RSS 1.0Ingeniería Mecatrónica
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Implementacion de un vehículo autónomo con sistema de navegación para la siembra de maíz en terrenos agrícolas planos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-29)El presente trabajo describe un vehículo terrestre no tripulado (UGV) diseñado para la siembra autónoma de maíz, optimizando los procesos de distribución y colocación de semillas en terrenos agrícolas. Este sistema integra un conjunto de sensores entre ellos un acelerómetro, giroscopio, magnetómetro y sensores ultrasónicos que permiten la navegación autónoma y la detección de obstáculos en tiempo real. La estructura del UGV incorpora una tolva de almacenamiento, un tambor dosificador de semillas y un mecanismo que abre y cierra el surco con la finalidad que la semilla quede depositada en la tierra. Los sistemas de control y navegación se gestionan mediante algoritmos avanzados que ajustan la trayectoria del vehículo en función de las condiciones del terreno, asegurando precisión en el espaciado entre semillas y en la profundidad de siembra. Esta invención permite reducir la intervención humana en el proceso de siembra, mejorar la eficiencia y uniformidad en grandes extensiones agrícolas y, al mismo tiempo, maximizar el rendimiento de los cultivos.Acceso abierto
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Desarrollo de un sistema de dosificación automática de Pentolita con capacidad de 7 canister de 450 gramos por minuto para la industria de explosivos en minería(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2026-02-09)En este estudio se desarrolló e implementó un sistema de dosificación automática de pentolita (TNT/PETN) integrado a una línea automática de producción de boosters, con el objetivo de estandarizar el llenado de canisters y reducir la intervención directa del operador en una etapa crítica de la manufactura de explosivos. En Orica se tiene diversos pilares sobre el cual la organización se rige, estos son Seguridad, Calidad, Respeto, Integridad y Juntos, siendo el principal de ellos, Seguridad, que prima sobre la producción. Debido a ello, la organización creo en su Sistema Integrado de Gestión el documento Grupo Estandar 32: Seguridad de Proceso (GS32), sobre el cual se tiene una sección llamada Bases de Seguridad (BoS). La solución se diseñó bajo criterios de seguridad de proceso (BoS – Base of Security), confiabilidad operativa e integración con el transporte y el empacado del producto. El BoS tiene como principios la Gestión de los conocimientos de procesos de manufactura, procesos de seguridad de materiales de seguridad (riesgo importante, los cuales deben de identificarse y evaluarse con controles implantados y mantenidos para gestionar su riesgo. El sistema opera sobre una faja de transporte por cadena que desplaza canisters vacíos El ciclo se inicia con la detección del canister mediante un sensor fotoeléctrico y la dosificación se realiza por gravedad. El corte de llenado se controla con un sensor de nivel por fibra óptica, evitando elementos eléctricos en contacto con el material energético, y la apertura/cierre del flujo se ejecuta mediante una válvula tipo pinch accionada por un pistón neumático. La sincronización del avance y posicionamiento de canisters se asegura mediante sensores inductivos y un servomotor acoplado a transmisión tipo cadena, coordinado con la lógica del dosificador para habilitar una operación secuencial automática y repetible. Desde el enfoque de seguridad, se incorporaron medidas para minimizar riesgos por fricción e impacto, empleando materiales blandos y evitando contacto metal–metal. Además, se implementó monitoreo térmico mediante sensor de temperatura, manteniendo la pentolita por debajo de 105 °C; ante desviaciones, el sistema ejecuta paro total y habilita la evacuación del material hacia una cuba de emergencia. En conjunto, la solución incrementa la repetibilidad del proceso, mejora la supervisión operativa y fortalece las barreras de seguridad en la etapa de dosificación.Acceso restringido
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Implementación de un sistema de control automático para la dilución y regulación de la concentración de ácido sulfúrico(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)El presente trabajo desarrolla la automatización del proceso de dilución de ácido sulfúrico concentrado (98%) hasta una concentración final del 74%, mediante la implementación de un sistema de control avanzado orientado a mejorar la precisión, estabilidad y seguridad operacional. La infraestructura previa exhibía limitaciones en exactitud de medición, capacidad de supervisión y confiabilidad en el control, lo que motivó la modernización del proceso. La solución propuesta integra un PLC Siemens con una interfaz HMI estructurada según buenas prácticas de diseño, incorporando lazos PID independientes para el control de caudal y nivel, secuencias automáticas de arranque y parada, enclavamientos de seguridad y registro histórico de variables de proceso. Esta arquitectura permite un control más robusto del fenómeno exotérmico asociado a la dilución, reduce la variabilidad operativa y facilita la detección temprana de condiciones anómalas. Los resultados obtenidos evidencian una disminución de los tiempos de estabilización, mayor confiabilidad en la concentración final y la disponibilidad de información histórica que respalda el análisis de desempeño y la mejora continua del sistema de control.
