Maestría en Mecánico-Eléctrica - Tesis

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http://hdl.handle.net/11042/847

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Diseño de un sistema para obtención de agua caliente sanitaria, con energía solar, para camal de beneficio de aves en Piura
(Universidad de Piura, 2023-06-09) Castillo Ruesta, Víctor Hugo; Jacinto Amaya, Duber Alois; Ruiz Hernández, Carlos Armando; Lizana Bobadilla, Víctor
El objetivo del trabajo es diseñar un sistema de producción de agua caliente mediante energía solar para su uso en un camal de beneficio de aves de corral de la ciudad de Piura. Para los cálculos se han tenido en cuenta los criterios del Centro Español de Estudios de la Energía Solar (CENSOLAR), obteniendo la demanda energética, la superficie colectora total y el número de colectores necesarios para este estudio en función del clima local donde se ubica el proyecto. Se concluye que los sistemas solares térmicos de calentamiento de agua tienen muchas características en común, pero difieren significativamente en cuanto a la temperatura máxima que pueden alcanzar. Estas temperaturas máximas se deben a que el funcionamiento del generador de calor, para el caso de colectores solares, no puede ajustarse a la demanda como en el caso de las calderas, sino que siempre genera calor mientras haya radiación solar. Según los cálculos realizados, se necesitan 20 colectores planos Topson F3-1, o una superficie de captación de 39,20 m2, para satisfacer la demanda de agua caliente del camal en estudio. Además, se determinó que es necesario un sistema auxiliar alimentado por GLP para mantener el agua del proceso a una temperatura constante. También se identificó en la evaluación una contribución solar del 96,57%, con lo que se realizó la evaluación económica y energética, arrojando resultados favorables en términos de ahorro energético y emisiones de CO2, así como un periodo de recuperación de la inversión de tres años y nueve meses.
Metodología basada en inteligencia artificial en la gestión del mantenimiento 4.0
(Universidad de Piura, 2023-06-08) Ramos Arévalo, Henry Segundo; Torres Rivera, Diógenes Olmedo; Suyón Tejada, John Marlo; Chinguel Arrese, César Alberto
El trabajo describe la aplicación de la inteligencia artificial en la gestión del mantenimiento 4.0, proporcionando una descripción detallada de la aplicación de la inteligencia artificial en la gestión del mantenimiento 4.0 que abarca desde la teoría matemática hasta la metodología aplicable al caso real y los resultados obtenidos de los ensayos en la Google Platform, así como las recomendaciones para futuros trabajos en el tema. Con tal fin se presenta una visión general de la teoría matemática detrás de la inteligencia artificial y el Machine Learning. Se describen temas como la regresión lineal, el método del descenso del gradiente, el aprendizaje profundo y la red neuronal LSTM (Long Short Term Memory). Además, se discute la evolución de las generaciones del mantenimiento y su relación con los lenguajes de programación, en particular Python y se presenta una descripción de las herramientas disponibles en Google Platform. Seguidamente se describe el uso de la inteligencia artificial para el Gemelo Digital, incluyendo arquitectura y metodología. El uso de la Inteligencia artificial para la estimación del RUL (Remaining Useful Life) es un tema objetivo en este estudio, por lo que también se presenta cinco casos de estudio publicados en páginas web prestigiosas, en los que se han utilizado metodologías y arquitecturas específicas. Posteriormente, se discuten los casos de estudio presentados en el capítulo anterior y se define una metodología aplicable a nuestro caso real. Se presenta una visión general del proceso de aplicación de la inteligencia artificial a la gestión del mantenimiento 4.0, desde la identificación del problema hasta la implementación de la solución. Finalmente, se analizan los resultados obtenidos de los ensayos en la nube y se ofrecen recomendaciones para futuros trabajos en este campo. Se discuten los desafíos y las limitaciones de la aplicación de la inteligencia artificial en la gestión del mantenimiento 4.0 y se presentan recomendaciones para superarlos y mejorar la eficacia de la metodología. En suma, el presente estudio proporciona una descripción detallada de la aplicación de la inteligencia artificial en la gestión del mantenimiento 4.0, que abarca desde la teoría matemática hasta la metodología aplicable al caso real y los resultados obtenidos de los ensayos en la Google Platform, así como las recomendaciones para futuros trabajos en el tema.
