RSS 1.0Ingeniería Mecatrónica
Recent Submissions
-
Diseño e implementación de un desacelerador de flujos mediante efecto SWIRL conformado por un sistema de inyección criogénico tipo jet para congelación de alimentos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-08-26)La presente investigación se basa en el artículo científico desarrollado por los autores denominado: ‘Study of Internal Flow in a Liquid Nitrogen Flow Decelerator Through Swirl Effect Consisting of a Jet-Type Cryogenic Injection System for Food Freezing’, el cual estudia y analiza la dinámica de la congelación de alimentos mediante la inyección de fluido criogénico con efecto swirl dentro de un recinto desacelerador de flujo. A continuación, se presentan brevemente los aspectos más importantes que justifican la investigación realizada y su contribución: Análisis y propósito de la investigación: El propósito de este estudio es mejorar la eficiencia de los sistemas de congelación por nitrógeno líquido, buscando un uso más racional de este recurso criogénico mediante el rediseño del flujo interno en la cámara de enfriamiento. A diferencia de técnicas convencionales, como la inmersión directa o la pulverización sin control, este trabajo introduce un enfoque estructurado basado en la dinámica del fluido y el control geométrico del sistema, permitiendo reducir el consumo de LN₂ sin sacrificar la calidad del proceso. Además, se reconoce que muchas soluciones existentes tienen limitaciones por operar en sistemas cerrados, con alto consumo energético y baja adaptabilidad a productos de diferentes formas o tamaños. El estudio también responde a la necesidad de contar con herramientas más eficientes en sectores como la agroindustria o la conservación de alimentos perecederos para exportación, como las frutas y verduras. Diseño, metodología y/o aproximación: La solución propuesta se basa en una cámara de sección circular con ocho atomizadores tipo jet distribuidos radialmente con un ángulo de inclinación de 55°, el cual genera que los chorros de LN₂ colisionen. Esta configuración provoca una recirculación interna del flujo, extendiendo su permanencia dentro del volumen útil y promoviendo una distribución térmica más homogénea. El diseño de cada atomizador se fundamenta en ecuaciones de conservación de masa y energía, pérdida de carga local (coeficientes hidráulicos) y efectos de contracción según Bernoulli. Se establece una relación de diámetros 𝑑𝑖𝑛/𝑑𝑜𝑢𝑡 = 2, con presiones de inyección entre 150 y 300 kPa, buscando velocidades de salida óptimas para atomización fina. Posteriormente, se modela el sistema completo mediante simulaciones CFD en ANSYS Fluent, empleando mallas hexaédricas refinadas con O-Grid en ICEM CFD. Se utilizó el modelo RNG 𝑘−𝜀 para turbulencia y el modelo multifásico VOF para representar las fases de nitrógeno líquido, gas y aire, además del modelo de evaporación-condensación de Lee para simular el cambio de fase inmediato del LN₂ al contacto con el ambiente. Se evaluaron además contornos de velocidad, presión, fracción de fases y temperatura para múltiples escenarios de presión. Resultados: Las simulaciones mostraron un comportamiento coherente con el modelo matemático, con un error máximo de solo 1.92% entre el caudal másico simulado y el calculado teóricamente. A presión de 150 kPa, el flujo dentro del atomizador alcanzó velocidades de 20 m/s, disminuyendo progresivamente a 0.4–2 m/s al interior de la cámara gracias al efecto de remolino. Este patrón favoreció una mayor permanencia del nitrógeno dentro del sistema y permitió la formación de una “nebulosa criogénica” homogénea. Además, se observó un enfriamiento progresivo desde la entrada (15 °C) hasta zonas centrales con temperaturas cercanas a −175 °C, especialmente en la zona de transición entre la sección cilíndrica y la tobera convergente, donde el flujo se acelera nuevamente para salir del sistema. La distribución de temperaturas reveló zonas A, B, C y D con gradientes térmicos marcados, indicando que el sistema logra mantener condiciones criogénicas estables en la mayoría del volumen interno. También se confirmó que, sin importar la presión, el patrón de swirl permite desacelerar el flujo mediante el choque entre chorros, promoviendo la evaporación rápida del LN₂ y mejorando la transferencia de calor al producto. Principal conclusión: El estudio demuestra que una disposición adecuada de atomizadores tipo jet con diseño geométrico optimizado permite generar un efecto de remolino efectivo, incrementando el tiempo de residencia del nitrógeno líquido y mejorando la uniformidad del proceso de congelación. Se valida que incluso con presiones