Ingeniería Mecánica, Mecánica –Eléctrica y Mecatrónica

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Diseño de un plan de ejecución para el reemplazo de precipitadores electroestáticos húmedos de la refinería Nexa Resources Cajamarquilla S.A. utilizando la metodología building information modeling (BIM), Lima - Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2026-05-13) Ballon Pinto, Juan Diego
La presente investigación abordó la aplicación de la metodología Building Information Modeling (BIM) en el proyecto “Reemplazo de Precipitadores Electrostáticos Húmedos – Planta 1” de la Refinería de Zinc NEXA RESOURCES CAJAMARQUILLA S.A., con el propósito de optimizar la planificación y ejecución de las actividades del proyecto. El objetivo general consistió en optimizar la gestión del proyecto mediante la integración de herramientas digitales que permitieran anticipar interferencias, optimizar recursos y reducir desviaciones en el cronograma. Para lograrlo, se establecieron objetivos específicos orientados a la evaluación del estado actual de la infraestructura existente, la identificación de herramientas BIM adecuadas, la elaboración del cronograma de ejecución y el análisis de mejoras y lecciones aprendidas obtenidas en los talleres de constructabilidad y riesgos operacionales. La metodología BIM fue implementada utilizando herramientas de la plataforma Autodesk, MS-Project y software de gestión de datos de Microsoft, lo que permitió identificar interferencias, planificar maniobras y mejorar la coordinación interdisciplinaria. Gracias a esta implementación y a la estrategia de realizar las actividades durante la parada de planta mayor anual de la refinería, el tiempo estimado de parada de planta se redujo de 44 días a 10 días, aprovechando la parada mayor anual, lo que representó un ahorro económico de más de 20 millones de dólares, al evitar días de inactividad productiva.
Acceso Abierto
Diseño de control vectorial sensorless tolerante a fallas de sensores para un motor de inducción
(Universidad Católica de Santa María, 2026-05-21) Arenas Oviedo, Alvaro Alonso
El presente trabajo desarrolla y valida un sistema de control vectorial sensorless para un motor de inducción, integrando técnicas de identificación de parámetros, estimación de variables de estado y tolerancia a fallas. En una primera etapa, se desarrolló un algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas (PSO) para la identificación de parámetros eléctricos del motor utilizando únicamente datos de placa y manufactura. Mediante la comparación de resultados experimentales se validó esta metodología, obteniendo márgenes de error reducidos en el cálculo de resistencias y reactancias. La estrategia de control de campo orientado (FOC) fue diseñada y evaluada en un entorno de simulación utilizando un enfoque sensorless basado en el Filtro de Kalman Extendido (EKF), lo que permitió estimar la velocidad y el flujo del rotor bajo condiciones dinámicas de operación. Sobre esta base, se desarrolló un sistema de control tolerante a fallas (FTC) apoyado en el EKF, capaz de identificar pérdidas de señal y degradaciones paramétricas en los sensores, permitiendo la reconfiguración automática del control mediante software. Para la validación experimental, se implementó un control vectorial sensorless basado en un Observador de Estado de Luenberger extendido (LSO) sobre un microcontrolador STM32G431RB, utilizando el entorno STM32 Motor Control Workbench. Los resultados experimentales confirmaron la viabilidad de ejecutar control vectorial sensorless en tiempo real, logrando una operación estable y un seguimiento adecuado de las referencias de velocidad y corriente sin el uso de sensores mecánicos.
Acceso Abierto
Mantenimiento sostenible para lubricantes y filtros en transporte liviano: Economía circular en Arequipa Perú (2025).
(Universidad Católica de Santa María, 2026-05-13) Macedo Huaman, Alan Gabriel
Esta investigación desarrolló un modelo de mantenimiento sostenible para la gestión de lubricantes y filtros en una flota de 50 unidades de transporte liviano en Arequipa, Perú, bajo un enfoque de economía circular y alineado con las normas ISO 55001 e ISO 14001. La evaluación inicial (2024) evidenció un costo total de mantenimiento de S/. 377,029, un consumo de 7,621 litros de aceite y 1,098 filtros, con una disponibilidad operativa del 91.7% y solo 10% de gestión formal de residuos peligrosos. Los parámetros tribológicos de referencia establecidos con base en literatura especializada fueron un TBN de 6.9 mg KOH/g, una viscosidad de 14.1 cSt y un nivel de limpieza del aceite (código ISO 4406) de 19/17/14, lo que indica degradación del aditivo alcalino y alta contaminación por partículas de 5-15 micrones (equivalente a un aceite con excesiva carga de partículas sólidas en suspensión). El modelo propuesto, basado en mantenimiento por condición (CBM), establece monitoreo predictivo cada 10,000 km con umbrales críticos de TBN menor a 6.0 mg KOH/g, variación de viscosidad mayor a ±10% y un nivel de limpieza del aceite (código ISO 4406) superior a 21/19/16 (contaminación crítica con riesgo de desgaste acelerado), integrando prácticas de economía circular como microfiltración de aceite usado con filtros de 3 micrones absolutos cada 20,000 km y reacondicionamiento de filtros cada 50,000 km. La proyección para 2025 estima una mejora del TBN a 7.2 mg KOH/g, estabilización de la viscosidad en 14.3 cSt, reducción del nivel de limpieza del aceite (código ISO 4406) a 18/16/13 (lo que significa una disminución significativa de partículas contaminantes), incremento de la disponibilidad operativa al 93.5%, disminución del consumo de aceite en 2,621 litros (34.4%), reducción del consumo de filtros en 348 unidades (31.7%), disminución del costo de mantenimiento correctivo en S/. 69,950 (35.0%), y eliminación de sanciones ambientales por S/. 16,294. El ahorro total anual es de S/. 99,844, representando una reducción del 26.5% del costo total de mantenimiento, con un periodo de recuperación de la inversión inicial de S/. 58,000 en 7 meses. La mejora en el nivel de limpieza del aceite (reducción del código ISO 4406) disminuye el desgaste abrasivo en componentes críticos como camisas de cilindro, anillos de pistón y cojinetes de biela, extendiendo su vida útil. Se implementa un sistema de trazabilidad digital con códigos QR para la gestión de residuos peligrosos, asegurando el cumplimiento de la Ley N° 28256 y el DS-003-2013-MINAM.