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Diseño, modelado dinámico y validación por simulación computacional del sistema de control (CTC) de un robot híbrido SCARA-CNC para la optimización del proceso de corte metalmecánico en obra(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2026-01-16)Este trabajo presenta el diseño, modelado dinámico y validación por simulación del sistema de control (Control por Torque Calculado, CTC) de un robot híbrido SCARA-CNC orientado al corte de láminas y planchas metálicas en obra. Se desarrolló el modelo cinemático directo e inverso de la arquitectura P-R-R empleando la convención Denavit–Hartenberg, y se formuló el modelo dinámico mediante el método de Euler–Lagrange, incorporando inercia, gravedad y términos de Coriolis/centrífuga para sustentar el diseño de un controlador CTC robusto. Paralelamente, se implementó un módulo CAD/CAM en Python que convierte geometrías DXF de piezas a cortar en trayectorias (TXT/CSV), y un planificador de trayectorias CNC (MATLAB) que aplica perfilado trapezoidal y coerción de alturas (Z_home/Z_cut) para garantizar movimientos seguros y consistentes con el proceso de corte. La simulación combinada (MATLAB + Qt/QML) permitió evaluar el seguimiento de trayectorias y estimar los torques requeridos como insumo preliminar para selección de actuadores. Los resultados muestran seguimiento estable y continuo bajo control por dinámica inversa, y una mejora esperada en tiempo de ciclo y precisión dimensional frente al corte manual en campo. Este trabajo sienta las bases para una futura implementación física de un SCARA-CNC portátil, enfocado en la fabricación y corte de láminas/planchas con mayor agilidad y calidad en entornos de obra.Acceso abierto
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Diseño de una celda de producción automatizada para impresión 3D en tecnología FDM y SLA(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2026-01-16)El presente trabajo propone el diseño de una celda de automatización de impresión 3D orientada a la producción continua de piezas fabricadas mediante tecnologías SLA y FMD, con volúmenes comprendidos entre los 5x5x5 cm hasta 20x20x20cm. La celda de automatización tiene como objetivo reducir los tiempos muertos entre los trabajos de impresión y maximizar la utilización operativa de las impresoras. Respecto al diseño mecánico, se desarrolló un sistema confinado modular que permite el desplazamiento de un robot cartesiano encargado de la manipulación de las impresoras. Uno de los principales retos del diseño fue el desarrollo de los actuadores debido a que que el retiro de piezas de las impresoras FDM y SLA se realiza de manera distinta, para solucionarlo se diseñaron dos actuadores de doble etapa adaptados a cada tecnología de impresión: en impresoras FDM, el actuador retira la bandeja completa y la traslada a una zona de almacenamiento, mientras que en SLA, el actuador interactúa con una plataforma de impresión diseñada para retirar directamente las piezas de forma automática. En lo que respecta al control de la celda de automatización se planteó una arquitectura jerárquica de maestro-esclavo utilizando una Raspberry Pi 4B y un ESP32 para optimizar los recursos y separar las etapas de control del robot cartesiano y la lógica principal del sistema. Tanto el diseño mecánico, electrónico y lógica de funcionamiento fueron concebidos con un enfoque de escalabilidad, considerando que la celda esta orientada a operar en una planta de impresión 3D en constante crecimiento.Acceso abierto
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Diseño de un congelador ultra – rápido semiautomático utilizando nitrógeno líquido como agente criogénico para la preservación de fruta con alto contenido de humedad(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-29)El presente trabajo desarrolla el Diseño de un congelador ultra-rápido semi-automático que emplea nitrógeno líquido para la preservación de frutas con alta humedad. El problema radica en que los métodos de congelación convencionales son lentos, lo que genera grandes cristales de hielo que degradan la calidad, textura y valor nutricional de productos como la fresa Chandler. A esto se suma que los criogenizadores comerciales, aunque efectivos, tienen altos costos operativos por un uso ineficiente del LN2. El objetivo principal fue diseñar un criogenizador semi-industrial capaz de reducir el tiempo de congelación a menos de la mitad y, crucialmente, disminuir el consumo de nitrógeno líquido hasta en cuatro veces. La solución se centró en la optimización de la transferencia de calor. Esto se logró mediante la selección de una bomba criogénica (modelo CO120) para la inyección presurizada de LN2, lo cual garantiza un flujo turbulento constante dentro de la cámara. Dicho flujo es clave para maximizar la eficiencia criogénica al superar el "efecto Leidenfrost" y asegurar un contacto óptimo con el alimento. El trabajo incluye el análisis termofísico de la fresa y la simulación estructural y térmica del sistema, incluyendo el diseño del transporte móvil adaptado a bajas temperaturas. Este diseño es una solución técnica viable, más económica y eficiente para la congelación ultrarrápida, orientada a la pequeña y mediana industria.Acceso abierto