elevadas, el sistema no compromete la eficiencia térmica ni requiere aumentar el consumo de LN₂, lo cual representa un avance significativo en sostenibilidad para aplicaciones industriales de congelación rápida. La implementación del modelo de evaporación-condensación de Lee y la simulación multiparámetrica en ANSYS Fluent permiten representar con precisión la interacción entre fases criogénicas y el aire ambiente. Finalmente, el estudio destaca que el uso de mallas hexaédricas refinadas mejora la calidad de las simulaciones, proporcionando datos más precisos sobre velocidades, presiones y temperaturas internas. Este enfoque representa un aporte valioso para futuras aplicaciones en conservación de alimentos de alto valor, como pescados y mariscos, con menor costo energético y mayor control sobre la calidad del congelado.Acceso abierto
-
Sistema predictivo integrado de monitoreo remoto de saturación de filtros de combustible en motores mineros(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-10-10)El proyecto en cuestión ha tenido como objetivo principal disminuir las paradas no programadas del motor diésel instalado en el camión minero, en un 35.9%, la cual impacta directamente a la disponibilidad de equipo aumentándola en un 0.26%. Para ello se indagó acerca de las razones más recurrentes por las que ocurren paradas no programadas en el motor diésel, componente principal del camión, teniendo como resultado a las paradas por filtros de combustible con un 38% del total de paradas no programadas, siendo el componente que más afecta la disponibilidad del motor. Nuestro estudio se ha abordado a partir de la data de los sensores de diferencial de presión de combustible instalados en los filtros primarios, con lo cual se predice la fecha de cambio de filtros basados en su nivel de saturación o proyección. Finalmente, los resultados nos han permitido concluir que se puede predecir la fecha de cambio con un 4% de error y esto generar un ahorro económico de más del 50% por la disminución de cambio de filtros.Acceso abierto
-
Diseño e implementación de un CNC compacto de 5GDL para un volumen de trabajo de 600*600*300mm(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-03-07)La importancia de tener 5 grados de libertad se basa en maquinar piezas complejas que no se pueden realizar con solo 2, 3 o 4 ejes como, por ejemplo, los álabes de turbinas para submarinos, piezas de submarinos, armamentos avanzados y entre otras piezas. Los cuales, necesariamente se deben utilizar ruteadores CNC de 5 axis para obtener estas piezas, haciéndolas costosas o poco rentables para empresas pequeñas o medianas. Por ello, el presente artículo plantea el diseño de un ruteador Control Numérico Computarizado de 5 grados de libertad, es decir, tendremos tres ejes convencionales (XYZ), un eje rotativo “Z” de 360° y un eje rotativo “X” de -45° a +45°. Incluso, tiene un espacio de trabajo de 600*600*300 mm, lo que es una gran ventaja comparándolo con el rango del área de trabajo de los ruteadores investigados. Asimismo, este artículo demuestra cómo se realizaron los cálculos matemáticos para el soporte de la estructura, engranajes y movimiento del diseño mecánico, así como los diagramas eléctricos, simulaciones de deformaciones estructurales hechas en Inventor, simulaciones de perturbaciones, fundamento teórico de las razones por la que se eligió este tipo de diseño comparado a otros ya existentes y así lograr este nuevo diseño mecánico. Finalmente, se logró construir una máquina CNC con las características mencionadas, se demostró el motivo por el cual se eligió cada pieza para este proyecto, demostrar que fueron los acertados con respecto a calidad, precio y facilidad de manejar ya que será controlado de un interfaz mach 3, resultados de las piezas trabajadas y la estabilidad que se logró a pesar de perturbaciones internas o externas con este nuevo diseño.Acceso abierto
-
Diseño e implementación de un prototipo mecatrónico para el control de calidad de mangos Edward tipo exportación utilizando algoritmos de procesamiento digital de imágenes y redes neuronales convolucionales(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-10-10)Este proyecto académico plantea la creación e implementación de un prototipo automático de selección para mangos, utilizando los diversos índices de calidad y calibre especificados en la Norma Técnica Peruana del Mango. El sistema incorpora hardware modular segmentado en unidades y software de vanguardia que posibilitan la optimización del proceso de selección y la competencia con otras ofertas comerciales. Este proyecto emerge como una propuesta de resolución