Acceso Abierto
Estimación de vida útil restante en motores eléctricos mediante aprendizaje automático aplicado a mantenimiento predictivo en una empresa minera del sur del país
(Universidad Católica de Santa María, 2026-04-29) Flores Alvaro, Renato Adrian
La investigación aborda la estimación de la vida útil restante (RUL) en motores eléctricos de una empresa minera del sur del país, utilizando técnicas de aprendizaje automático supervisado para mejorar la planificación del mantenimiento predictivo y reducir las paradas no programadas. El estudio inicia con la recopilación y preprocesamiento de datos históricos de operación, incluyendo variables como vibración, temperatura y corriente. Posteriormente, se implementan y comparan tres modelos en MATLAB: Bagging (TreeBagger), LSBoost y Red Neuronal (fitrnet). Las métricas empleadas para la validación fueron RMSE, MAE, MAPE y R², permitiendo evaluar la precisión y capacidad de generalización de cada modelo. Los resultados indican que, aunque LSBoost obtuvo mejor desempeño en entrenamiento (RMSE = 17.383, MAE = 13.491, R² = 0.71698), el modelo Bagging (TreeBagger) presentó la mejor capacidad de generalización en datos de prueba (RMSE = 24.352, MAE = 19.208, MAPE = 128.41, R² = 0.4363), superando a LSBoost y a la Red Neuronal. Esto confirma su mayor estabilidad y confiabilidad para estimar el RUL y planificar mantenimientos según escenarios P20, P50 y P98, anticipando fallas entre 12 y 14 meses posteriores al último registro. La investigación demuestra que la integración de machine learning en mantenimiento predictivo es técnica y económicamente viable, ofreciendo una solución escalable para la industria minera mediante el uso de plataformas accesibles como MATLAB y datos operativos disponibles, sin requerir infraestructura costosa.
Acceso Abierto
Optimización de la gestión del mantenimiento de neumáticos para mejorar la disponibilidad de una flota de vehículos livianos y semi pesados aplicando la metodología de mantenimiento TPM
(Universidad Católica de Santa María, 2026-05-07) Pareja Velarde, Joel Franshua
En las operaciones mineras actuales, el mantenimiento cumple un papel fundamental para mantener una producción adecuada, buscando técnicas que maximicen la eficiencia de los planes y su ejecución con el objetivo de alcanzar métricas de clase mundial. Este trabajo aplica la metodología TPM como solución a la baja disponibilidad de los equipos auxiliares en una minera del sur del Perú. La empresa enfrenta una problemática relevante debido a deficiencias en la operación, gestión y ejecución del mantenimiento, lo que refleja un conocimiento limitado de buenas prácticas y estándares, dificultando el cumplimiento de metas y generando paradas intempestivas que comprometen la seguridad y producción. La investigación inicia con un análisis de la situación actual, permitiendo conocer la clasificación, los planes y procedimientos de mantenimiento de los equipos, así como sus condiciones de operación. Esto permitió identificar las fallas más representativas, sus causas y consecuencias. Se determinó que la mayoría de las fallas funcionales se concentran en los neumáticos, componentes clave para la seguridad, eficiencia y disponibilidad. Pese a su importancia, no existe un plan de mantenimiento adecuado. Con base en el análisis, se diseñó un plan enfocado en la gestión de neumáticos, incorporando inspecciones diarias y formatos de recolección de datos para programar paros y evitar fallas, aplicando la metodología TPM alineada a la norma ISO 55000. La implementación de TPM incrementó la vida útil de los neumáticos y la disponibilidad de la flota, generando un ahorro aproximado de $36,000. El monitoreo permitió anticipar desviaciones críticas, reduciendo riesgos y mejorando la continuidad operativa.
