Ingeniería Mecatrónica (Lic.)

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Diseño de un sistema automático para el proceso de embalaje de pallets
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-22) Torres Chung, Christian Renatto; Muñoz Salas, Karol
La mayoría de empresas nacionales ligadas al sector industrial y, por consiguiente, en todos los temas relacionados al mismo, elaboran diversos productos a raíz del requerimiento de sus clientes. Las empresas manufactureras, realizan amplios controles exhaustivos en la calidad de sus productos finales a través operaciones manuales o, por el contrario, a través de máquinas automatizadas. Sin embargo, existe un número de organizaciones las cuales no siempre cuentan con la capacidad de realizar grandes inversiones para la adquisición de modernas tecnologías, con el fin de optimizar sus procesos. Tal es el caso del proceso de embalaje de productos, mediante el uso de un tipo de plástico conocido como “Stretch-film”, a partir del cual se garantiza un adecuado proceso de despacho y comercialización de productos. Estos a su vez, están destinados a ser distribuidos en el mercado local o también a la exportación. Por esta razón, los procesos de empacado tienen una alta importancia en las industrias, pues de ello dependerá la satisfacción de sus clientes. Muchas veces, este proceso de embalaje se realiza de forma manual, debido a que las máquinas automáticas capaces de realizar este proceso presentan un alto costo. Sin embargo, al realizarse de este modo, se generan diversos inconvenientes, entre ellos: mayor uso del material de embalaje, mayor tiempo en la realización del proceso, la sustancial reducción de la tasa de empacado y diversos problemas de salud en los operarios debido a los movimientos inadecuados que realizan. Al tener implementado estos sistemas automáticos en las industrias, permitirá mitigar los problemas mencionados, además de garantizar una mayor calidad del proceso. En ese sentido, se presenta el diseño de un sistema que automatice el proceso de embalaje de pallets de productos; es decir, se desarrolla un equipo que sea capaz de detectar la altura del pallet que se desea embalar, se adecúe correctamente a la estructura del pallet y realice el trabajo, de modo que, las ventajas de la utilización de este tipo de máquinas sean aprovechadas. Uno de los objetivos, es reducir los costos por concepto de mano de obra externa, el cual varía según las tarifas establecidas por cada proveedor y oscila aproximadamente en el rango entre S/. 50 y S/. 100 por la jornada de cada persona encargada de realizar la tarea de embalaje. Además, este equipo disminuiría el tiempo de embalaje por pallet, cuyo valor deseable es de 2 minutos y, por otro lado, aumentaría el número de pallets embalados por hora, cuyo valor deseable es de 30 pallets/hora. Por lo tanto, existirán distintas mejoras en el proceso, ya que las velocidades de producción que presenten los distintos procesos industriales serán mayores y, por otro lado, es posible reducir los costos y tiempos de fabricación por estación de trabajo. El presente trabajo está distribuido en 5 capítulos e incluye la introducción presentada a lo largo del Capítulo I. En el Capítulo II, se abarcarán los antecedentes y requerimientos de este tipo de sistemas. En la primera sección, se presentan los antecedentes en base a la problemática analizada junto con la revisión de investigaciones académicas, prototipos y materias primas del estado del arte. Luego de ello se presentan una lista de requerimientos con la que debe contar el sistema. En el Capítulo III, será desarrollado el diseño conceptual, el cual será planteado en base a los requerimientos del sistema. En principio, se presentará el esquema de la estructura de funciones con el detalle de los bloques componentes del sistema y, además, se presentará la matriz morfológica, con la finalidad de obtener el concepto óptimo de solución para el sistema, mediante una evaluación técnico-económica. El Capítulo IV detallará el desarrollo del sistema mecatrónico. Se realizará el diseño mecánico donde se incluirán detalles relevantes del cálculo y selección de piezas, vistas de los planos y los correspondientes resultados de las simulaciones. Luego de ello se presentarán los diagramas electrónicos, y también los diagramas de flujo de la lógica seguida por el sistema. Finalmente, se seleccionarán los componentes correspondientes a todos los dominios, orientado a la futura fabricación y montaje del sistema. En el Capítulo V, se detallará el análisis del costo total del sistema, que en total ha sido estimado en aproximadamente $ 50,000.00 y finalmente, se presentarán algunas conclusiones y recomendaciones acerca de trabajos futuros que se pueden implementar, luego de haber desarrollado este trabajo.
