Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Sistema de monitoreo para un resucitador infantil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-09-14) Valenzuela Hermoza, Fernando; Dávalos Pinto, José AmadeoEl sistema de monitoreo implementado para un resucitador infantil es parte del proyecto Resucitador de Fácil Uso, denominado ETUR (Easy To Use Resucitator), que se encuentra en desarrollo en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) por el Grupo de Investigación y Desarrollo de Equipos Médicos y Sistemas (GIDEMS). Mediante el desarrollo de este sistema se busca reducir el índice de lesiones pulmonares asociados a la aplicación de la ventilación mecánica usando el resucitador infantil, ya que este dispositivo inyecta una cantidad descontrolada de flujo de aire debido a que no posee la capacidad de dosificar el volumen y la presión del trabajo respiratorio aplicado al paciente. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo principal el diseño e implementación del sistema de monitoreo de parámetros ventilatorios, los cuales podrán ser visualizados en una interfaz de usuario en tiempo real. Para desarrollar el sistema mencionado, primero se estudió el proceso de respiración natural y se analizó los conceptos básicos referentes a la ventilación mecánica y los equipos comerciales usados en este tratamiento. Luego se planteó una propuesta de diseño a través del diagrama de bloques y se seleccionó los componentes adecuados según los requerimientos de diseño planteados. Por último se comprobó mediante ensayos que el sistema alcanzó una desviación máxima de 2.0% con respecto a los parámetros sensados. Este sistema realiza las mediciones de la presión y el volumen del flujo gaseoso generado por la práctica ventilatoria aplicada con el resucitador manual infantil, en el rango de 0 – 40 cmH2O para presión y 0 – 300 ml para volumen. Finalmente, el equipo desarrollado fue probado en un entorno de tratamiento ventilatorio real mediante un ensayo preclínico realizado con un cerdo sedado en el Instituto Nacional del Niño - Sede San Borja.Item Diseño de un guante electrónico para el mapeo y reconocimiento de gestos utilizando redes neuronales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-02) Dulanto Ramos, Luis Enrique; Jiménez Motte, Fernando; Dávalos Pinto, José AmadeoLa presente tesis tiene como objetivo diseñar un sistema de reconocimiento de gestos manuales que traduzca gestos a necesidades básicas de la persona, con el fin de ayudar a personas de la tercera edad que padecen problemas del habla. Dicho sistema de reconocimiento de gestos es aplicado en un guante electrónico que extrae señales de la mano. Para el desarrollo de la tesis, se hace uso de dos ejes de modelamiento: modelamiento directo y modelamiento inverso. Primero, se modela por análisis paramétrico (modelamiento directo) a una mano antropomórfica que responde a los movimientos del guante electrónico; luego, se aplica identificación de sistemas por red neuronal mediante algoritmos de retropropagación a los modelos obtenidos por análisis paramétrico, con el fin de utilizar estos modelos basados en redes neuronales en el sistema de reconocimiento de gestos. Este segundo paso es el modelamiento inverso y la razón de su aplicación se fundamenta en el hecho de que se desea obtener un sistema que posea tolerancia a fallas, la cual es una propiedad de las redes neuronales. Finalmente, se diseña un núcleo de reconocimiento de gestos, el cual reconoce patrones en la data resultante de las redes neuronales. Dicho núcleo de reconocimiento de gestos es también una red neuronal y, a diferencia de otros tipos de sistemas de reconocimiento de patrones, tiene la capacidad de aprender a partir de data experimental y generar soluciones en base a lo aprendido. Los resultados obtenidos en la culminación del proyecto son que ante la presencia de ruido aditivo blanco gaussiano, el sistema alcanza un índice de reconocimiento de 99.98% cuando las condiciones son ideales (a una relación señal a ruido de 30 dB); manteniéndose por sobre 99% cuando la relación señal a ruido es mayor a 18.88 dB; por otro lado, si la relación señal a ruido en las entradas del sistema es igual a 13.67 dB, el sistema es capaz de reconocer gestos con una efectividad de 90%. Así mismo, se demuestra que el sistema es tolerante a fallas y a circunstancias no previstas en el diseño, manteniendo su porcentaje de reconocimiento por sobre 90% en condiciones ideales ante estas adversidades.Item Desarrollo de una librería neuronal en control builder 5.1 para controlar el nivel de mineral al interior de