Ingeniería Mecánica (Lic.)
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Item Construcción de superestructura del puente Alto Molino y análisis de falla en componentes mecánicos de maquinaria pesada(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-30) Quillos Solórzano, Gabriela Zulema; Yépez Castillo, HerbertEl presente informe se elaboró en base a la experiencia profesional del autor, quien se desempeñó como supervisor de construcciones metálicas en la empresa Servicios Industriales de la Marina S.A. (SIMA S.A.) por 2 años y analista de fallas en la empresa Ferreyros S.A. por 1 año. En ese sentido, el informe describe dos actividades estrechamente vinculadas al quehacer del ingeniero mecánico: la construcción de la superestructura del puente Alto Molino y el análisis de integridad de componentes mecánicos de maquinaria pesada. En primer lugar, se describen las etapas de fabricación de la superestructura del puente Alto Molino de 150 m de luz que pertenece al proyecto Puentes Arequipa. Se hace énfasis en los procesos de habilitado de planchas, armado, soldadura y pintura. En segundo lugar, se describe la metodología para determinar la causa probable de falla de un componente de maquinaria pesada. Para lo cual, se muestra los principales aspectos de recolección de evidencias y el proceso de evaluación para el planteamiento de acciones correctivas. Adicionalmente, se expone dos casos de análisis de falla empleando la metodología desarrollada y se presenta evidencias, evaluaciones y conclusiones. Los resultados del análisis son insumos esenciales para el plan correctivo y preventivo de componentes en estudio.Item Desarrollo de un aplicativo para determinar los parámetros de exposición radiográfica de un generador de rayos X con capacidad de hasta 300kV(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-24) Torres Peralta, César Eduardo; Hurtado Espejo, César EduardoEl deterioro por tiempo de uso de un equipo generador de rayos X requiere de la actualización de sus diagramas de exposición para mantener la eficiencia en los tiempos de ensayo. Este estudio tuvo como finalidad el desarrollo de un aplicativo para determinar el tiempo de exposición radiográfica a través de la obtención de un diagrama de exposición actualizado para acero ASTM-36 empleando un equipo generador de rayos X de hasta 300kV con un desgaste considerable debido a su uso prolongado, así como un diagrama de exposición de aluminio derivado del diagrama de acero. El desarrollo de las curvas de exposición para acero se realizó mediante una metodología experimental y para ello se contó con tres patrones tipo cuña escalonada con espesores entre 1 a 80 mm en total, así como películas AGFA STRUCTURIX D7 para el revelado. Las curvas preliminares de densidad-espesor y densidad-tensión se obtuvieron mediante la proyección de rayos X a exposiciones de 5, 10, 15, 20, 30 y 50 mA.min a diferentes espesores de las cuñas patrón, con una variación de voltaje entre 100 a 300kV con aumentos de 20 kV. El diagrama de exposición fue obtenido seleccionando los valores útiles de las curvas preliminares para obtener curvas a una densidad de 2.5. Tras esto, se procedió con la aplicación de factores de corrección para obtener el diagrama de exposición del aluminio a 100, 150 y 220 kV. En adición, se detallan los factores de corrección para la variación de FFD y tipo de película. Con el diagrama de exposición de acero y aluminio se desarrolló un aplicativo para el cálculo del tiempo de exposición. y se realizó la validación de mediante ensayos experimentales. El aplicativo permite el ingreso de material, voltaje, espesor de material, FFD y tipo de película para obtener el tiempo de exposición, lo que otorga al usuario mayor versatilidad y precisión en sus ensayos.Item Diseño de una picadora de plástico reciclado con capacidad de 25 kg/h(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-16) Ortiz Sáenz, Andrés Eduardo; Acosta Sullcahuamán, Julio ArnaldoDado que una gran parte del volumen total de residuos sólidos en el Perú proviene del constante uso de plásticos, se vienen realizando grandes esfuerzos para mejorar el reciclaje de estos y así poder reducir la contaminación ambiental. El proceso de reciclado de plásticos consta principalmente de las siguientes etapas: acopio y selección, picado, lavado, secado y embolsado; dando como resultado