a la problemática frecuentemente enfrentada por las empresas peruanas en su fase de selección para la exportación de mangos Edward en el presente contexto. El mango Edward es una especie altamente reconocida y su cultivo se orienta predominantemente hacia la exportación, dado que esta variedad de mango tiende a albergar una mayor cantidad de pulpa en comparación con otras especies. Por consiguiente, se requiere un control de calidad óptimo; no obstante, en la actualidad, este procedimiento resulta ineficaz debido a su naturaleza artesanal. Con el objetivo de optimizar este proceso, se plantea su automatización, que implica el traslado, la captura de imágenes y la selección del producto mediante el uso de técnicas de procesamiento de imágenes y algoritmos de redes neuronales convolucionales. En última instancia, se exhiben las pruebas de validación yAcceso abierto
-
Estudio del Flujo interno de un atomizador criogénico bi-centrifugo mediante simulación numérica para conservación de alimentos perecederos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-10-23)El presente trabajo presenta el estudio del diseño de un atomizador bicentrífugo que permite la interacción de los sprays de dos fluidos (agua y nitrógeno líquido); el nitrógeno líquido (LN2), se encuentra por debajo de -195.8°C, siendo esta baja temperatura suficiente para que el nitrógeno al entrar en contacto con el agua atomizada, produzca la pérdida de calor y pueda ser llevada a su punto de fusión, donde el objetivo será convertir en hielo a las gotículas de agua presentes en el spray. Las partículas de hielo, al momento de caer, se puedan esparcir, cubriendo la mayor área posible de los productos marinos destinados a conservar en frío. Todos estos fenómenos relacionados a la interacción de dos fluidos e intercambio de calor se deben al atomizador bicentrífugo, el cual al tener posicionados los dos atomizadores centrífugos de manera concéntrica, producen la colisión inevitable de los dos sprays, cada uno de estos atomizadores serán diseñados mediante la utilización de un modelo matemático y herramientas CFD, siendo esta última, la que dará un mejor estudio del comportamiento del flujo de ambos fluidos tanto en el interior como en el exterior del atomizador bicentrífugo.Acceso abierto
-
Desarrollo de una máquina automática clasificadora de arándanos según tamaño y detección de defectos utilizando un clasificador mecatrónico y procesamiento de imágenes mediante IA y un sistema de Irradiación UV-C para la agroexportación(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-01-02)En la actualidad, ha aumentado el consumo de “super alimentos”, referido a aquellos alimentos altamente nutritivos y beneficiosos para la salud, entre los cuales destaca el arándano. Desde 2019, Perú se ha posicionado como el principal exportador mundial de este fruto, generando un impacto positivo en su economía. A medida que aumenta la demanda de arándanos, también los hacen las exigencias en los controles de calidad necesarios para cumplir con los estándares internacionales. Esto impulsa a que las empresas consideren la automatización industrial para alcanzar una producción ágil y estandarizada. Sin embargo, ello implica una inversión inaccesible para muchas pequeñas y medianas empresas productoras de arándanos en el país debido a las limitaciones económicas. Por ello, el proceso de clasificación sigue dependiendo en gran medida de la mano de obra humana, el cual posee un rendimiento variable con el transcurso del tiempo debido a las limitaciones físicas que posee y al desgaste. Por ende, se restringe la capacidad de explotar el potencial del fruto en el país y el crecimiento de estas empresas. Por ello, se desarrolló una máquina automática clasificadora de arándanos que utiliza un clasificador mecatrónico y procesamiento de imágenes mediante inteligencia artificial (IA), además de incorporar un mecanismo de Irradiación UV-C para prolongar la conservación del fruto. Esta propuesta busca ofrecer una opción accesible para que las pequeñas y medianas empresas migren hacia la automatización industrial, mejorando así el control de calidad y el rendimiento en el proceso de selección de los arándanos.