Acceso Abierto
Diseño e implementación del sistema fotovoltaico para el abastecimiento hidrico y energetico a la Municipalidad Distrital de Yarabamba - 2025
(Universidad Católica de Santa María, 2026-04-28) Tupa Belizario, Alex Andree; Callata Huaccha, Jose Maria
El proyecto de tesis tiene como propósito suministrar energía eléctrica y agua para uso sanitario e higiénico a base de diseñar e implementar un mecanismo de abastecimiento hídrico y energía fotovoltaica. Para lograr esto, se instalarán paneles solares fotovoltaicos que permitirán proporcionar electricidad proveniente de la irradiación del sol, la cual será usada para abastecer de iluminación a toda la municipalidad, de igual manera, parte de esta energía será utilizada para alimentar la bomba de agua que se encargará de captar, tratar y distribuir el agua a la Municipalidad. De esta manera, se mitigará el hecho de depender de matrices energéticas (no renovables) y se contribuirá a la preservación del medio ambiente. El proyecto aborda el desarrollo investigativo viable técnica, ambiental y económicamente, asimismo, el uso de herramientas y dispositivos necesarios para el método de abastecimiento. También se establecerá un plan de mantenimiento y monitoreo para asegurar el correcto funcionamiento del sistema a largo plazo. Finalmente, el personal es clave en este proyecto en cuanto a su seguridad y bienestar, toda vez que brindan sus servicios a favor del distrito de Yarabamba dentro de la Municipalidad, al garantizarle el acceso a agua y energía eléctrica limpia y renovable, para así contribuir al avance sostenible regional.
Acceso Abierto
Diseño de un plan de mantenimiento basado en ACR y RCM para mejorar la confiabilidad de los tractocamiones de la empresa Transportes Hagemsac
(Universidad Católica de Santa María, 2026-04-06) Tovar Mascaraqui, Mauricio Alexis
Desde una perspectiva económica global, los activos que prestan servicios son esenciales para la competitividad empresarial. En este contexto, Transportes Hagemsac enfrenta la necesidad de fortalecer la confiabilidad y disponibilidad de sus unidades mediante el uso de estrategias de mantenimiento. La presente tesis aborda la problemática de baja disponibilidad y confiabilidad derivados de fallas recurrentes en la flota. Antes de la implementación del plan, el mantenimiento se caracterizaba por acciones correctivas no planificadas, ausencia de criterios de criticidad y limitada documentación técnica, lo que genera paradas imprevistas, incremento en tiempos muertos de reparación y reducción de la confiabilidad operacional. Después de la aplicación de las estrategias de Análisis Causa Raíz y Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, se estableció una taxonomía jerárquica de equipos, se definió los sistemas más críticos, se determinó el origen de las causas y se implementó acciones preventivas y correctivas para cada modo de falla. El nuevo plan permitió estructurar rutinas de inspección, calendarizar intervenciones y llevar un control de los resultados a través de los indicadores de gestión de mantenimiento. Tras la implementación se evidencio mejoras significativas en la reducción de fallas repetitivas, mayor disponibilidad de los tractocamiones y disminución de costos asociados a reparaciones. Asimismo, se fortaleció la cultura organizacional hacia la confiabilidad, integrando herramientas visuales y capacitación técnica para los equipos de mantenimiento.
Acceso Abierto
Automatización para reducir el consumo energético en la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas de la UNAMAD - 2025
(Universidad Católica de Santa María, 2026-01-30) Valer Campos, Hamilton Mauricio
La presente investigación aborda una problemática crítica en el ámbito universitario: el elevado consumo energético en las instalaciones de la Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios (UNAMAD). En un contexto donde los recursos económicos son limitados y la sostenibilidad ambiental es una prioridad, se propone el diseño e implementación de un sistema automatizado que integre una Raspberry Pi y un Controlador Lógico Programable (PLC) para optimizar el uso de la energía eléctrica. El sistema está orientado al monitoreo y control de dispositivos como iluminación, ventilación y equipos electrónicos, mediante sensores de ocupación y medidores de consumo. La arquitectura propuesta permite la supervisión en tiempo real, la toma de decisiones automatizada y la generación de reportes energéticos. Aunque aún no se cuenta con datos definitivos sobre el impacto del sistema, se espera que su implementación contribuya significativamente a la reducción del consumo energético, con estimaciones preliminares que proyectan una disminución superior al 20%. La metodología empleada es de tipo aplicada-experimental, con fases de diagnóstico, diseño, implementación y validación. Se utilizaron herramientas como Node-RED, Python, TIA Portal y protocolos de comunicación industrial como Modbus RTU. El sistema fue diseñado bajo estándares técnicos nacionales e internacionales, incluyendo IEC 61158, IEEE 1459 e ISO 50001. Además de los beneficios técnicos, se espera que el proyecto fomente una cultura de eficiencia energética entre estudiantes, docentes y personal administrativo, promoviendo el uso responsable de los recursos y fortaleciendo la formación en automatización industrial. El modelo desarrollado es escalable y replicable, lo que permite su adaptación a otras instituciones educativas de la región amazónica y del país.