un molino de bolas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-27) Sotelo Cabrera, Giancarlo Stefano; Dávalos Pinto, José AmadeoLos equipos utilizados en la molienda de minerales son los molinos de bolas, encargados de realizar la conminución del mineral. Estos equipos desarrollan elevado consumo de energía a una baja eficiencia de operación. Una de las razones de la baja eficiencia se debe a la dificultad existente para identificar el nivel de carga en el molino. Por ejemplo, al incrementar el nivel de carga al nivel óptimo, los espacios existentes entre las bolas de acero se rellenan con mineral, generando un incremento en el ratio de conminución. Por otro lado, podría pensarse que superar el nivel de carga óptimo incrementa el ratio de conminución. Sin embargo, solo satura el molino y disminuye aún más la eficiencia del proceso. Estos son algunos ejemplos que indican la importancia de conocer el nivel de carga durante la operación. El nivel de carga marca la pauta de una operación óptima y permite incrementar la eficiencia del proceso de molienda. El objetivo de la tesis fue desarrollar un sistema de control neuronal capaz de determinar el nivel de carga instantáneo del molino en base a la experiencia del operador de sala de control y mediciones de variables ampliamente conocidas en la operación de molinos: Presión, Velocidad, Impactos y Tonelaje. La principal ventaja del sistema de control desarrollado es la medición en tiempo real de una variable que no es posible determinar directamente con algún sistema de instrumentación en campo. Adicionalmente, si el molino está operando fuera del nivel óptimo de carga, el sistema de control proporciona las acciones típicas correctivas. El sistema de control neuronal fue desarrollado en las plataformas Control Builder 5.1 y System800xA (Sistema de Control Distribuido) del fabricante ABB. Las señales de campo se integraron al sistema a través de “Cableado Duro” (4…20mA) y “Modbus TCP”. Asimismo, se utilizó el algoritmo neuronal supervisado “Retropropagación” a fin de entrenar la red neuronal. Finalmente, se realizaron pruebas al sistema de control y se obtuvo el nivel de carga del molino con un error máximo de 4.22%.Item Diseño e implementación de un simulador de sensores para fines de entrenamiento de personal técnico mecánico en maquinaria Caterpillar(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-20) Romero Garrido, Nydia Sonia; Dávalos Pinto, José AmadeoHoy en día, la industria de maquinaria pesada ha desarrollado una mejora en la tecnología de sus motores; antes se tenía motores con accionamiento solo mecánico pero las diversas normas sobre el cuidado del medio ambiente y el uso efectivo de los combustibles han obligado a empresas como Caterpillar a desarrollar motores con controles electrónicos que permitan cumplir con tales normas. En tal sentido, se requiere capacitar al personal técnico mecánico en electrónica básica, lectura de planos electrónicos; entre otros, para luego brindar el servicio de mantenimiento a la maquinaria pesada. El objetivo del trabajo de tesis es el diseño e implementación de un sistema simulador de sensores para fines de entrenamiento de personal técnico mecánico. El método desarrollado para implementar el sistema consiste en un estudio sobre el funcionamiento de los sensores del sistema electrónico, el desarrollo de circuitos de acondicionamiento de señales, la selección del microcontrolador, la elaboración de un programa de aplicación para la interface y comunicación. El resultado más saltante es la simulación de las señales de los sensores con potenciómetros; las cuales se grafican en una interfaz desarrollada con el software Visual Basic donde se pueden visualizar los códigos de falla, en caso los hubiera. Teniendo en cuenta los resultados alcanzados, se concluye que este sistema es una herramienta didáctica que posibilita a los técnicos mecánicos entender el funcionamiento de los sensores y como la variación de sus señales generan códigos de falla que afectan el rendimiento de los motores electrónicos Caterpillar.Item Diseño e implementación de un actuador electrónico para regular la potencia eléctrica AC hasta 2000 W(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-07-08) Hinostroza Noreña, Pedro Martín; Dávalos Pinto, José AmadeoLa poca disponibilidad en el mercado nacional, alto costo y sobredimensionamiento de actuadores electrónicos para el control de temperatura en hornos eléctricos, conlleva a plantear el diseño e implementación de un sistema que se desempeñe de manera eficiente bajo las mismas condiciones de operación. . El