las hojuelas de plástico. El reciclado adecuado de los plásticos post-consumo suministrará la materia prima para la fabricación de otros productos como las fibras y cabos, láminas, láminas para termoformado, así como materiales compuestos de plástico y madera, entre otros. Así mismo, con el fomento de la industria del reciclaje de los plásticos de post-consumo local, no solo se otorgará valor agregado al material reciclado, sino también se generará empleo, beneficios sociales, educativos, ambientales, energéticos y económicos. En esta perspectiva, con este trabajo se pretende contribuir con la implementación de uno de los equipos necesarios para el picado de los productos de plástico reciclados. El objetivo del presente trabajo es diseñar una máquina picadora de botellas de plástico recicladas, de 25 kg/h de capacidad, para producir hojuelas o escamas de tamaño reducido aptas para someterlas a procesos de fabricación de nuevos productos. El diseño de la máquina picadora se realizó según la metodología recomendada por la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure, VDI 2221). Inicialmente, se identificaron los requerimientos técnicos: lista de exigencias y parámetros de diseño. Luego de proponer los conceptos de solución se realizó la evaluación técnico-económica de los mismos y se seleccionó el proyecto óptimo. A continuación, se realizó el dimensionamiento, los cálculos y la selección de componentes del sistema. Finalmente, se elaboraron los planos de diseño detallados y se estimaron los costos de fabricación, asegurando que la máquina picadora de plástico sea eficiente y viable para su fabricación, montaje y operación en el Perú. Se ha diseñado una máquina picadora de plásticos reciclados con una capacidad de 25 kg/h, que produce hojuelas de 10 mm y opera con una potencia de 5 HP a 300 RPM. El diseño cumple con los principios ergonómicos y asegura que el material triturado sea adecuado para su reutilización en la fabricación de nuevos productos, fomentando la sostenibilidad y una economía circular en la industria.Item Fabricación y caracterización de bionanocompuestos a partir de Nostoc Commune(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-15) Cornejo Tafur, William Gianfranco; Torres García, Fernando GilbertoEl constante uso de polímeros comerciales derivados de petróleo en la industria ha traído a discusión problemas que estos pueden generar en el medio ambiente como su tardía degradación. A raíz de esto, los bioplásticos hechos de biopolímeros y materiales naturales han surgido como una alternativa al uso de plásticos comerciales. Por esta razón, en la presente tesis se desarrolla la fabricación y caracterización de un nuevo bionanocompuesto hecho a partir de Nostoc commune, una cianobacteria común que crece en la sierra andina de Perú, y nanorefuerzos de montmorillonita (MMT), una nanoarcilla. A través de un método de extracción sistemático se obtuvo los exopolisacáridos de N. commune con una eficiencia similar a otros métodos de extracción revisados en la literatura. Posteriormente, diferentes cantidades de MMT (0, 1, 2, 5 y 7 wt%) se agregaron para la fabricación de films del bionanocompuesto de N. commune con MMT. Las caracterizaciones fisicoquímicas mediante FTIR permitió conocer la presencia de grupos hidroxilos, polifenoles, carboxilos, hidrocarbonos y unidades de glucosa típicos de los exopolisacáridos. Además, se identificó un aumento de grupos OH al aumentar las cantidades de MMT. Las caracterizaciones térmicas de TGA demostraron que existe una mejor estabilidad térmica para los films de NC/MMT 5% y 7% cuando la pérdida de peso es de 50% al tener temperaturas de degradación de hasta 90ºC más respecto al film base. Por otra parte, el DSC realizado mostró que los picos endotérmicos asociados a la perdida de humedad no son afectados por la presencia de MMT. La caracterización morfológica demostró que agregar MMT al biopolímero hace que pierda su uniformidad debido al aumento de rugosidad en su superficie. Las caracterizaciones mecánicas demostraron que los films con MMT presentaron mejores propiedades mecánicas, siendo los films de NC/MMT 5 wt% los que tuvieron los valores más altos de módulo elástico y resistencia (20.02 MPa y 2.24 MPa, respectivamente). Es decir, un aumento de 20.02% y 50.33% de estas propiedades respecto al film base. Los resultados encontrados