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema de refrigeración abastecido de una fuente de energía híbrida para la conservación del recurso hidrobiológico pota en embarcaciones pesqueras artesanales de Atico - Arequipa durante los días de faena(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-04-22)La pesca artesanal es una de las actividades económicas importantes en el Perú teniendo presencia en la captura de langostino, merluza, caballa, pota y otros peces. Entre estas especies la que tiene mayor volumen exportado es la pota con cuotas de hasta más de 32 mil toneladas métricas. Sin embargo, las técnicas usadas por los pescadores artesanos para su captura son precarias y sus embarcaciones obsoletas. Tanto así que uno de los procesos con mayor importación en la pesca como lo es la cadena frio esta descuidada. La técnica usada para la conservación del producto es pasiva únicamente la cámara insulada. Lo cual, conlleva a usar excesos de hielo para los días de faena y así poder conservar el producto hidrobiológico. Por ello, en este estudio se desarrolla un sistema de refrigeración abastecido de una fuente de energía híbrida para la conservación del recurso hidrobiológico Pota en embarcaciones pesqueras artesanales en Atico – Arequipa. De esta forma, se logra reducir la cantidad de hielo usado para la faena y mejorar la conservación y captura del producto. El producto final es la integración de un sistema de refrigeración por compresión en la cámara insulada, un sistema de energía hibrida – paneles fotovoltaicos, generador electrógeno y baterías - y un sistema de control para su operación automática. Se resalta que el producto a conservar es el hielo que luego será usado para conservar el recurso hidrobiológico durante al menos 7 días de faena.Acceso abierto
-
Diseño y simulación de un exoesqueleto de tobillo enfocado en las personas de la tercera edad aplicando técnicas de fabricación 3D usando un polímero reforzado con fibra de carbono(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-07-31)El presente trabajo explica el diseño y simulación numérica de un exoesqueleto de tobillo orientado a usuarios de la tercera edad. Una de las articulaciones más propensas a sufrir lesiones por su forma de ¾ de esfera irregular es el tobillo y las personas de la tercera edad son más proclives a sufrir lesiones en esta articulación. Este problema genera disminución de resistencia muscular sobre las piernas, pérdida de motricidad, pérdida de autonomía móvil, etc. Para el diseño de este dispositivo se tomaron medidas anatómicas de un usuario de este sector etario para obtener una estructura mecánica ergonómica, resistente y altamente confiable. Además, el diseño se validó para soportar un rango de pesos de usuarios entre 50 y 80 kg con la finalidad de evaluar la reacción del mecanismo dentro del rango de cargas generadas en relación con la primera tensión principal, coeficiente de seguridad y tensión de Von Misses, para lo cual se empleó el software CAD 3D Autodesk Inventor, donde cabe destacar que estos cálculos biomecánicos sobre el tobillo definieron el desplazamiento y ángulos de rotación de la estructura. Asimismo, se evaluaron dos materiales: ABS y un polímero reforzado con fibra de carbono. Por último, las piezas diseñadas fueron ensambladas, con la garantía de que la movilidad del sistema ha sido validada mediante el entorno de simulación numérica, resaltando que al ser generadas mediante impresión 3D, se reducen los costos de fabricación, permitiendo que sean accesibles y asegurando que más personas puedan beneficiarse con este exoesqueleto de tobillo.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema mecatrónico orientado al control de calidad de granos de arroz basado en procesamiento digital de imágenes(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-05-08)El presente proyecto describe el desarrollo de un sistema mecatrónico orientado al control de calidad de granos de arroz para el laboratorio de Bromatología de la Marina de Guerra del Perú. El objetivo principal del proyecto es reducir el tiempo y mano de obra del proceso realizado actualmente. El arroz adquirido por la Marina de Guerra del Perú debe cumplir con estándares de calidad antes de ser adquiridos por su departamento de abastecimiento, por ello es importante la función que realiza el laboratorio de Bromatología. Sin embargo, en la actualidad el proceso es realizado de manera manual. Con el fin de optimizar el proceso mencionado, el proyecto descrito en este documento busca cumplir funciones automatizadas que permiten mejorar el proceso de control de calidad, teniendo como base fundamentos de procesamiento de imagen, mecánica y electrónica.