Acceso Abierto
Propuesta de autosuficiencia energética parcial y generación de hidrogeno verde para taller de mantenimiento empleando energía fotovoltaica
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-10) Quispe Del Carpio, Fernando Manuel
En la actualidad, países como Japón, Australia, Chile, Canadá y Arabia Saudita se encuentran realizando inversiones considerables para formar parte del proceso de transición energética global. Considerando ello, la presente investigación busca diseñar un sistema de generación fotovoltaico para alimentar un taller y un sistema de producción de hidrógeno, el cual funcionará como fuente de energía o combustible para alimentar generadores eléctricos o equipos de soldadura respectivamente. La metodología empleada en esta investigación consistió en seleccionar la carga más representativa y dimensionar un sistema de generación fotovoltaico que permita cubrir como mínimo esa demanda energética, para posteriormente validar el diseño con el software PVsyst. Una vez cuantificados los excedentes en la generación, se procedió a seleccionar el sistema de generación de hidrógeno que use esta energía para su funcionamiento. Para el desarrollo de la tesis se elaboró un estudio cuantitativo (basado en variables cuantificables como el nivel de radiación, energía, eficiencias, entre otras) que busca una solución técnica para lograr incorporarnos al proceso de transición energética. Los datos para el diseño fueron tomados de bases de datos históricas recopiladas por la National Aeronautics and Space Administration (NASA), la información de los equipos fue extraída de las hojas de datos de los fabricantes y la validación de cálculo se elaboró con el software PVsyst. Como resultado se logró diseñar un sistema que permite abastecer de energía limpia a la carga más representativa del taller durante la jornada laboral de 11 horas diarias, y además permite aprovechar la energía excedente para poner en marcha un sistema de generación de hidrógeno, que servirá como punto de inicio para la implementación de tecnologías avocadas a contribuir en el proceso de transición energética.
Acceso Abierto
Propuesta de autosuficiencia energética parcial y generación de hidrogeno verde para taller de mantenimiento empleando energía fotovoltaica
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-10) Quispe Del Carpio, Fernando Manuel
En la actualidad, países como Japón, Australia, Chile, Canadá y Arabia Saudita se encuentran realizando inversiones considerables para formar parte del proceso de transición energética global. Considerando ello, la presente investigación busca diseñar un sistema de generación fotovoltaico para alimentar un taller y un sistema de producción de hidrógeno, el cual funcionará como fuente de energía o combustible para alimentar generadores eléctricos o equipos de soldadura respectivamente. La metodología empleada en esta investigación consistió en seleccionar la carga más representativa y dimensionar un sistema de generación fotovoltaico que permita cubrir como mínimo esa demanda energética, para posteriormente validar el diseño con el software PVsyst. Una vez cuantificados los excedentes en la generación, se procedió a seleccionar el sistema de generación de hidrógeno que use esta energía para su funcionamiento. Para el desarrollo de la tesis se elaboró un estudio cuantitativo (basado en variables cuantificables como el nivel de radiación, energía, eficiencias, entre otras) que busca una solución técnica para lograr incorporarnos al proceso de transición energética. Los datos para el diseño fueron tomados de bases de datos históricas recopiladas por la National Aeronautics and Space Administration (NASA), la información de los equipos fue extraída de las hojas de datos de los fabricantes y la validación de cálculo se elaboró con el software PVsyst. Como resultado se logró diseñar un sistema que permite abastecer de energía limpia a la carga más representativa del taller durante la jornada laboral de 11 horas diarias, y además permite aprovechar la energía excedente para poner en marcha un sistema de generación de hidrógeno, que servirá como punto de inicio para la implementación de tecnologías avocadas a contribuir en el proceso de transición energética.
Acceso Abierto
Diseño e implementación de un módulo de ventilación para el laboratorio de la Escuela Profesional de Ingeniería de Minas de la Universidad Católica de Santa María
(Universidad Católica de Santa María, 2026-10-02) Flores Zavala, Cristhiam Jose; Garcia Nuñez, Fabrizzio Renato
La presente tesis desarrolla el diseño, implementación y validación de un módulo didáctico de ventilación destinado al laboratorio de la Escuela Profesional de Ingeniería de Minas de la Universidad Católica de Santa María. El objetivo principal es proporcionar una herramienta experimental que permita simular y analizar el comportamiento de sistemas de ventilación subterránea en condiciones controladas de laboratorio. El módulo está conformado por un ventilador centrífugo, un sistema de ductos modulares de aluminio, instrumentos de medición como anemómetro, higrómetro, tubo de Pitot, manómetro digital y manómetro vertical inclinado. Finalizando con un variador de frecuencia monofásico que permite ajustar la velocidad de operación. La integración de estos componentes permite replicar configuraciones reales de ventilación minera a escala, facilitando la medición de parámetros clave como el caudal de aire, la pérdida de carga y la eficiencia del sistema. Los resultados obtenidos a partir de los ensayos experimentales validan la funcionalidad del módulo como una herramienta técnica y formativa. Su implementación permite no solo reforzar conceptos fundamentales de ventilación minera, sino también promover el análisis crítico, la interpretación de resultados técnicos y la comprensión de las condiciones operativas de un sistema de ventilación, aspectos clave en la formación de ingenieros especializados en minería subterránea.
