objetivo el Diseño y Fabricación de una maquina roladora de planchas de 3 rodillos. Abordamos el procedimiento de rolado, que implica dar forma al metal mediante el paso de una lámina o placa a través de uno o más pares de rodillos. El proceso de rolado es complejo y se ve influenciado por las características del material a ser rolado, siendo su grosor un factor crucial que determina la potencia eléctrica del sistema. Los parámetros empleados en el diseño y la construcción de la máquina dobladora de placas de tres rodillos se determinan según las propiedades mecánicas y el grosor correspondiente del material utilizado. En este procedimiento, el diámetro de la placa o lámina metálica que se somete al rolado permanece constante, asegurando que el espesor inicial y final sean idénticos y evitando la formación de grietas durante el desarrollo del proceso. Además, se explica el fenómeno de deformación tanto plástica como elástica que suceden en el proceso de doblado de láminas de metal, destacando que estas operaciones son ampliamente empleadas en las actividades de las empresas metal mecánicas. En este contexto, se implementan simulaciones a través de SolidWorks para contribuir al diseño y garantizar la calidad del producto final. La propuesta de diseño y la fabricación, está al alcance de cualquier empresa metal mecánica de la ciudad, pudiendo ser llevado a un proceso industrial siguiendo el procedimiento de cálculo realizado en la tesis.
Diseño e implementación de un sistema de control basado en Arduino para la automatización de invernaderos orientados a la agricultura familiar
(Universidad Católica de Santa María, 2024-07-12) Reyes Luján Ghersi, Bryan Anthony
Los invernaderos son un método de cultivo en el que se aprovecha al máximo el espacio y rendimiento de un cultivo. Para las personas que basan su economía en la agricultura familiar, un invernadero supone una fuente extra de ingresos, pero en la mayoría de los casos el manejo de estos es enteramente manual, por lo que no se aprovecha al máximo las ventajas de este tipo de cultivo. Cuando un agricultor familiar quiere automatizar su cultivo se encuentra que los costos de implementar un sistema de control son muy altos, debido principalmente por el controlador y la red de sensores. Este proyecto tuvo como objetivo diseñar e implementar un controlador basado en la placa Arduino que imite el comportamiento de las entradas y salidas digitales discretas un PLC industrial para pilotar una red de control con elementos económicos y de fácil acceso al mercado local. La implementación de este sistema de control basado en Arduino demostró que, mediante el refuerzo de la placa con elementos de protección, es posible controlar el cultivo en un invernadero orientado a la agricultura familiar. Se identifico, además, una reducción considerable del tiempo que se debe dedicar al cultivo, por otro lado, la inversión económica para este sistema fue de S/. 1354.10 que comparado con un sistema industrial básico que tiene un costo base de S/. 4019 supone un ahorro considerable por lo que se concluye que es viable implementar este sistema de control y es una alternativa a un PLC industrial. En el Capítulo I, se detalla la problemática de la investigación, la cual consiste en el planteamiento del problema, objetivos, interrogantes, justificación, alcances, limitaciones, antecedentes, hipótesis y variables de investigación. En el Capítulo II, se describe el marco teórico con todos los conocimientos requeridos para el desarrollo de la investigación como definiciones de agricultura familiar, cultivos en invernadero, parámetros de control de cultivo, elementos de un sistema de control, etc. En el Capítulo III, se presenta el desarrollo del diseño e implementación del sistema de control, el cual consiste en la selección de la estrategia de control, selección del núcleo del controlador, diseño del controlador con todos los circuitos de protección, selección de vi los sensores de humedad ambiental, temperatura ambiental y humedad de suelo; integración de la red de sensores y actuadores al controlador con sus respectivos diagramas de circuitos de control y fuerza, implementación de la estrategia de control mediante programación del controlador y puesta en marcha del sistema en el invernadero. En el Capítulo IV, se presentan los resultados de la investigación en los que se describe el funcionamiento del sistema implementado, el comportamiento del cultivo con la automatización de invernadero, se presenta la medición del tiempo y esfuerzo que se ahorra con el sistema de control y el costo total de la implementación haciendo una comparativa con lo que costaría un sistema industrial. Finalmente se presentan las conclusiones de la investigación en las que comprueba el cumplimiento de los objetivos de la tesis y por ultimo las recomendaciones para trabajos futuros en base a esta investigación.

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