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema automatizado para la extracción de pectina a partir de la cáscara de cacao(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-01-22)La pectina obtenida de la cáscara de cacao ha sido recientemente investigada por sus propiedades gelificantes y estabilizadoras que tienen un gran potencial para la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica. Sin embargo, su producción a nivel industrial no ha sido estudiada ni desarrollada en el Perú. Una parte fundamental del proceso de extracción es la etapa de hidrólisis ácida, filtrado de la cáscara de cacao y enfriamiento de la mezcla. Por ello, se propone un sistema automatizado para la extracción de pectina a partir de la cáscara de cacao. El control de estos procesos es de gran importancia pues de ello dependerá la calidad y eficiencia de la pectina extraída. Las pruebas se llevarán a cabo en un cono cilíndrico de 100 L de capacidad que está adaptado para contener un filtro cilíndrico de 20L, ambos fabricados en acero inoxidable AISI 304. El filtro tiene un motor para homogeneizar la temperatura y el pH de la mezcla. El pH del proceso es de 2 y la temperatura de 90°C ± 2°C, ya que en estos rangos la pectina se libera más fácilmente de la cáscara del cacao. Al final del proceso, el enfriador contracorriente estabilizará la temperatura a menos de 30°C. El método principal consiste en el diseño estructural del tanque, filtro y enfriador; y en el diseño del regulador de pH y del sistema de calentamiento. El rendimiento del proceso de extracción se alcanzó en un 14%.Acceso restringido temporalmente
-
Automatización de una piscigranja de truchas arcoíris para el monitoreo local y remoto de sustancias contaminantes mediante el control de los parámetros de pH y temperatura en los tanques de crianza utilizando el dispositivo IOT2050 en la comunidad campesina de Huantan, Yauyos.(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-04-18)El siguiente trabajo de investigación titulada "Automatización de una piscigranja de truchas arcoíris para el monitoreo local y remoto de sustancias contaminantes mediante el control de los parámetros de pH y temperatura en los tanques de crianza utilizando el dispositivo IOT2050 en la comunidad campesina de Huantan, Yauyos." Es una contribución social hacia una comunidad campesina del Perú utilizando herramientas tecnológicas tales como Industry 4.0 y automatización industrial. La piscigranja de truchas arcoíris utilizada como caso de estudio utiliza métodos de crianza artesanales que impide la exportación a gran escala. Por tal motivo, los dirigentes solicitaron automatizar el proceso de crianza mediante el control de los parámetros de temperatura y Ph. Para el desarrollo de la propuesta se planteó el diseño de un tablero de control que contuviera todos los equipos necesarios para la automatización tales como un PLC, módulo de entradas analógicas y IOT. Así mismo, se creó una base de datos en Azure con el propósito de recopilar información sobre los valores de temperatura y Ph. De esta forma es posible sustentar a un organismo que certifique la calidad de agua presente en la piscigranja y de este modo poder exportar las truchas arcoíris a supermercados nacionales. Como resultado del proyecto se logró regular los niveles de temperatura y Ph mediante un chiller y un sump. Del mismo modo, la información recopilada por los sensores se almaceno de manera satisfactoria en la nube.Acceso abierto
-
Impresión 3D con 6 grados de libertad multimaterial a gran escala sobre un brazo KUKA KR 60(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-01-15)La fabricación aditiva es el nuevo método para creación de piezas y modelos los cuales previamente han sido diseñados en un computador. La impresión 3D en estos últimos 10 años ha sido muy usada por la versatilidad y el bajo costo de fabricación que esta presenta, actualmente se tienen impresoras construidas hasta con un 50% de piezas impresas por otras, pero este método de fabricación tiene muchas limitaciones como por ejemplo que solamente posee 3 grados de libertad que consta de extrusión por capas contenidas en el plano XY con desplazamiento de altura en el eje Z y por otra parte están limitadas por el volumen de impresión. La propuesta de este documento es tener una impresora montada sobre un brazo robótico KUKA KR60 con la cual se pueda utilizar sus 6 grados de libertad y además se pueda abarcar un mayor volumen de impresión, siendo diseñado para tener 2 cabezales con los cuales la impresión sea más versátil. Logrando así impresiones con mayor complejidad y volumen aproximadamente 1m3, además cuente con 2 tipos de material y/o color, y por último esto ayudara a que en su gran parte se elimine los soportes que se generan en una impresión 3D convencional.Acceso abierto
-