Acceso Abierto
Propuesta de diseño de un sistema de montaje estructural e hidráulico aplicado a molinos de bolas y semiautogenado para una mina productora de cobre del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-30) Anco Arapa, Darwin Lizardo
El presente proyecto tiene como objetivo proponer el diseño de un sistema de montaje estructural e hidráulico aplicado a molinos de bolas y semiautógenos en una mina productora de cobre del Perú. La presente tesis se subdivide en tres capítulos. En el primer capítulo titulado Marco metodológico se planteó el problema que se desarrolla en la tesis asi como el objetivo general y los objetivos específicos los cuales se refieren al diseño de un soporte estructural, unidad hidráulica y selección de winche para el giro del molino. Determinando las variables y exponiendo la justificación del problema resuelto; también se revisó los antecedentes afines al problema planteado para tener una visión más amplia de la solución del problema planteado. En el segundo capítulo referido al marco teórico, se estudió y detalló el proceso de diseño de ingeniera que se desarrolló, asi también se explica algunos conceptos relacionados al análisis estructural, y se detalla lo que es un molino de bolas y semiautógeno asi como sus partes más principales como el Shell, liners, trunnion, bearing, sistema motriz los cuales tiene que ser montados de manera cuidadosa para evitar pérdidas de tiempo durante la construcción de una planta concentradora. En tercer capítulo llamado “Diseño conceptual”, se desarrolla el cálculo para el diseño del soporte estructural del molino, determinando el tipo de viga, columna que soportan el peso del molino, asi también el cálculo de pernos, soldadura y orejas de izaje; el cálculo está sustentado en el manual de construcción del Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC). También se determinó la carga inicial para el giro del molino y con este valor poder seleccionar el winche requerido para el giro del molino, el cual se tiene que realizar para el montaje de los componentes del molino; y por último se hizo el diseño de la unidad hidráulica auxiliar, basado en la norma API 650, donde se calculó el espesor y medidas del tanque de depósito de aceite y la selección del motor y bomba basados en el caudal y presión de trabajo requerido. El resultado final es una guía práctica y técnica que aporta soluciones innovadoras a al proceso de montaje de molinos, con seguridad, eficiencia y rentabilidad de los proyectos mineros en el Perú. En la actualidad los molinos son una parte esencial de la producción de mineral, lo que nos lleva a realizar un montaje preciso para proteger sus componentes
Acceso Abierto
Ampliación de las redes de los alimentadores 3004 y 3005 ante el incremento proyectado de la demanda energética al 2040 mediante análisis en ETAP, La Rinconada – Puno
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-10) Lopez Cuno, Wilber Ivan
El siguiente trabajo de tesis titulado: “AMPLIACIÓN DE LAS REDES DE LOS ALIMENTADORES 3004 Y 3005 ANTE EL INCREMENTO PROYECTADO DE LA DEMANDA ENERGÉTICA AL 2040 MEDIANTE ANÁLISIS EN ETAP, LA RINCONADA – PUNO” analiza el impacto del incremento proyectado de la demanda energética al año 2040 sobre los alimentadores 3004 y 3005 del centro poblado La Rinconada – Puno, con el propósito de determinar las acciones de ampliación, optimización y refuerzo necesarias para garantizar un suministro eléctrico eficiente y confiable. El estudio se desarrolla en un contexto caracterizado por un crecimiento poblacional y minero sostenido, que ha incrementado significativamente la demanda de energía en la zona. Ante este escenario, se plantea la necesidad de realizar una evaluación técnica que permita planificar el desarrollo del sistema de distribución a largo plazo. La metodología aplicada combina el análisis técnico y estadístico, sustentado en la recopilación de información real y georreferenciada del sistema de media tensión, la modelación de redes en el software ETAP y la proyección de la demanda mediante el modelo estadístico ARIMA. En esta etapa se realizó el análisis de flujo de carga, a fin de evaluar las condiciones operativas del sistema bajo distintos escenarios de crecimiento, considerando parámetros como cargabilidad, niveles de tensión y pérdidas técnicas, conforme a los límites establecidos por las normas IEC y NTP vigentes. Este enfoque integral permitió identificar los sectores más vulnerables y cuantificar la capacidad operativa del sistema frente al incremento progresivo de la demanda energética. Los resultados del análisis evidencian que, de mantenerse las condiciones actuales, la infraestructura eléctrica actual no será suficiente para cubrir la demanda proyectada, lo que podría comprometer la continuidad y calidad del suministro. En respuesta, se plantearon alternativas técnicas de ampliación y redistribución de cargas que optimizan la operación de las redes, mejoran el perfil de tensión y fortalecen la confiabilidad del sistema. En conclusión, la investigación demuestra la importancia de la planificación eléctrica con base en modelos predictivos y simulaciones computacionales, como herramientas clave para el diseño de sistemas más sostenibles, eficientes y resilientes ante el crecimiento energético futuro
Acceso Abierto
Diseño e implementación de un robot paralelo tipo delta con visión artificial para paletizado y discriminación de objetos
