Ingeniería Mecatrónica (Lic.)
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Item Diseño de un sistema mecatrónico para la automatización del proceso de empaquetado en cajas para la fabricación de suturas quirúrgicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-22) Canchis Alvarez, Sebastian Mauricio; Muñoz Salas, KarolEl incremento en la demanda nacional y regional en el rubro de insumos médicos es una constante de los últimos años. Esto se ha traducido en la necesidad de las empresas de buscar mejoras para incrementar la producción de productos médicos periódicamente y el caso peruano no es la excepción. Una alternativa, y tal vez la mejor, es la transformación digital de la mano de soluciones automatizadas para la industria. En ese sentido, el presente trabajo busca desarrollar una solución de automatización capaz de satisfacer las necesidades de una empresa peruana dedicada a la producción de insumos médicos y especialmente, suturas quirúrgicas. En el primer capítulo se aborda esta problemática planteada así como los objetivos y la metodología para proponer una solución. En el segundo capítulo se detalla una revisión del estado de arte para identificar alternativas académicas, comerciales y patentes existentes para la propuesta solución; además de un marco teórico relacionado a la industria de suturas quirúrgicas. Además, se identifican los requisitos de usuario y de proyecto para limitar esta investigación. En el tercer capítulo, se identifican las funciones del sistema y alternativas de solución utilizando las herramientas de acuerdo la metodología, las cuales son posteriormente evaluadas las para definir el diseño conceptual. Finalmente, en el cuarto y quinto capítulo, se explica el diseño integrado de la solución conceptual mediante planos mecánicos, electrónicos, eléctricos y de control, abarcando así los dominios del sistema mecatrónico descrito mediante la metodología seleccionada, presentado así a la solución integrada para la problemática planteada.Item Diseño de un sistema de impresión de troquelados para suturas quirúrgicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-04-20) Quiroz Rodriguez, Rafael Angel; Muñoz Salas, KarolLa manufactura de suturas quirúrgicas en el país es una actividad creciente y requiere de mano de obra para desarrollarla, sin embargo, al ser productos estériles es necesario contar con equipos que usuarios puedan operar de manera que no entren en contacto con el producto. Así es como la actividad de imprimir sobre los empaques requiere el diseño de un dispositivo que permita trabajar con formas irregulares y de forma continua. Debido a esta necesidad, el objetivo de este proyecto era diseñar una impresora con la capacidad de imprimir sobre un grupo de cartulinas de formato no rectangular, conocidas como troquelados. La adaptabilidad del diseño permite configurar los soportes si se desea cambiar de forma o tamaño de troquel. Y usando el principio de impresión por termotransferencia alcanzar velocidades constantes de impresión de 10 mm/s. La metodología en la que se basó el desarrollo de este documento es el indicado por la norma alemana VDI 2206 y presentada por la Asociación de Ingeniero Alemanes, donde se plantea el desarrollo de productos mecatrónicos en diversas etapas (Gausemeier, 2002). El trabajo se dividió en tres partes principales: la definición del problema y sus antecedentes, el diseño conceptual y un diseño integral del sistema. Siendo el ultimo donde se ha desarrollado un sistema mecatrónico para la impresión de troquelados de suturas, con la particularidad de permitir la impresión en blanco y negro sobre troquelados de diversas formas a una velocidad de aproximada de 4 troquelados por minuto. Con este sistema se ha reducido el costo de impresión y tiempo en el proceso de codificado de las suturas quirúrgicas, además de minimizar la probabilidad de contaminación de los empaques al reducir el contacto humano. Con lo cual se sugiere la implementación del prototipo en planta para analizar la viabilidad del proyecto y las posibles recomendaciones y mejoras para futuras investigaciones.Item Diseño de un sistema automático para la carga y descarga de conectores hidráulicos en un baño de cincado electrolítico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-04) Ulloque Badaracco, Rodrigo Renatto; Muñoz Salas, KarolEn la actualidad, la mayor parte de las pymes que brindan servicios de cincado electrolítico en el Perú tienen un proceso manual y artesanal, en el que se depende directamente de los operarios para llevarlos a cabo. Esto trae como consecuencia la aparición de cuellos de botella durante el proceso, errores en el producto final, y accidentes laborales de los operarios producto de la fatiga, esfuerzo físico o exposición al líquido electrolítico de zinc, el cual es altamente peligroso. Por otro lado, conforme la industrialización y las aplicaciones de la hidráulica en nuestro país aumentan, la demanda de conectores hidráulicos con recubrimiento de zinc crece y se requieren procesos que optimicen el proceso de cincado electrolítico de estos, de tal manera que se pueda cumplir con los requerimientos de los clientes. Bajo este contexto, el tema de la presente tesis plantea el diseño de una máquina automatizada para la carga y descarga de conectores hidráulicos en un baño de zinc electrolítico, con la finalidad de recubrirlos con una capa de zinc sin depender de un operario para esta tarea. Este trabajo describe a detalle el sistema mecánico y electrónico de la máquina propuesta y los pasos previos que se siguieron para poder obtenerlos, cumpliendo con la metodología alemana VDI 2225. El diseño brinda una solución a la problemática presentada; además tiene la estructura y componentes mecánicos y electrónicos necesarios para permitir al operario la carga, descarga y sumergimiento de conectores hidráulicos en el líquido de zinc, así como el control del peso deseado de conectores a cincar, de la temperatura deseada del líquido electrolítico y del tiempo deseado de cincado. Para validar este diseño, se realizan cálculos mecánicos y electrónicos para poder seleccionar diversos componentes de acuerdo a sus respectivas hojas de datos, además de ciertas simulaciones por elementos finitos para realizar análisis de fallas. Adicionalmente, se estima un presupuesto total para la fabricación de un primer prototipo, considerando cotizaciones de proveedores y distintos gastos. Los resultados obtenidos son satisfactorios, concluyendo que se obtiene el diseño de un sistema que permite recubrir conectores hidráulicos con una capa de zinc de manera automática.Item 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, KarolLa 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.Item 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, KarolEl 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.Item Tostadora automática para granos de quinua mediante aire caliente(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-03-05) Lupaca Flores, Mario Alberto; Muñoz Salas, KarolEn 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.