Diagnóstico de modos de falla de cables de acero bajo diversas solicitaciones en el rubro petrolero en la zona norte del Perú
(Universidad de Piura, 2023-06-08) Castro Chávez, Manuel Ángel; Goicochea García, Manuel Ottoniel; Huayama Neyra, Alex Leoncio; Dioses Gutierrez, César A.
El trabajo tiene como objetivo realizar el análisis correlacional causal de información cualitativa y cuantitativa perteneciente a once informes técnicos históricos sobre modos de falla de cables de acero trenzado, realizados en el Laboratorio de Materiales de la Universidad de Piura, dos de los cuales no llegaron a la fractura y se incluyeron con el fin de dar un valor agregado a la investigación. Se utiliza un método denominado “método de casos múltiples”, frecuente en trabajos de investigación del rubro de las ciencias sociales, al cual fue necesario realizar algunas adaptaciones durante el desarrollo del trabajo, como un aporte para futuros trabajos de investigación similares en el rubro ingenieril. Los cables evaluados pertenecen a empresas del rubro petrolero que operan en la zona Piura a Tumbes, en zona marina (offshore) o en inmediaciones a ella y, por ende, han estado expuestos a agresividad de la atmósfera marina. El método consiste en recolectar la información proveniente de los informes técnicos, mediante cuestionarios o preguntas relacionadas con los criterios o atributos tecnológicos utilizados en el rubro de mecánica forense. Seguidamente la información se organiza por categorías y subcategorías para ser presentada en tablas de doble entrada que incluyen la opción de ser debidamente verificada en base a la normativa internacional. Por último, se realiza el análisis y la correlación cruzada de todos los datos de los casos para la obtención del diagnóstico final y algunos lineamientos básicos de buenas prácticas para el manejo de este tipo de casos. Los lineamientos que han destacado de la investigación para determinar las posibilidades de fractura o no de un cable son: el nivel de lubricación, la reducción del diámetro del cable en conjunción con la carga mínima de rotura, la agresividad del medio en que operan los cables y el nivel de deterioro. Por otra parte, para el diagnóstico de los cables que llegan finalmente a la fractura, específicamente en un ambiente costero marino, como el de los casos del presente trabajo, se espera la presencia de modos de falla por fretting corrosion, por fatiga y por sobretensión; generalmente presentes de manera combinada, salvo la excepción de un caso, el cual contiene recubrimiento polimérico y sólo presenta modo de falla por sobretensión.
Diseño y construcción de soporte de ejes para balanceo dinámico de motores eléctricos usando Python
(Universidad de Piura, 2023-06-08) Jiménez Estrada, Daniel Iván; Schaefer Reyes, Bruno Renato; Valenzuela Rodríguez, Daniel Emanuel; Castro Sánchez, Miguel
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo el diseño, con el uso de la herramienta CAD SolidWorks, de un soporte que permita el balanceo dinámico de ejes de motores eléctricos mediante el cálculo de la posición angular y magnitud del desbalance, para velocidades estables de rotación. El soporte está conformado por dos bases, que permiten el movimiento en tres grados de libertad, para el apoyo de los ejes y acondicionadas para la recolección de datos de aceleración, mediante acelerómetros y de velocidad de giro a través de un sensor fotoeléctrico. Los datos son recolectados por medio de una tarjeta de adquisición de datos y son procesados a través de Python para determinar el vector de desbalance del eje. Se concluye que se determinó la factibilidad de poder implementar un sistema que permita realizar el balanceo dinámico a bajo costo en la región norte del país, donde con el uso de una tarjeta de adquisición de datos se puede balancear sin necesidad de un costoso equipo de más de US$ 15,000 dólares.