Diseño de un sistema mecatrónico para el control de calidad de sorbetes y empaquetado automatizado para la empresa “Ayllu” utilizando la técnica de troquelado y procesamiento de imágenes(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2024-01-19)Ayllu es una empresa que se dedica a la venta de sorbetes orgánicos y, desde que se fundó, los procesos que maneja han sido llevados a cabo de manera manual. Sin embargo, el incremento continuo de la demanda ha generado que el sistema de producción actual sea insuficiente para cubrir dichos requerimientos. El empaquetado manual presenta desventajas significativas, ya que su éxito depende de la habilidad del operador para realizarlo de manera adecuada. Además, implica retrasos en el proceso de conteo de sorbetes. Estas actividades manuales prolongan los tiempos de producción, lo que resulta en pérdidas económicas. Por este motivo, en el presente trabajo se desarrolla un sistema mecatrónico que realiza la clasificación de sorbetes por las manchas que presenten en su superficie y los empaqueta de manera individual de forma automatizada utilizando técnicas de procesamiento de imágenes y troquelado para el empaquetado. De esta forma se incrementa la capacidad de empaquetado de sorbetes, se reduce el tiempo requerido, se automatiza el proceso y se empaquetan solo los sorbetes que no tengan manchas en su superficie. El producto final es el diseño de una máquina de componentes modulares, que clasifica los sorbetes de acuerdo a las manchas que tengan utilizando algoritmos de procesamiento de imágenes, descartando los sorbetes que tengan manchas para que no sean empaquetados; y posteriormente los empaqueta en bolsas de papel individuales.Acceso abierto
-
Sistema de extracción de saponina del pericarpio de la quinua(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2023-07-18)La quinua es un producto de alto valor nutricional, y uno de los procesos más importantes en su tratamiento es la escarificación, en esta se elimina el pericarpio, que está compuesto principalmente por saponina. Actualmente, este compuesto se extrae mediante procesos químicos que se han trabajado a escalas de laboratorio. Por ello, se desarrolló un sistema capaz de extraer saponina de la cascarilla de quinua mediante procesos industriales. Dicho dispositivo consta de tres etapas: dosificación, mezcla y destilación. El prototipo mezcla cáscaras de quinua con un solvente para extraer la saponina, luego filtra la parte líquida y evapora parte de la mezcla, lo que da como resultado una solución de saponina. El resultado obtenido fue un rendimiento de entre 0,7 kg y 1,5 kg de saponina por cada lote tratado. Al mismo tiempo, se recuperó el 75% del solvente a través del proceso de destilación, reduciendo su costo. Adicionalmente se recomienda utilizar una resistencia de mayor potencia para reducir el tiempo de evaporación, un tanque de 100 litros para el flujo de agua fría en el serpentín y no dejar que supere los 55°C. Asimismo, trabajar la filtración de residuos sólidos como una etapa adicional para tener una mejor capacidad de eliminación de residuos sólidos evitando obstrucciones. Finalmente, el evaporador y el filtro deben limpiarse entre cada lote para evitar obstrucciones e impurezas en la saponina.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema automatizado de un reactor químico de bopet 1 para mejorar el control de los procesos químicos en la empresa Opp Film(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2023-07-18)OPP FILM S.A., es una empresa especializada en la manufacturación de láminas de polipropileno, poliéster y nylon para empaques flexibles de productos alimenticios, películas recubiertas para la fabricación gráfica y productos termoformados de polipropileno. Posee una gran cantidad de maquinaria de producción en sus plantas industriales, en la actualidad la tecnología ha avanzado rápidamente convirtiendo sus maquinarias desactualizadas. En relación con lo mencionado, la empresa tuvo la necesidad de desarrollar un proyecto de automatización en la línea 1 del reactor químico. Esta línea es la fase del proceso primordial para obtener una correcta calidad del producto, aquí se encuentran tanques, mezcladores, condensadores, válvulas, etc. pero su funcionamiento del proceso se realiza mayormente manual, motivó que ha ocasionado fallas, pérdidas e incremento de personal. Razón por la que se tuvo el requerimiento de realizar un sistema automatizado al proceso, por esta razón se tiene que incorporar un Controlador lógico programable (PLC), para el control de las variables físicas, un panel HMI y un sistema SCADA, para una rápida respuesta a fallas y errores. Pues esto no involucra solamente programar el controlador, se tiene que hacer un trabajo de mayor ingeniera, ya que se tiene que tener en cuenta el control de las variables y la correcta comunicación de los equipos para obtener un adecuado funcionamiento. El objetivo de este proyecto es desarrollar la automatización del reactor químico para tener menos pérdidas y cumplir una mejor calidad en los estándares del producto, con la implementación de sensores adecuados para el nuevo sistema de supervisión y control automático.