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Desarrollo de un UGV diferencial con sistema de control de calidad por procesamiento de imágenes para la limpieza de paneles fotovoltaicos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-01)Este trabajo presenta el desarrollo integral de un vehículo terrestre no tripulado (UGV) orientado a la limpieza de paneles solares fotovoltaicos, basado en el rediseño de un prototipo académico previo que mostraba limitaciones en autonomía operativa, cobertura de limpieza y capacidad de supervisión. Dicho prototipo contaba únicamente con un sistema de visualización mediante cámara, sin funciones asociadas al control o evaluación del proceso, además de poseer un peso elevado que reducía su movilidad y tiempo de funcionamiento. En el apartado mecánico, el prototipo fue optimizado con el fin de reducir peso, lo que permitió mejorar la facilidad de desplazamiento y disminuir la demanda energética. Asimismo, se rediseñó el tren motriz para lograr un avance más uniforme que favorezca una mayor cobertura de limpieza por pasada. En el ámbito de navegación, se incorporó una unidad inercial junto con un sensor de borde para permitir la detección confiable de los límites del panel y ejecutar un patrón de barrido en franjas con giros consistentes, ampliando la cobertura respecto al diseño original. De manera complementaria, se empleó un método externo de verificación de limpieza basado en el análisis del porcentaje de superficie limpia obtenido a partir de imágenes, evaluado bajo distintos niveles de suciedad para determinar su capacidad de detección. Este proceso permitió cuantificar la efectividad del mecanismo de limpieza sin integrarse directamente al sistema embarcado. Finalmente, las etapas de diseño mecánico, electrónica embarcada, programación y control se integran en una arquitectura unificada que mejora la autonomía, la cobertura y la capacidad de evaluación del proceso de limpieza respecto al prototipo previo, contribuyendo a un mantenimiento más eficiente de superficies fotovoltaicas.Acceso abierto
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Desarrollo de un UGV para la extracción de maleza en terrenos de plantación de zapallito italiano(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-10)La detección temprana y precisa de malezas en la agricultura es un factor crucial para reducir pérdidas económicas y optimizar el rendimiento de los cultivos. En este estudio se presenta un enfoque basado en el uso de robots móviles autónomos equipados con visión por computadora. Se implementó un sistema de detección utilizando el modelo YOLO11-nano, el cual fue adaptado y entrenado para identificar las hojas del zapallito italiano. Para la etapa experimental, se emplearon hojas artificiales, seleccionadas por su similitud morfológica con las hojas reales del cultivo. El uso de este material permitió validar la eficacia del modelo en un entorno controlado, sentando un precedente sólido para su futura escalabilidad hacia escenarios agrícolas reales, donde podrá entrenarse nuevamente con datos capturados directamente en campo. Para ello, se diseñó un prototipo robótico basado en una Raspberry Pi 4 de 8 GB de RAM, una cámara web de alta resolución y sensores ultrasónicos que permiten la navegación del UGV a través de los camellones. El conjunto de datos se construyó a partir de imágenes capturadas en distintas condiciones de iluminación y ángulos, las cuales fueron etiquetadas manualmente para garantizar un entrenamiento robusto del modelo. Los resultados experimentales evidencian un alto nivel de precisión en la detección, lo que valida la eficacia de la propuesta incluso en esta fase inicial con hojas artificiales. Este sistema no solo contribuye a mejorar la eficiencia en la gestión de malezas y reducir la dependencia de herbicidas, sino que también abre la posibilidad de integrar estas tecnologías dentro del marco de la agricultura de precisión. En consecuencia, se establecen bases sólidas para futuras investigaciones orientadas a la automatización agrícola.Acceso abierto