Análisis de la viabilidad de la instalación de un sistema fotovoltaico en el área de estacionamiento del edificio administrativo de la Refinería Talara
(Universidad de Piura, 2023-06-07) Cotos Pérez, Ricolfi Germán; Antón Mogollón, Jhonny; Oyola Sánchez, Franklin Uber; Uriol Paulini, José Luis
El trabajo tiene como objetivo la implementación de un sistema de energía solar fotovoltaico aprovechando un área disponible (techado de estacionamiento de edificio administrativo de Refinería Talara), considerando que, en cualquier parte de sus estructuras planas o inclinadas existentes se puede dar un uso productivo para obtener una fuente renovable de energía eléctrica. Se ha considerado un estudio para determinar la cantidad de energía eléctrica que se podría obtener al reemplazar con paneles solares el cobertor existente que protege de los rayos solares a los automóviles que parquean debajo diariamente, con el fin de tener un estacionamiento vehicular con un valor agregado, lo cual sería una solución innovadora no implementada hasta el momento en las Unidades de Negocio de la empresa Petróleos del Perú PETROPERU S.A. Se evaluarán dos casos de estudio, el primer caso consiste en instalar el sistema fotovoltaico en la cubierta de los techos existentes del estacionamiento vehicular. El segundo caso consiste en instalar el sistema fotovoltaico en la totalidad del área destinada al estacionamiento, considerando que a corto o mediano plazo se va a remodelar. Los dos casos de estudio de los sistemas fotovoltaicos se han simulado utilizando el software PVSyst 7.2 para determinar el dimensionamiento de estos. Para el primer caso, se obtuvo una potencia de 211kWp mientras que, para el segundo caso, se obtuvo una potencia de 620 kWp, representando un ahorro anual de S/ 37,368.31 soles con una recuperación de la inversión en 22 años y S/ 109,817.46 soles con una recuperación de la inversión en 15 años, respectivamente. Técnica y económicamente el sistema fotovoltaico es rentable.
Diseño de un proceso de secado de alimentos por caídas de presiones sucesivas
(Universidad de Piura, 2023-06-06) Calle Morán, José Antonio; Espinoza Guevara, Luis Arturo; Vélez Cornejo, Jomayra Marubi; Vásquez Díaz, Edilberto
El trabajo de investigación tiene por objetivo el diseño de un sistema de secado de productos alimenticios, empleando el método de deshidratación por caídas sucesivas de presión (DDS: en francés “Déshydratation par détentes successives”), el cual es considerado un proceso con alto potencial, en donde el producto es sometido a cambios entre dos presiones de trabajo durante ciclos de trabajo. Esto se realizó con el fin de facilitar las pruebas de investigación para el proceso de secado de diferentes tipos de alimentos donde no se vean afectados por el calor y/o temperatura que actualmente se viene presentando en el proceso de descompresión instantánea (DIC). En la etapa de control del proceso se ha considerado el dimensionamiento de un controlador lógico programable por sus siglas en inglés PLC, el diseño contempla el dimensionamiento de las interfaces de entrada (instrumentos de medición: temperaturas y presiones) y de salida (para controlar las válvulas solenoides). Del mismo modo para el ingreso de los parámetros de operación: presiones de trabajo, ciclos de trabajo, temperatura del aire, etc. se ha considerado hacer uso de una interface hombre maquina comercialmente conocido como HMI. Se concluye que en este proceso, presiones de aire superiores a 4.6 bar no producen mayor variación a los resultados del proceso DDS. Este diseño contempla un calentador de aire, el cual nos permite realizar un amplio espectro de pruebas a diferentes temperaturas, con ello podemos obtener diferentes resultados (cocido, crocante, blando, etc.) según la exigencia que requiera el producto final. Para la implementación de este diseño, se requiere un presupuesto de sesenta y un mil setecientos treinta y seis con 87/100 soles (S/ 61,736.87).
Mejora de la gestión de mantenimiento soportada mediante la metodología RCM con herramientas de calidad en una empresa siderúrgica
(Universidad de Piura, 2023-05-09) Barbadillo Piscoya, Daniel Arturo; Litano Juárez, Javier; Rodas León, Juan Carlos; Yaksetig Castillo, Jorge
El trabajo consiste en proponer la metodología del mantenimiento centrado en confiabilidad (Reliability Centered Maintenance-RCM) para mejorar la gestión del mantenimiento apoyada en dos herramientas de calidad, estas son: el diagrama de Pareto y el análisis de modos y efectos de falla (AMEF) en una planta siderúrgica. Uno de los principales problemas de la planta es la ocurrencia de paradas debidas a fallas de los activos o problemas operativos que generan pérdidas de producción. El estudio propone la implementación de la metodología RCM para mejorar la gestión de mantenimiento mediante una serie de pasos que empiezan por la conformación de un equipo de trabajo comprometido, liderado por un facilitador que conozca profundamente la metodología RCM. Después de establecerse el equipo de trabajo hace un reconocimiento de todos los activos y se desarrolla un método de jerarquización para identificar los críticos, esto se realiza mediante la aplicación del diagrama de Pareto. Una vez identificados los activos críticos se seleccionó uno de ellos y se describió su función principal y sus funciones secundarias para desarrollar un análisis de modos y efectos de falla que permitan encontrar las principales razones de las fallas y jerarquizar estas en base al costo-riesgo y luego aplicar acciones de mejora que decantan en un plan de mantenimiento. Finalmente, se cuantifica el ahorro esperado al aplicar la metodología y se establece el análisis económico respectivo para mostrar la eficacia de la metodología empleada.