Módulo didactico para el control de posición y temperatura en cilindros hidráulicos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-04) Villar Vargas, Oscar Javier; Muñoz Salas, Karol
El movimiento de objetos con gran tamaño o peso es una acción que se encuentra presente en la construcción, minería, industria maderera, trasbordadores espaciales, en la extracción de hidrocarburos, entre otros rubros. Esta acción no sería posible solo con fuerza humana, sino también con el apoyo de mecanismos hidráulicos. Los elementos principales de un mecanismo hidráulico son el pistón o actuador y el cilindro. El primero es quien se encarga de transmitir la fuerza proveniente de la presión ejercida dentro del cilindro hidráulico. Se representa el diseño de un módulo oleohidráulico de laboratorio que permita al usuario estudiar a la oeohidráulica a fin de buscar mayor eficiencia en los distintos procesos industriales. Como mayor durabilidad de los equipos, precisión, velocidad y seguridad. El sistema oleohidráulico consiste en un cilindro hidráulico cuyo pistón se encarga de desplazar una carga compuesta por pesas de metal hasta la posición ingresada por el usuario. Esta posición es verificada mediante un sensor de proximidad El sistema cuenta con dos tipos de sensores los cuales son los encargados de registrar datos en tiempo real. El recorrido del pistón se mide por medio de un sensor ultrasónico ubicado cerca del cilindro y en el mismo plano que el de la base del pistón. La temperatura se mide gracias a un sensor PT100 instalado dentro del tanque hidráulico en contacto directo con el aceite. El ensayo de laboratorio es automatizado y controlado por el software LABVIEW y por el microcontrolador ARDUINO UNO; ambos trabajan en conjunto. A través del software se pueden ingresar valores como el recorrido deseado y las constantes del control PID (Kp, Ki y Kd). El software gobernará el funcionamiento del ensayo haciendo que las electroválvulas hidráulicas de 24VDC se activen o desactiven. Así como también lo hará el intercambiador de calor si la temperatura en el tanque llega a los 80 grados Celsius con el fin de evitar cambios en la viscosidad, lo cual podría traer consigo problemas en el sistema. El costo aproximado del módulo oleohidráulico es de S/.12,000.00. Siendo los conceptos más elevados la adquisición de los componentes mecánicos y el diseño del sistema oleohidráulico.
Tostadora automática para granos de quinua mediante aire caliente
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-05) Lupaca Flores, Mario Alberto; Muñoz Salas, Karol
En los últimos años, las exportaciones de granos andinos se han incrementado, siendo la quinua el de mayor crecimiento [1]. Además, Perú es el primer exportador de quinua a nivel mundial desde el año 2014 (53.3% del volumen total) [2]. Ante tal demanda, el objetivo general del presente trabajo consiste en el diseño de una tostadora para 10 kg de granos de quinua por ciclo, mediante aire caliente. La ventaja radica en que los granos no están en contacto continuo con la superficie interna de la máquina y solo se necesita aire ambiental como fluido para alcanzar la temperatura de tostado. El aire caliente ingresa a la cámara de tostado y ocurre una fluidización continua de los granos debido a la corriente del fluido que mantiene a los granos suspendidos, este proceso se conoce como lecho fluidizado. Finalmente, luego del tueste, los granos son enfriados por un determinado tiempo. La metodología del diseño se basará en la norma VDI 2206 [3] de la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure) para sistemas de diseño mecatrónico, complementándose con la norma VDI 2221 [4] para el diseño de sistemas técnicos y productos.

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