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema de control automático del proceso de obtención de HHO a través de la electrólisis del agua(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2022-12)En el presente artículo se propone un desarrollo de un sistema de control automático del proceso de obtención de HHO de una celda seca través de la electrólisis del agua. El diseño mecánico del sistema se basa en cálculos que utilizan fórmulas, teorías matemáticas, físicas y químicas, y en las especificaciones técnicas de los materiales empleados en su construcción. La relevancia del diseño mecánico se encuentra en la optimización del uso de la energía suministrada a la celda, a fin de evitar el sobrecalentamiento y la evaporación del agua. Además, se han elegido materiales adecuados para garantizar la robustez física de la celda durante su implementación. El diseño mecánico de la celda y la eficiencia en la producción de HHO guardan una relación importante. Por ello, se realizaron los cálculos de diseño mecánico, así como la construcción de la celda seca para obtener HHO, se colocó los resultados de la implementación y de producción y se realizó la comparación con la producción teórica obtenida mediante leyes físicas y químicas ( Ley de Faraday), todo controlado a través de la lógica Difusa para mantener un caudal de producción óptimo controlando la temperatura de la celda. Finalmente, el caudal volumétrico de HHO obtenido fue de 2,70 L por minuto, teniendo una eficiencia de producción del 98,68%. Es más alto que la mayoría de las celdas secas.Acceso restringido temporalmente
-
Desarrollo de una estación automatizada de decantación de biodiesel para la optimización del tiempo de decantado, aplicando campo eléctrico y control de temperatura para el laboratorio de energías renovables de la UNALM(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2023-02-27)En el Perú, el Ministerio del Ambiente (2019) indica que del total de desperdicios que se generan en las ciudades, el 54% son orgánicos y pueden ser reutilizados. Uno de los desperdicios más comunes es el aceite de cocina quemado, el cual puede ser reciclado como insumo para la obtención de biodiesel como reemplazo del diésel de origen fósil. El biodiesel reduce sustancialmente la cantidad de emisiones contaminantes además que es una solución viable para aprovechar el aceite de cocina quemado. Sin embargo, el consumo de diésel B5 S5 ha aumentado en los últimos años debido a su bajo costo económico, lo que dificulta desplazarlo por biocombustibles. Por tanto, para fomentar el uso de Biodiesel se requiere abaratar costos de producción y así volver el producto competitivo frente a su homologo contaminante el Diesel. En efecto, el Laboratorio de Energías Renovables de la UNALM, se encarga de estudiar los métodos propuestos por investigaciones alrededor del mundo a fin de encontrar un proceso que permita producir Biodiesel de manera viable reduciendo costos económicos y ambientales acorde a la realidad del país. En la investigación, se identificó que un factor que influye en el aumento del costo es el tiempo que toma producir un lote de biodiesel ya que, solo en la etapa de decantación llega a tomar de 8 a 24 horas en separar el producto final de las impurezas. El proceso de decantación es el que toma más tiempo y también es el menos estudiado con relación al biodiesel. De esta manera, el objetivo del proyecto es desarrollar un sistema automatizado de decantación de Biodiesel utilizando la técnica de electrocoagulación por campos eléctricos con el fin de optimizar el tiempo de producción en línea sin afectar la calidad del producto, de acuerdo con los parámetros de la Sociedad Americana de Ensayos y Materiales (ASTM) para el laboratorio de investigación.Acceso restringido temporalmente
-