en el presente trabajo sugieren que estos nuevos bionanocompuestos a partir de N. commune puede servir como un material prometedor con potenciales aplicaciones biomédicas como recubrimientos o membranas.Item Sistema de ventilación para estacionamiento subterráneo de cinco niveles con extensión de 6850 m2(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-15) Herrera Prado, Jorge Javier; Barrantes Peña, Enrique JoséEsta tesis se centra en el diseño de un sistema de ventilación para un estacionamiento subterráneo de cinco niveles, que abarca una superficie de 6850 m², ubicado en un edificio comercial en San Isidro. El sistema de ventilación incluye dos sistemas de extracción equilibrados. El primero tiene como objetivo mantener la concentración de monóxido de carbono en los sótanos por debajo de 35 partes por millón. El segundo se encarga de la extracción de humos en caso de incendio, asegurando así rutas de evacuación seguras. El sistema, tiene como principio la ventilación mixta, el cual presenta equipos electromecánicos de inyección y extracción. Los caudales son calculados según el método recomendado por ASHRAE, la norma UNE-23585 y se muestran en el capítulo dos de la presente tesis. Los equipos de inyección tienen un caudal de 4.72 m3/s, el caudal de extracción de humos es de 17.46 m3/s y el caudal de extracción de monóxido es de 9.77, 6.66, 6.88 y 7.60 m3/s por sótano respectivamente. Las dimensiones de los ductos se determinaron considerando la caída de presión por longitud (0.816 Pa/m o 0.1 in. WC/100 ft) y manteniendo la velocidad del aire por debajo del límite recomendado por expertos (1.52-2.03 m/s o 300-400 fpm). Con el cálculo del caudal y la caída de presión, se seleccionó los equipos de ventilación del proyecto. Para la inyección de aire se seleccionó 12 equipos axiales, para la extracción de monóxido y humos se seleccionó 2 equipos de flujo mixto. Para el traslado del aire contaminado hacia la mampostería de extracción de monóxido se seleccionó 39 equipos Jet Fans centrífugos. El diseño del sistema eléctrico se basó en el código nacional de electricidad del Perú, lo que permitió determinar las dimensiones de los conductos NH80, tuberías EMT y dispositivos eléctricos, entre otros, los cuales se detallan en el capítulo 2 de esta tesis. Finalmente, en el capítulo 3 se expone el presupuesto del proyecto, que incluye el cálculo de los equipos necesarios para la implementación del sistema de ventilación, así como los costos de ingeniería, materiales e instalación. El costo total del proyecto se estima en 292,565 dólares, incluyendo el I.G.V.Item Diseño de un transportador industrial de bolas de acero con capacidad de 24.5 tn/hr(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-15) Bocangel Pabon, Kevin Ricardo; Alencastre Miranda, Jorge HernánLos transportadores industriales generalmente tienen un empleo masivo en la industria desde hace más de 200 años, dichos mecanismos parten de la necesidad de la transportación continua, la facilidad para la selección y el almacenamiento del producto. En el caso específico de la industria de producción de bolas de acero conformadas, los transportadores industriales más empleados son del tipo cinta y de cangilones. Sin embargo, estos transportadores tienen la desventaja de poseer elevado costo de fabricación y difícil mantenimiento, además de presentar problemas de operatividad que repercuten en paradas no programadas. Por ello, el presente trabajo de tesis tiene por objetivo el diseño de un transportador industrial de bolas de acero de bajo costo de fabricación y que subsane de forma técnica los problemas de operación más frecuentes en este tipo de equipos. El transportador industrial tiene una capacidad de procesamiento de 24.5 toneladas por hora de acero conformado para garantizar la productividad en línea y es accionada por un motor eléctrico de una potencia de 5hp operando a una velocidad de 14 rpm. Además, para viabilidad de fabricación, construcción y montaje el transportador tiene un peso de 2043.85 kg, cuyas dimensiones generales son: longitud de 4.572m, una altura de 2.788m, ancho de 1.428m y una inclinación de 22 grados. Finalmente, el costo de diseño y fabricación del transportador es de 92325.49 soles para cumplir con los requerimientos de producción de la industria metalúrgica minera. Adicionalmente para cumplir con el