Análisis comparativo de las tecnologías de modelación y control para sistemas de refrigeración
(Universidad de Piura, 2023-05-09) Bobadilla Gastulo, Manuel Alejandro; Ponte Villanueva, Luz Karín; Ticona Paniagua, Edgar Martín; Manrique Silupú, José José
El trabajo realiza un estudio de la situación de sistemas de refrigeración en el mundo, desde el punto de vista de modelación matemática para la predicción de parámetros importantes en sistemas de refrigeración, así como también desde el punto de vista del grado de automatización en el que se encuentran este tipo de equipos en los diferentes sectores productivos, tales como el sector agro exportación, sector pesquero, productos procesados, transporte terrestre con frío, transporte marítimo, refrigeración comercial y refrigeración doméstica. Al tener información sobre las técnicas de modelación con mayor ponderación y las estrategias de control avanzado con mayores ventajas técnicas y sobre todo con alto grado de confiabilidad para las implementaciones en sistemas reales, se pretende dar un alcance de las tendencias futuras positivas para un mejor manejo de estos equipos con el fin de informar sobre los ahorros que pueden obtenerse si se llega a instalar metodologías de este tipo. Inicialmente se describe al sector agroexportador del Perú, su desarrollo y su tendencia de crecimiento en los próximos años, además de la importancia del frío para este sector. Así también, se presentan las características de los componentes principales que conforman un sistema de refrigeración por compresión de vapor, donde se explica el recorrido que realiza el refrigerante en dicho circuito hasta la extracción de calor de la habitación a refrigerar. Asimismo se ha desarrollado un estudio de las diferentes técnicas de modelación de procesos de refrigeración por compresión a vapor, así como también, la modelación del espacio a refrigerar ya sea una cámara de frío para el sector industrial, o una habitación doméstica/residencial. Seguidamente se describen tres técnicas de modelación matemática identificadas: modelación basada en primero principios, modelación basada en datos y modelación matemática híbrida, que es una combinación del primero y el segundo. Se ha podido analizar las revistas científicas que mayor cantidad de artículos científicos han publicado en cada técnica, en los últimos ocho años. Por otro lado, se ha realizado tablas comparativas en los que se puede apreciar las ventajas y desventajas de cada alternativa de modelación. Finalmente, se realiza un estudio exhaustivo de estrategias de control y automatización para el proceso de refrigeración, en las que se han estudiado las características del control de ON/OFF (encendido/apagado) que es la técnica clásica, se ha investigado sobre el control PID y sobre todo, las mejoras actuales que se han implementado a este tipo de control como PID Adaptativo, entre otros. Además, se ha realizado la investigación de técnicas de control avanzado, en la cual se ha encontrado al Model Predictive Control (MPC) como uno de sus principales representantes. Se concluye que el MPC supera a otros controladores convencionales como PID, RBC, PI, control heurístico, etc. En cuanto a ahorro energético, minimización de costes consumos, maximización del confort térmico, etc.