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-01) Llerena Sanchez, Julio Cesar
En el presente documento se plantea el diseño y la implementación de un Robot Paralelo tipo Delta semi-industrial, en el que se aplicó visión artificial con Python en el programa Pycharm donde se discriminaron objetos por tamaño y color, dependiendo de la cantidad de píxeles ocupados y el color en código HSV, es importante mencionar que para un eficiente reconocimiento se trabajó en un ambiente con iluminación controlada; los objetos fueron desplazados en una faja trasportadora de 20 cm de ancho donde fueron clasificados en 3 diferentes grupos, considerando un orden de prioridad como el más próximo a salir del proceso como el más importante, para lograr esto se empleó una cámara SD con una resolución de 480 x 640 píxeles, suficiente para nuestro propósito, en la base inferior del robot se instaló un actuador magnético retráctil, el cual será el encargado de recoger cada uno de los objetos Como aporte importante, se presentó de manera detallada un modelo matemático, la cinemática y dinámica del Robot paralelo tipo delta a modo de ecuaciones de manera que sea adaptable a cualquier diseño, siempre y cuando se respete su estructura física, además, se presentó el proceso de simulación en MATLAB, Arduino y Pycharm junto con planos de toda la estructura metálica, plástica y electrónica evidenciando cada proceso de ensamble, pruebas de actuadores y reconocimiento de objetos
Acceso Abierto
Elaboración de un plan de mejora basado en la metodología RCM para elevar la disponibilidad y la confiabilidad de una flota de Tractores D10T de una minera en el sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2025-12-01) Villanueva Villena, Brayan Henry
La flota de tractores de orugas cumplen un papel importante en el proceso de la explotación del mineral, mediante el movimiento de tierras y el habilitamiento de vías. La finalidad de esta investigación ha sido aumentar la disponibilidad y la confiabilidad de la flota de tractores, para ello se decidió elaborar un plan de mejora basado en un análisis RCM a los Motores Diesel (sistema más crítico de la máquina) que nos permita realizar una evaluación más detallada de sus modos de falla para poder atender la mayor cantidad de observaciones en los mantenimientos preventivos y reducir los tiempos de atención de paradas no programadas. El plan de mejora ha contemplado un análisis de criticidad de los sistemas del tractor, un Análisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA), se han seleccionado las tareas más apropiadas de acuerdo con el Mapa de Toma de decisiones RCM. Por último, la propuesta se concreta con un Plan de Mantenimiento Preventivo que considera nuevos lineamientos y estrategias que permitan alcanzar el objetivo trazado
Acceso Abierto
Diseño e integración conceptual de dispositivos basados en mantenimiento 4.0 para la optimización de recursos en la perforadora diamantina UDR-650, Corporación Perforaciones del Perú, Arequipa, 2025
(Universidad Católica de Santa María, 2025-10-22) Nina Vilca, Mario Gabriel
En la presente tesis se expone el diseño e integración conceptual de dispositivos y la implementación del Mantenimiento 4.0 para la perforadora diamantina UDR-650 de la empresa Corporación Perforaciones del Perú S.A.C. La investigación surge de la necesidad de optimizar el uso de recursos en empresas de perforación diamantina, ya que estas operan en lugares recónditos, con condiciones geográficas y ambientales muy variadas, a diferencia de otros tipos de maquinaria que trabajan en entornos más controlados. Esta realidad genera mayores dificultades logísticas, altos costos en repuestos y tiempos muertos prolongados cuando ocurre una falla no prevista. La propuesta plantea un sistema compuesto por nodos de monitoreo y Gateways que conforman una arquitectura cibernética. Los nodos integran sensores para registrar variables críticas del equipo, específicamente sonido, vibración y temperatura, mientras que los Gateways transmiten la información recolectada a la nube mediante tecnología LoRaWAN, asegurando conectividad y confiabilidad incluso en zonas alejadas donde las comunicaciones suelen ser limitadas. Además, el sistema trabaja con parámetros de referencia que permiten generar alertas tempranas e informar sobre posibles averías, funcionando como una herramienta de mantenimiento predictivo que contribuye a prevenir fallas y optimizar la disponibilidad del equipo. Con esta solución, se busca no solo reducir costos de operación y mantenimiento, sino también generar un sistema escalable que sirva como base para la digitalización progresiva de los procesos en perforación diamantina, incrementando la eficiencia, reduciendo tiempos de inactividad y asegurando un mayor aprovechamiento de los recursos de las empresas, teniendo como resultado de optimización un incremento del 268.7% en la rentabilidad de la misma empresa, confirmando que la implementación de tecnologías IoT en el monitoreo predictivo de perforadoras diamantinas no solo es técnicamente factible, sino también financieramente rentable, por lo tanto, la investigación evidencia que el uso de sistemas inteligentes de monitoreo constituye una herramienta clave para mejorar la eficiencia operativa, optimizar recursos y fortalecer la sostenibilidad en los procesos de exploración minera.