objetivo, se emplea la metodología del diseño según la norma VDI 2221 y se realiza análisis de esfuerzos, cálculos de potencia, selección de componentes y planos de fabricación.Item Diseño de una máquina de carga y descarga de bolsas de cemento para lugares de limitada área de almacenamiento(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-14) Vargas Guerra, Herbert Ysai; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínEste trabajo es el resultado de una iniciativa personal, motivada por mi experiencia en la industria ferretera y, en particular, en la venta de materiales de construcción. En un entorno marcado por la alta informalidad, especialmente en la edificación de viviendas y la comercialización de productos esenciales como el cemento y los aceros, surgió la necesidad de desarrollar una máquina, conforme a la normativa VDI 2221, cuyo objetivo principal es mejorar el traslado de bolsas de cemento de manera ergonómica y eficiente. Para abordar este desafío, en la primera fase del proyecto se realizó un análisis exhaustivo del estado de la tecnología y de las prácticas actuales en la manipulación de estos productos. Luego se analizó los posibles conceptos solución para obtener, finalmente, el proyecto preliminar óptimo. Se optó por un sistema de sujeción basado en el principio de Venturi, con un nivel de vacío por debajo del 60 %, siguiendo las recomendaciones de los fabricantes, con la finalidad de evitar costos adicionales asociados al consumo energético. Además, se incorporó un winche eléctrico de 1.5 caballos de fuerza seleccionado para gestionar la elevación de la carga. Finalmente, con el objetivo de lograr un diseño óptimo y validar su eficacia, se desarrolló un producto mínimo viable (MVP) a escala 1:10. Este prototipo permitió la medición de parámetros como la presión de vacío y la presión de trabajo, así como la realización de pruebas de control básicas en un motor de corriente continua, el cual incluyó reductores fabricados mediante impresión 3D. Además, se desarrollaron moldes y modelos para la fabricación de ventosas de vacío utilizando elastómeros como silicona y poliuretano, en diversos tamaños y niveles de dureza. Es importante destacar que este proceso de mejora continua tiene el potencial de reducir los costos de manufactura mediante el uso de fabricación aditiva. Asimismo, permite visualizar el proceso y proponer futuras mejoras para lograr un diseño ergonómico y eficaz para el usuario.Item Diseño de un módulo educativo de un Molino SAG para el estudio de los mecanismos de molienda(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-26) Pérez Castillo, Kevin Giancarlo; Alencastre Miranda, Jorge HernánEsta investigación tiene como objetivo diseñar un módulo educativo de un molino SAG que permita observar y modificar los parámetros de operación para estudiar cualitativamente los mecanismos de molienda. El desarrollo de este módulo responde a la necesidad de mejorar la enseñanza de los procesos de conminución en los molinos SAG, un área crucial en la industria minera. El proyecto sigue la metodología de diseño VDI 2221, la cual abarca desde la recopilación de información sobre el estado del arte de los molinos hasta la elaboración de planos de fabricación. Se establecen requisitos claros para el diseño, se evalúan diversas alternativas de solución y se desarrolla la ingeniería de detalle que incluye simulaciones en 3D y análisis mediante el método de elementos finitos. Los resultados incluyen un diseño que permite la interacción con los parámetros operativos del molino, proporcionando una herramienta educativa útil tanto para la comprensión teórica como para la validación práctica de los cálculos. Además, el módulo ofrece la posibilidad de realizar experimentos que mejoran la eficiencia de los procesos de molienda al permitir la observación directa de los mecanismos involucrados. En conclusión, el módulo propuesto cumple con los objetivos planteados, facilita una mejor comprensión de los mecanismos de molienda y abre nuevas vías para futuras investigaciones en el ámbito de la minería.Item Diseño de una órtesis que compense las vibraciones del conjunto muñeca-mano en pacientes con Parkinson(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-13) Aquise Leiva, Christian Noel Jr.; Elías Giordano, Dante ÁngelLa Enfermedad de Parkinson, caracterizada por síntomas como