Desarrollo de un sistema automático para el proceso de esterilización de enlatados para el Instituto de Desarrollo Agroindustrial INDDA(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2022-09-05)El presente trabajo propone un sistema de control de temperatura automático de una autoclave para la estabilización de parámetros organolépticos como sabor, color, textura, olor y de alto valor bromatológico, y, al mismo tiempo, garantizar la mortalidad patógena tras el proceso de esterilización. Si bien los parámetros mencionados no se pueden controlar directamente, una solución alternativa es controlar el tiempo de letalidad térmica (F0), que según estudios previos tiene una relación directa con la estabilización de las características mencionadas. El sistema propuesto está conformado por una etapa de detección de temperatura interna de enlatados y otra de la cavidad interna del horno. También cuenta con un controlador de flujo de vapor en la entrada del horno para la regulación térmica dentro del autoclave. Se implementó un algoritmo de control de temperatura sobre el controlador que toma como referencia el F0 para la estabilización de parámetros y eliminación de clostridium botulinum. Los resultados muestran que el sistema automático garantiza el control de la temperatura. Además, cumple con los estándares de tiempo de letalidad térmica para los enlatados de frijoles con una temperatura de trabajo de 121,1 ° C por 2.52 min.Acceso abierto
-
Diseño e implementación de un centro de fresado vertical CNC con 3 GDL semi industrial de bajo costo con capacidad de maquinado de metales no ferrosos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2022-10-21)La metalmecánica es una de las actividades económicas que ha estado en constante crecimiento en el Perú en estos últimos años. Esto ha ocasionado que las empresas de este rubro busquen obtener máquinas especializadas como fresadoras con sistemas de control numérico computarizado para poder mejorar sus procesos de manufactura y por ende su productividad. Sin embargo, muchas de estas máquinas de nivel industrial están fuera del alcance de las medianas y pequeñas empresas del rubro debido al elevado costo económico o por el tamaño de estas máquinas. Así que en muchos casos las empresas y talleres deciden comprar máquinas DIY que son de reducido tamaño y económicas. No obstante, estas CNCs no poseen el grado de precisión para poder realizar trabajos más complejos. Por ello, en este estudio se diseña e implementa un centro de fresado vertical CNC con tres grados de libertad semi industrial de bajo costo que es capaz de maquinar de metales no ferrosos. De esta manera, se logra mayor precisión, un menor costo de adquisición, trabajar en un rango más amplio de materiales y reducir el trabajo manual. El producto final es un centro de fresado CNC que pueda maquinar metales blandos como son el aluminio, cobre, etc. Asimismo, el diseño y fabricación de una estación de trabajo para la CNC que permita el fácil transporte de la máquina y el monitoreo del proceso de fabricación. Finalmente, el hardware y software son implementados conforme a estándares y buenas prácticas de mecánica, electricidad y electrónica.Acceso abierto
-
Desarrollo de un sistema mecatrónico de gripper neumático adaptable para encajonar, desencajonar y seleccionar botellas para el robot KUKA KR 60-3(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2022-07-15)En las últimas décadas, las plantas de embotellado desempeñan ineficaces subprocesos industriales, entre ellos: encajonado, desencajonado y selección; que están incluidos en el mantenimiento y transporte de botellas. Tales actividades son ejercidas por operarios durante extensos turnos laborales; así, induce atrasos en la modalidad conjunta de elaboración, vulnerabilidad en la preservación de las bebidas, predisposición a un aumento de fallos y precisamente, complicadas consecuencias sucesivas en el aspecto clínico del personal laboral. La automatización industrial unifica tecnologías de distintas índoles para contribuir y asegurar la solidez en múltiples modalidades. En búsqueda de perfeccionar abundantes tácticas de generación comercial, se aprovecha el uso de robots industriales; ahora bien, es una tarea sofisticada formular un dispositivo autosuficiente y modular a variadas alteraciones en múltiples escenarios. Si bien se dispone de actuadores que elevan objetos, muchos presentan desventajas, como la carencia de adaptabilidad respecto al manejo de los componentes. Por esa razón, se implementó un Gripper Neumático Adaptable en el Robot Industrial KUKA® KR 60-3; contando con distintivos multifuncionales para cargar y descargar hasta 12 botellas de dimensión pequeña o mediana; de forma simultánea y de manera eficiente y asegurada. Igualmente, el mecanismo automático es capaz de funcionar con distribuciones de cajas alternativas o diversos robots industriales, a través de sencillas variaciones de componentes. Con las capacidades del sistema mecatrónico, se minimizó en gran manera la duración de los subprocesos nombrados y se pretende incrementar el bienestar de los trabajadores.Acceso abierto