Diseño y dimensionamiento de una terma solar de tubos al vacío de 150 litros de capacidad para la zona norte del Perú
(Universidad de Piura, 2023-05-09) Aguilar Narvaez, Carlos Pablo; Bautista Tang, Jorge Luis; Chinguel Rodríguez, Héctor Andrés; Marcelo Aldana, Mario Daniel
El objetivo del presente trabajo es potenciar los diseños de termas tradicionales por sistemas solares más eficientes, utilizando las tecnologías de tubos al vacío los cuales permiten una más eficiente transferencia y acumulación de calor, lográndose tener la mayor energía térmica en comparación a los sistemas convencionales. El desarrollo se focaliza en el estudio y aplicación para la ciudad de Piura con una capacidad de 150 litros. Se toma en cuenta la base de datos según la NASA para una ubicación geográfica de: latitud -5.1716 y longitud -80.639. Teniendo en cuenta el requerimiento de la instalación, así como los recursos disponibles de la zona seleccionada, se puede obtener las características de diseño de la terma como son 12 tubos al vacío, tanque de almacenamiento con 150 litros, y se instalará teniendo en cuenta un ángulo de inclinación de 5° y con orientación al norte. Para la fase constructiva, se considera un tanque de acero inoxidable de un espesor de 2mm. Para brindar el aislamiento térmico correspondiente se considera un recubrimiento de fibra de vidrio cuyo espesor estimado será de una pulgada. Para proteger el aislamiento se colocará una chapa de acero inoxidable de 1mm de espesor. Para las ocasiones en que no se pueda trabajar con la radiación solar, se considera incorporar una resistencia eléctrica de respaldo de 2.1kW. Finalmente, se plantea una evaluación económica financiera, en un periodo de cinco años, en la cual se puede evidenciar que, a pesar de tener un retorno en la inversión de tres años y once meses, el ahorro que representa en la economía de los hogares es bastante favorable.
Diseño de un prototipo de deshidratador de café arábico en lecho fluidizado
(Universidad de Piura, 2023-05-09) Cabanillas Valle, Aldo Fabián; Rodas, Guillermo Carhuajulca; La Madrid Olivares, Raúl
El trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un prototipo de deshidratador de café en lecho fluidizado, analizar parámetros de funcionamiento de un prototipo de deshidratador y elaborar un presupuesto de construcción de un equipo deshidratador. Con tal fin se presenta el negocio del café en el Perú, con enfoque en el proceso y tipos de secado, asimismo, se referencia las características técnicas de los secadores de lecho fluidizado. Acto seguido, se revisa la referencia de conceptos y conocimientos de la comunidad científica para entender desde el punto de vista de ingeniería el componente a fluidizar “grano café arábigo”; y los fenómenos físicos presentes en una fluidización, caracterizado por la caída de presión y la velocidad de mínima fluidización. A continuación, se desarrollan cálculos para determinar las características del café a ensayar y los parámetros del lecho de fluidización, logrando así el diseño y selección de los componentes del secador prototipo. Posteriormente, se realiza un ensamble considerando los instrumentos de medición. En el trabajo de campo, con lo que se consigue la operatividad del secador prototipo, se presenta el desarrollo de pruebas experimentales, con un resumen de los resultados, y se muestra el presupuesto del trabajo de investigación. Se concluye que, durante los ensayos, se verificó que las velocidades de mínima fluidización se incrementan con variación de la masa de café ingresada en lecho de la cámara de fluidización, infiriéndose que se debe a pérdidas de energía en el flujo de aire al interior del lecho cargado de café. Por lo demás, se visualiza que el porcentaje de café que nunca llega a fluidizar varía.
Diseño del sistema de control del deshidratador UDEP de lecho fluidizado
(Universidad de Piura, 2023-05-03) Zurita Sánchez, Pedro Antonio; La Madrid Olivares, Raúl
El objetivo del presente trabajo es diseñar el sistema de control de un secador de lecho fluidizado para deshidratar café. Con tal fin, se presenta el marco teórico del proyecto en el que se detalla la formulación correspondiente al fenómeno de fluidización, transferencia de calor y masa en secadores y el diseño de elementos del sistema de secado por lecho fluidizado. Seguidamente, se muestra todo lo referente a la instrumentación del secador, detallándose los instrumentos utilizados, la fase de montaje y la interfaz del sistema. Asimismo, se desarrolla la selección de los componentes del secador prototipo. Finalmente, se realiza un trabajo de campo, con lo que se consigue la operatividad del prototipo. Por lo demás, se detalla el presupuesto general del equipo.