Acceso Abierto
Automatización de un proceso hidropónico basado en el control de la conductividad eléctrica, potencial de hidrógeno, nivel de líquido de la solución nutritiva y el monitoreo de la temperatura
(Universidad Católica de Santa María, 2025-10-10) Quicaño Paredes, Jean Carlo
La presente investigación tiene como objetivo diseñar e implementar un sistema automatizado para el control de parámetros críticos en un sistema hidropónico tipo NFT, específicamente: conductividad eléctrica (CE), potencial de hidrógeno (pH), nivel de líquido y temperatura de la solución nutritiva. Estas variables son determinantes para la disponibilidad de nutrientes, el crecimiento saludable de las plantas y la productividad del sistema. La metodología incluyó el diseño conceptual y físico del sistema, la selección e instalación de sensores, la programación del algoritmo de control y la puesta en marcha del tablero de automatización. El sistema se construyó utilizando sensores de alta precisión, actuadores y un mini PLC Logo 8, programado para realizar ajustes en tiempo real. Durante las pruebas, el sistema demostró un comportamiento estable y eficiente. Se logró mantener el pH dentro del rango ideal de 5.6–6.0 gracias a la dosificación automática de solución ácida. La CE se sostuvo entre 1.5 y 2.0 mS/cm, adaptándose al consumo del cultivo, el cual aumentó de 78 litros el primer día a 100 litros al séptimo día. La precisión promedio de lectura del pH fue del 96%, y el margen de error en la medición de CE fue inferior al 5%. El almacenamiento de datos permitió monitorear el comportamiento de las variables y ajustar el sistema automáticamente según las condiciones del entorno. Los resultados confirman que la automatización mejora la eficiencia del riego, optimiza el uso de insumos y garantiza condiciones constantes de cultivo. La solución es técnicamente viable, replicable y económica, contribuyendo al desarrollo de una agricultura sostenible, precisa y adaptable.
Acceso Abierto
Gestión estratégica de mantenimiento para la flota de locomotoras para transporte de concentrado de mineral en operación para la Sociedad Minera Cerro Verde
(Universidad Católica de Santa María, 2025-09-30) San Miguel Escalante, Geancarlo
El mantenimiento es una de las áreas que más contribuye para el éxito de la productividad de la organización. Por ser el factor determinante en el costo y ciclo de vida de los equipos. La gestión de mantenimiento requiere del conocimiento técnico y una visión global de todas las áreas de la organización asegurando que las operaciones de mantenimiento se realicen con un costo global minimizado, con la máxima efectividad y la mayor tasa de utilización de activos posibles. Las fallas repentinas y trabajos de mantenimiento de larga duración son los problemas principales de la flota de locomotoras por la dimensión del equipo y su dificultad técnica, ya que esto con lleva un bajo porcentaje de disponibilidad y por ende de la operación de los equipos. En el presente documento se analiza estado de la flota de locomotoras serie 700 que opera para la minera región sur, transportando concentrado de mineral. Se genera una base de datos, por medio del levantamiento de información del 01 de enero del 2023 al 31 de diciembre del 2023, que nos permita tener un análisis de rendimiento de la flota de locomotoras y del departamento de mantenimiento, con la finalidad de obtener indicadores de mantenimiento como disponibilidad, uso de mano de obra, indicador de planificación y programación y costo de mantenimiento de la flota de locomotoras serie 700 modelo GT26CW-2. Finalmente se propone diferentes estrategias de mantenimiento para aumentar el porcentaje de la disponibilidad, uso de mano de obra, planificación y programación, y la reducción del costo de mantenimiento. En el Capítulo I de Generalidades, se describe las generalidades y el planteamiento de la tesis desarrollada con la finalidad de realizar un análisis de indiciadores de mantenimiento en una flota de locomotoras. En el Capítulo II se detalla los fundamentos teóricos del mantenimiento, tanto como el mantenimiento preventivo como el mantenimiento correctivo y de igual manera se describe las características de estos también se describen los indicadores de mantenimiento propuestos para analizar la flota de locomotora para la presente tesis. Y por último se describe las partes mecánicas y eléctricas de la locomotora GT26CW-2, separados por sistemas y luego descripción de los principales componentes. En el Capítulo III se encuentra la descomposición de la locomotora donde se detallan con figuras los diferentes sistemas y componentes que tiene la locomotora para observar y entender donde se encuentran las fallas más comunes y los sistemas y componentes con mayor criticidad. En el Capítulo IV se detalla las estrategias de mantenimiento usadas para la flota de locomotoras, que sería una combinación del mantenimiento preventivo y predictivo, donde se tiene la recolección de información para una adecuada base de datos donde se tendrá un registro estadístico de maneral individual y por flota de las locomotoras, así como un análisis de fallas donde se indagara el cómo, dónde y porque de la ocurrencia de estas fallas. En el Capítulo V se presenta el análisis individualmente de cada locomotora y por flota, donde se ve en análisis y datos levantados de los indicadores de mantenimiento a lo largo del año 2023. Se presenta también el análisis y resultados de toda la flota de locomotoras para tener una mejor visión sobre el rendimiento de la flota y del personal de mantenimiento, teniendo grafico de Pareto y Jack Kniffe. En el Capítulo VI se presentan tres diferentes estrategias de poder incrementar los indicadores de mantenimiento para la flota de locomotoras y mejorar los resultados obtenidos. De la presente investigación se puede observar que los indicadores que se seleccionaron y analizaron como el MTTR, MTBF, Disponibilidad, Planeamiento y Programación, Uso de mano de obra, están por debajo del benchamarking propuesto. Por lo tanto, se concluye que hay inadecuado análisis de fallas, planeamiento de las tareas de mantenimiento por ejercer, manejo de horas hombres efectivas. Por lo que se tendrá una plantilla de AMEF que permite identificar fallas en procesos y sistemas, así como evaluar y clasificar de manera objetiva sus efectos, causas y elementos de identificación, para de esta forma, evitar su ocurrencia y tener un método documentado de prevención. También se tendrá nuevo plan de mantenimiento de 250 horas, 500 horas y 1000 horas para poder reducir los tiempos de análisis de la flota de locomotoras y poder encontrar y corregir los problemas menores antes que se conviertan en fallas. Con esto se pretende mejorar los indicadores de mantenimiento y poder cumplir con el benchmarking propuesto, tanto para la mejora de la flota de locomotoras como para la empresa, ya que estaría cumpliendo con estándares internacionales en el área de transporte por medio de locomotoras.