temblores disruptivos en muñecas y manos, representa un significativo desafío clínico. En respuesta a la falta de dispositivos ortopédicos especializados en Perú, se desarrolló una órtesis destinada a mejorar la autonomía y calidad de vida de los pacientes. Este dispositivo se distingue por su diseño accesible y su costo inferior al de las alternativas disponibles en el mercado, alineándose con la normativa alemana VDI 2221. La fase inicial del proyecto implicó un análisis detallado de los temblores musculares y de las tecnologías previas, resultando en una órtesis que fusiona un sistema de sujeción ajustable, una muñequera y un mecanismo de amortiguación económico para optimizar la comodidad del usuario. El estudio introduce un dispositivo innovador para tratar la enfermedad de Parkinson: un disipador de vibraciones de 2 grados de libertad que reduce de manera significativa los temblores en la mano. Este avance tecnológico funciona sincronizándose con las frecuencias específicas del temblor (4.5 Hz y 5.5 Hz), mejorando la precisión y el control de la mano en las actividades cotidianas. Adicionalmente, se realizó una estimación de costos que abarcó desde el diseño inicial hasta la fabricación del dispositivo, subrayando la importancia de la impresión 3D para una fabricación eficiente y personalizada. Este enfoque no solo redujo los costos, aumentando la probabilidad de contar con un dispositivo accesible, sino que también demostró la factibilidad de ofrecer soluciones ortopédicas innovadoras. De acuerdo con lo desarrollado, los costos de diseño y de fabricación son aproximadamente S/. 8,500.00 y S/. 800.00, respectivamente. El dispositivo, de tamaño compacto (62x96 mm) y peso ligero (menos de 500 g), ofrece una solución personalizada a los pacientes con Parkinson, representando una nueva alternativa para mejorar la calidad de vida de las personas que viven con la enfermedad.Item Diseño de una máquina enfardadora semiautomática de avena forrajera para pequeños productores del Perú con capacidad de 30 pacas por hora(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-07) Condezo Rios, Melani Isabella; Alencastre Miranda, Jorge HernánEl objetivo principal de esta tesis es proporcionar a los productores ganaderos una solución para enfrentar la escasez de alimento en la región Suni. La máquina enfardadora semiautomática de avena forrajera diseñada permite compactar la avena de forma automática para su almacenamiento y posterior uso como alimento para el ganado. Aunque los procesos de suministro y amarrado de la paca se realizan manualmente, la compactación automatizada agiliza el proceso y facilita la conservación del forraje. El diseño de la máquina se ha concebido considerando las necesidades y las circunstancias específicas de los productores de pequeña y mediana escala, con el objetivo de proporcionar una solución eficaz y económica que contribuya a mejorar la ganadería en la región. En el diseño de esta máquina se toma en cuenta que este tipo de enfardadora necesita dos operarios: uno para suministrar avena y otro para realizar el amarrado de la paca. La máquina enfardadora ocupa un espacio específico de 3.64 m de largo por 0.9 m de ancho y 1.8 m de alto. La avena forrajera ingresará por el embudo ubicado sobre la cámara compactadora para ser compactada con una fuerza igual a 1215 N por una plancha reforzada. La máquina cuenta con un motor gasolinero para suministrar energía mecánica, el cual posee una potencia de 7.5 HP y 1800 rpm. Este motor accionará una transmisión por faja y por engranajes hasta un mecanismo de biela manivela para el empuje y retroceso de la plancha compactadora. Este trabajo se fundamenta en la metodología VDI 2221, que abarca desde la planificación de las ideas iniciales hasta la elaboración del proyecto definitivo. En el primer capítulo, se describe las propiedades de la avena forrajera, se investiga sobre la producción del ese cereal en el Perú, sus propiedades y el valor nutritivo que posee. El segundo capítulo, comprende el estado del arte, la lista de exigencias, conceptos de soluciones y la selección del proyecto definitivo. El tercer capítulo contiene los cálculos y la selección de cada componente de la máquina enfardadora. Por último, el cuarto capítulo presenta los planos y se lleva a cabo un minucioso examen económico en relación con la producción de la máquina.