Domótica: análisis y evaluaciones técnico - económicas de aplicaciones para la realidad nacional
(Universidad de Piura, 2022-11-14) Escalante Malone, Alonso Emilio; Ipanaqué Alama, William
Esta tesis propone el estudio y análisis económico de la domótica en forma técnica, integral y objetiva, desde su concepción teórica y aplicación hasta su instalación para el uso doméstico; con la finalidad de tener un panorama estratégico con visión de negocio de esta tecnología en nuestro país. Esta tesis, estructurada en cuatro capítulos, expone los datos y resultados que muestran las ventajas en la funcionalidad de una vivienda domotizada, con un rango amplio de modelos y aplicaciones, y más aún su adaptación a los requerimientos de los usuarios. Sin embargo, en este estudio se demostrará como el mercado la domótica ha sido acaparado por una nueva tecnología, que supone un nuevo enfoque para mejorar no solo la vida dentro del hogar, sino en cualquier ámbito del ser humano, y es denominada el Internet de las Cosas (IoT). Finalmente, demuestra que en el Perú se tiene una buena oportunidad y amplia posibilidad de adaptar y desarrollar esta tecnología a nuestras viviendas. Y, aunque suponga inversión inicial alta, la calidad de vida y sobre todo el confort del usuario, mejora porque incrementa su seguridad, comodidad y, además, genera un considerable ahorro energético y retorno de la inversión en un mediano plazo.
Análisis estadístico del comportamiento de poblaciones de thrips en cultivos de banano
(Universidad de Piura, 2022-08-11) Santoyo Cabrejos, Luis Daniel; Manrique Silupú, José José
La tesis tiene como objetivo estudiar el thrip de la mancha roja, principal plaga que afecta producción de banano y que ocasiona relevantes porcentajes de rechazos del fruto durante las cosechas que representan pérdidas en la producción, que disminuyen la cantidad de banano a exportar y en algunos casos genera el aumento de banano rechazado. Por otro lado, cuando se detecta esta plaga en la fruta hay sanciones drásticas para la asociación de productores. Por lo que se hace necesario realizar una evaluación del comportamiento de dicha plaga a lo largo del tiempo con variables de campo para identificar comportamientos distintos de los thrips de la mancha roja en distintas estaciones astronómicas del año. Esta investigación ha trabajado con datos reales de la parcela de Buenos Aires Morropón, Piura, como son la población de thrips en banano orgánico (datos de salida) y como datos de entrada se ha considerado los datos meteorológicos de una estación que ha instalado el Laboratorio de Sistemas Automáticos de Control de la Universidad de Piura, en el marco del Proyecto “Transformación Digital del Sector Agroindustrial aplicado al Banano Orgánico”. Asimismo, se ha empleado modelos de regresión que permitan predecir el comportamiento de la citada plaga en base la estación astronómica del año y datos meteorológicos de campo.
Modelación y control avanzado de un sistema de aire acondicionado para ahorro de consumo energético
(Universidad de Piura, 2022-02-28) Mogollón Vilca, Pedro Pablo; Manrique Silupú, José José
La tesis tiene como objetivo aplicar una estrategia de control avanzado, mediante un controlador multivariable descentralizado que proporcione un control adecuado de la temperatura y humedad en una habitación para que se pueda establecer un adecuado confort de las personas. El estudio incluye: proceso de la modelación matemática del sistema físico, mediante leyes termodinámicas que permiten comprender mejor el comportamiento dinámico del sistema, la representación en el espacio de estados permite representar al sistema de forma no lineal y luego de modo linealizada. Cabe indicar que los algoritmos de control se realizaron en Matlab, que permiten controlar cada proceso que constituye al sistema mediante un técnica de control denominada control multivariable descentralizado (o también llamado desacoplado), cada proceso que conforma al sistema fue sintonizado de acuerdo al comportamiento que presentaba a lazo abierto.
Desarrollo de un controlador predictivo basado en modelo para plataforma industrial
(Universidad de Piura, 2022-02-28) Oliden Semino, José Carlos; Manrique Silupú, José José
La tesis plantea la implementación de un controlador predictivo basado en modelos, en una plataforma industrial tomando como ejemplo de aplicación una planta piloto de cuatro tanques acoplados. En la investigación se ha realizado el control del modelo de un módulo de cuatro tanques y el control predictivo de un modelo de un secador de disco rotatorio usado en la industria de harina de pescado. El control predictivo ha sido exitosamente aplicado como controlador supervisor, la presente tesis plantea llevar las ventajas de este controlador a controladores de campo, esto mejoraría el desempeño del proceso. Una de las principales dificultades en la implementación de los controladores predictivo es la potencia de cálculo requerida, se plantea que es posible mediante el uso de algoritmos simplificados, resolver el problema de programación cuadrática que plantea el control predictivo en su formulación.