Acceso Abierto
Diseño e implementación de seguidor solar de dos ejes controlado con micro PLC, para abastecer de energía eléctrica a un sistema de riego automatizado con extracción de agua de subsuelo
(Universidad Católica de Santa María, 2025-09-15) Ramirez Zamora, Jose Felipe Blair
En esta tesis titulada diseño e implementación de seguidor solar de dos ejes controlado con micro PLC, para abastecer de energía eléctrica a un sistema de riego automatizado con extracción de agua de subsuelo, cuyo objetivo principal es diseñar e implementar un sistema de seguimiento solar controlado por PLC Logo que optimice la captación de energía solar, aproveche eficientemente el agua de subsuelo mediante un sistema de bombeo y riego automatizado. Para estructurar adecuadamente el desarrollo del proyecto, se utilizó la metodología en V de la norma VDI 2206, desglosando el proyecto en ramas específicas de ingeniería y control, lo que permitió obtener resultados individuales que se integraron para completar el sistema mecatrónico. Como resultado, se obtuvo un sistema de seguimiento solar de dos ejes controlado por un PLC Logo, logrando una mejora del 32.6% en la captación de energía solar en comparación con un sistema fijo. El sistema de bombeo de agua de subsuelo se optimiza mediante el riego automatizado, aprovechando eficientemente el recurso hídrico. Además, el tablero eléctrico asegura un diseño organizado y protege los componentes críticos. Las lecturas del sensor solar LDR son correctas en las distintas posiciones del sol y estaciones del año, el sistema SCADA permite el monitoreo remoto a través de la red WiFi del predio y la programación de activaciones en tiempo real de manera sencilla. En conclusión, el diseño e implementación del sistema de seguimiento solar de dos ejes controlado por un PLC Logo optimiza la captación de energía solar, mientras que el sistema de riego automatizado mejora la distribución de agua de subsuelo, garantizando una gestión eficiente del recurso hídrico. De igual forma, las medidas de seguridad eléctrica aseguran estabilidad y fiabilidad al sistema, mientras que el SCADA facilita la supervisión y control de las operaciones
Acceso Abierto
Diseño de una máquina trituradora portátil de botellas de polietileno tereftalato con capacidad de 120 kg/h para una microempresa dedicada al reciclaje
(Universidad Católica de Santa María, 2025-09-03) Pineda Villanueva, Roberto Carlos
El reciclaje de botellas de polietileno tereftalato (PET) se ha vuelto urgente debido a su creciente impacto en la contaminación ambiental, ya que representan una gran proporción de los residuos urbanos y afectan negativamente la calidad de vida en las comunidades. Se tiene como objetivo principal diseñar una máquina trituradora portátil de botellas de polietileno tereftalato que cumpla con la capacidad requerida por la microempresa de reciclaje en la ciudad de Arequipa. El diseño operacional pertenece al área de Mecánica de Materiales dentro de la Ingeniería Mecánica. La investigación se enfoca en el diseño de máquinas y mecanismos, enfrentando retos técnicos y estructurales para desarrollar una trituradora portátil de botellas de PET. La metodología es experimental permite validar resultados a través de pruebas y simulaciones. Nivel de investigación es aplicativa. El análisis de Von Mises mostró que las cuchillas trabajaban dentro de límites seguros, con solo el 6% de la resistencia a la fluencia del acero 2379 K110, garantizando su durabilidad. En segundo lugar, se seleccionaron componentes adecuados para la máquina, incluyendo un motorreductor de 4 hp, poleas de la marca Optibelt y las chumaceras. En tercer lugar, la simulación por elementos finitos confirmó que los componentes soportan las cargas operativas sin comprometer su estructura, con esfuerzos entre el 2.6% y 8.28% del límite de fluencia del acero A36. La evaluación económica, con un VAN de S/ 3,336.00 y una TIR del 37%, confirmó la viabilidad y rentabilidad del proyecto.

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