objetivo es de diseñar e implementar un actuador electrónico para regular la potencia eléctrica AC hasta 2000 W. El método seguido considera, primero investigar sobre los actuadores electrónicos para control de temperatura disponibles en el mercado, estudiar la tecnología y tendencias sobre regulación de potencia. Luego se identifica los requisitos para el diseño del sistema. Se plantea una posible solución, con la posterior selección de componentes y simulaciones para corroborar la funcionalidad y eficiencia del diseño. Finalmente, se realizara la implementación del circuito, realizando mediciones con un multímetro, un osciloscopio y un vatímetro; de esta forma se corrobora el diseño y simulaciones realizadas previamente. Los resultados demuestran el correcto funcionamiento del sistema, logrando dosificar la potencia AC hacia una carga resistiva de manera proporcional a una señal de control. Se concluye que la propuesta presentada en este trabajo de tesis cumple con la funcionalidad y requisitos de un actuador electrónico de 2000W orientado al control de temperatura en hornos eléctricos.Item Diseño de un sistema de automatización de una planta de lavado de zanahoria de 10 t/h(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-03-01) Requena Torpoco, José Martín; Dávalos Pinto, José AmadeoLa zanahoria es una de las hortalizas de mayor demanda y su lavado es una de las etapas más importantes para su posterior comercialización. En la presente tesis, se realizó el diseño de un sistema de automatización de una Planta de lavado de zanahoria de 10 t/h, empleando un sistema electroneumático y un sistema de control con PLC, que permita tener un control y funcionamiento automático para el sistema de lavado de las zanahorias, el cual incluye los procesos de: Remojo, lavado y direccionamiento a la zona de tendal. El diseño del sistema de automatización consta de un sistema electroneumático para el accionamiento (apertura y cerrado) de las compuertas que se realiza en los procesos; diseño del sistema de control con PLC el cual procesará la información proveniente de los sensores y según la lógica programada en lenguaje ladder controle los procesos del sistema de lavado gobernando el funcionamiento de los actuadores; la selección de sensores, actuadores y controlador. Finalmente el diseño de un interfaz de usuario empleando un panel de operador el cual permitirá monitorear el estado de la Planta. Se realizaron simulaciones para el sistema electroneúmatico a fin de comprobar el accionamiento de las compuertas. Asimismo se simuló el sistema de control en PLC para verificar el funcionamiento automático y secuencial de la Planta.Item Diseño del control de la temperatura del portasustrato de una cámara de alto vacío para elaborar películas semiconductoras delgadas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-11-06) Calderón Chavarri, Jesús Alan; Dávalos Pinto, José AmadeoEste trabajo de tesis muestra el diseño del control de temperatura del portasustrato de la cámara de alto vacío del Laboratorio de Ciencia de los Materiales de la Sección Física de la PUCP. Para estudiar las propiedades físicas, químicas y ópticas de las películas semiconductoras delgadas elaboradas dentro de la cámara, los investigadores retiran las películas a un horno externo fuera de la cámara; sometiéndolas a altas temperaturas. Por ello es un requerimiento realizar el control de temperatura del portasustrato, el cual sostiene al sustrato donde se depositan las películas semiconductoras, dentro de la cámara de alto vacío. Por tal necesidad se diseñó el control de temperatura del portasustrato, para lo cual se realizaron pruebas en una placa térmica que transfiere calor al portasustrato de la cámara, debido al Efecto Joule, en una resistencia eléctrica de 50 Ohmios y capaz de proporcionar 1200W de potencia eléctrica; esta resistencia está en el interior de la placa térmica. Posicionando adecuadamente el sensor de temperatura (termocupla) y mediante el algoritmo de control diseñado (Proporcional e Integral) por el modelo de Ziegler and Nichols, se logró satisfactoriamente el control de temperatura del portasustrato de la cámara de alto vacío para el Laboratorio de Ciencia de los Materiales de la PUCP, con un error menor a 2°C. Fue necesario conocer en qué rangos de temperatura el portasustrato tiene un comportamiento lineal entre la señal de entrada y la temperatura monitoreada, en un experimento realizado en lazo abierto para así conocer las funciones de transferencia que se puedan obtener y poder realizar el control de temperatura en el rango de trabajo del portasustrato.