Optimización del consumo de energía eléctrica utilizando un sistema automático de control aplicado a sistemas de refrigeración industrial
(Universidad de Piura, 2021-08-25) Zelada Solís, Heriberto Rafael; Manrique Silupú, José José
La tesis tiene como objetivo impulsar el desarrollo de conocimiento y aplicación de nueva tecnología que lleven a una adecuada gestión de consumo energético en los sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeración. Para lo cual, se desarrolla la simulación de un modelo y control de un sistema de refrigeración de mango a través de la planta piloto de la Universidad de Piura. En tanto, se desarrolló un modelo matemático de principios empleando balance de energía y la ecuación que relaciona la potencia del compresor y la frecuencia de trabajo. La validación de modelo se hizo mediante experimentos en la planta piloto y, posteriormente, se realizó el cambio del modelo a una formulación matemática en espacio de estados. El control del sistema se simuló en MATLAB usando el enfoque Economic Model Predictive Control. Este controlador logra, mediante la variación de un parámetro denominado "penalidad" y del precio de la energía eléctrica, optimizar el consumo de energía necesaria para operar el sistema. En tanto, se presenta el control de un sistema de enfriamiento para fruta de mango. Este controlador presenta un comportamiento adecuado para este tipo de sistema, tiene buena respuesta ante las restricciones y ante cambios en el precio de la energía. Por lo que, se concluye que el parámetro más determinante en este controlador es el costo de penalidad, el cual afecta directamente al costo de operación del sistema y al desempeño en el tiempo de este controlador, acercando la variable de control a la restricción superior, de esta manera, se disminuye el consumo de energía en el periodo del día en el que la energía tiene un precio más elevado, haciendo una diferencia en el comportamiento del sistema en las horas punta y fuera de esta.
Diseño, evaluación y fabricación de un VANT destinado al aprovisionamiento de suministros médicos en zonas de desastre
(Universidad de Piura, 2021-08-03) Dioses Gutierrez, César A.; Castro Sánchez, Miguel
La tesis tiene como objetivo evaluar y seleccionar los materiales óptimos para la construcción de un prototipo de Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) de ala fija con asistencia remota, a partir de un diseño conceptual configurado aerodinámicamente para alcanzar valores eficientes en sus coeficientes de arrastre, sustentación y autonomía de vuelo. Con tal fin, se analiza y consolida toda la información relacionada al proceso de diseño del VANT. Éste se inicia con el modelado del prototipo con software CAD, a la par con el proceso de selección de los materiales que gobiernan los diversos componentes del mismo, complementado con la caracterización mecánica de algunos de los materiales preseleccionados que poseen poca data. Acto seguido, se realiza la verificación estructural mediante el método de elementos finitos para validar el prototipo, y al finalizar la selección, realizar la verificación aerodinámica con herramientas de dinámica de fluidos computacional mientras se describen las características del recubrimiento superficial sobre la cobertura del airframe. Finalmente, se detalla el proceso de diseño y construcción del túnel Ad Hoc para llevar a cabo las pruebas aerodinámicas sobre un tramo de ala con el perfil alar seleccionado. Por lo demás, se presentan las características geométricas y aerodinámicas del prototipo final, reconociendo los diversos tipos de cargas distribuidas sobre la aeronave y finalizando con la verificación de la rugosidad del acabado superficial que debe tener la aeronave. Se concluye que las plataformas de VANTs de ala fija se utilizan, principalmente, por su gran eficiencia en el cumplimiento de misiones complejas como el transporte logístico. Las herramientas de simulación SolidWorks Simulation y SolidWorks Flow Simulation han sido de gran utilidad para la validación estructural y aerodinámica, respectivamente, considerando que existen softwares especializados de mayor costo y accesibilidad.
Determinación en tiempo real de presencia de cadmio en cultivo de cacao aplicando Machine Learning
(Universidad de Piura, 2021-06-17) Neyra Hau Yon, Jorge Luis; Ipanaqué Alama, William; Soto Bohórquez, Juan Carlos
El objetivo de la tesis es incorporar la estrategia de Machine Learning y la tecnología de la visión hiperespectral para el diseño de estrategias que permitan la detección en tiempo real del contenido de cadmio de muestras de cacao, con el fin de intervenir en el proceso productivo del cacao y, de esta manera, reducir el riesgo de contaminación con cadmio en el producto final. Para el desarrollo del proyecto, se hizo uso de la Cámara Hiperespectral Resonon, dentro la infraestructura del departamento de Automática y Control de la Universidad de Piura, contando con muestras de cacao tomadas de algunas locaciones de la región, con la finalidad de obtener las firmas hiperespectrales de las muestras para realizar la modelación de la predicción. A lo largo del trabajo, se muestran los resultados obtenidos con diversos algoritmos de predicción con Machine Learning, lo que permitirá comparar el mejor modelo de predicción para este caso específico. Finalmente, con un monitoreo en tiempo real, se toman las medidas correctivas, logrando mitigar la contaminación por metales pesados como el cadmio. Se concluye que las imágenes multiespectrales vienen siendo, últimamente, muy empleadas en la industria agrícola por sus buenos resultados, pudiéndose verificar que la estrategia de Machine Learning, adicionada a esta herramienta, se complementa muy bien en la detección de cadmio en el cacao.
Implementación de una planta piloto para el desarrollo integral de laboratorios remotos
(Universidad de Piura, 2021-03-25) Valdiviezo Espinoza, Juan Junior; Ipanaqué Alama, William
La tesis tiene como objetivo el control remoto de la estación de trabajo Compact Workstation FESTO, para elaborar, por primera vez, dos propuestas de laboratorios remotos con el mismo módulo. Este trabajo se ha aplicado en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Piura, específicamente, en las asignaturas de Sistemas Automáticos de Control y de Control Industrial, dictadas en el programa académico de Ingeniería Mecánico-Eléctrica. El proyecto es una alternativa de solución a las dificultades que presentan los laboratorios tradicionales, los cuales cumplen muy bien sus funciones, pero presentan algunos inconvenientes, tales como: cruces de horario o limitada capacidad del lugar y equipos para una creciente demanda de estudiantes que desean estudiar ciencias. Por lo que, la investigación comienza con la concepción de la idea de trabajar con laboratorios remotos, el estudio bibliográfico del estado del arte del tema, seguido del análisis de calidad de las publicaciones científicas. Posteriormente, se determinó los elementos: software y hardware, el montaje, la arquitectura de software y la conectividad de red necesarios para el desarrollo e implementación de los laboratorios. Para lo cual, se realizaron la pruebas y ensayos para su correcto funcionamiento. Finalmente, se analizan los resultados y apreciación de los estudiantes a través de una evaluación pedagógica después de haber llevado a cabo el laboratorio propuesto en su respectiva asignatura. Cabe señalar que es este modelo de laboratorios remotos, a diferencia de otros similares encontrados en la literatura, utiliza una interfaz con acceso web directo a la cual se puede ingresar sin descargar ningún software, solamente un plugin proporcionado por el docente del curso. Además, se ha empleado una planta piloto que simula un proceso real industrial.
Generación distribuida con energías renovables en Perú
(Universidad de Piura, 2021-02-28) Cóndor Lucchini, Henry; Marcelo Aldana, Mario Daniel
La tesis tiene como objetivo desarrollar propuestas para promover la generación distribuida utilizando energías renovables con el fin de incrementar la competitividad energética y lograr un crecimiento económico sostenible en el Perú, toda vez que, el creciente interés por las nuevas fuentes de energía renovables es evidente. Con tal fin, se investiga y describen casos de éxito en Chile, Argentina, Colombia, Guatemala, México y Brasil. A partir de los resultados obtenidos, se propone un modelo de generación distribuida para el país, a fin de incrementar la competitividad energética sostenible y acceso seguro a la energía. La propuesta de energías renovables en el sector eléctrico peruano es parte de la política energética y supone la combinación óptima (eólica, solar, biomasa, mini hidroeléctricas, etc.) y sustentable para el abastecimiento a largo plazo. El resultado obtenido es que un mercado eléctrico competitivo se logrará gracias a la generación distribuida con recursos renovables, lo cual fomentará el uso de vehículos eléctricos, minimizando la emisión de CO2 al medio ambiente, ya que la reducción de emisiones es sinónimo de sostenibilidad, reducción de costos de producción, incremento de la competitividad, mayor productividad y mejora de la calidad de vida. Finalmente, se determina que la generación distribuida minimiza las pérdidas técnicas por estar localizadas cercano a los centros de consumo. Asimismo, la generación distribuida con energía renovable limpia (verdes) de mayor importancia hoy en día es la energía fotovoltaica, ya que mediante la radiación solar se obtiene la energía eléctrica que se requiere para el desarrollo de un país, evitándose el deterioro del medio ambiente.

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