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Fabricación de máquina CNC de serigrafía para automatizar el proceso de flocado electrostático de la empresa Quitexa Colors SAC(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)El presente proyecto desarrolla el diseño e implementación de una máquina automática de flocado electrostático integrada con un sistema de transporte, secado y control industrial, con el objetivo de optimizar el proceso de estampado textil en la empresa Quitexa Colors. El sistema incorpora una faja transportadora equipada con sensores inductivos que permiten detener y posicionar con precisión las paletas en cada etapa del ciclo, posibilitando una operación continua y automatizada. El módulo de flocado funciona como una CNC controlada mediante una tarjeta USB Bitsensor y el software DrufelCNC, responsables de generar las señales Step y Direction para los drivers TB6600 y motores NEMA 17 en los ejes X, Y y Z. El código G es previamente cargado por el operario en DrufelCNC, permitiendo que la máquina ejecute los trayectos sin intervención adicional. De forma complementaria, un microcontrolador ESP32 genera la señal de 15,625 kHz que activa el flyback encargado de electrificar el husillo (eje Z), además de gestionar el sistema de succión y la dosificación del material. El generador de alto voltaje permite orientar electrostáticamente las fibras de flock, logrando una aplicación uniforme. Posteriormente, un sistema de aspiración recupera hasta el 90% del material excedente, el cual es reincorporado al proceso. Las prendas avanzan luego hacia un módulo de secado conformado por tres focos halógenos de 1 kW y un ventilador axial, accionados mediante relés temporizados que garantizan el curado adecuado. Todo el sistema opera mediante contactores y protecciones eléctricas que aseguran estabilidad y seguridad. Los resultados evidencian una mejora en el rendimiento productivo (incremento de hasta 200%) y en la calidad del acabado, consolidando esta máquina como una alternativa eficiente y escalable para la industria textil peruana.Acceso abierto
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Desarrollo de un sistema de triple agarre neumático blando a un robot delta para pick and place de arándanos(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-06)La selección manual de arándanos y otros berries en la agroindustria puede ser ineficiente y perjudicial para la calidad del fruto debido a su delicadeza. En las agroindustrias medianas peruanas, la manipulación manual excesiva a menudo resulta en daños significativos al fruto, reduciendo su valor comercial y calidad. Este trabajo se enfoca en estas medianas empresas y propone el diseño de un sistema automatizado utilizando tres soft grippers integrados en un robot paralelo tipo delta. El objetivo principal es automatizar el proceso de envasado de arándanos para mejorar la calidad del fruto y minimizar la sobre manipulación. Los soft grippers están diseñados para manejar los arándanos con suavidad, evitando daños mecánicos. Asimismo, se utiliza un robot delta debido a su capacidad para realizar procesos de manera rápida. Para el control y procesamiento, se utiliza un Raspberry Pi como procesador principal, que ejecuta un programa en Python encargado de coordinar los subprocesos necesarios para la operación del sistema. Se espera que el sistema sea capaz de agarrar los arándanos sin comprometer su Bloom, así como no dañarlos. Por otro lado, se espera que este proyecto pueda igualar o superar la producción del método convencional, es decir, 54 gramos por minuto considerando que el fruto es de la variedad Biloxi y tiene un peso de 1.8 a 2.2 g. Esto representa una mejora significativa en comparación con los métodos convencionales. Además, la implementación de este sistema resultará en una mejora en la consistencia y calidad del producto final.Acceso restringido temporalmente
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Diseño de un sistema de automatización para corte de tuberías de 1.2mm de espesor con longitud variable utilizando una tronzadora manual con disco de 14” en una planta de fabricación de motocicletas de tres ruedas(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-15)El presente trabajo plantea el diseño de un sistema de automatización para corte de tuberías de 1.2 mm de espesor con longitud variable, utilizando un tronzador manual con disco de 14”, destinado a usarse en una planta de fabricación de motocicletas de tres ruedas. El diseño deriva de la necesidad de obtener un equipo que sea compacto y automático o semiautomático para evitar los accidentes que podrían ocurrir por consecuencia de un proceso completamente manual, además de mejorar la precisión del corte. Para el diseño se analizaron múltiples modelos de equipos, los cuales se emplean en manufactura a gran escala, de los cuales se tomó el sistema de uno como referencia para cierta parte de la estructura. Además, se optó por utilizar neumática para el sistema interno debido a que la planta posee un generador de aire a presión para distribuir a toda la planta. Se optó por diseñar el equipo de tal forma que el operador solo intervenga en la etapa inicial y en la final. Una vez obtenido el diseño, se realizaron simulaciones de tensión en el programa Autodesk Inventor para determinar el factor de seguridad de cada pieza, con el fin de comprobar si pueden soportar el esfuerzo generado en su actividad. Por los análisis que se realizaron, se demuestra la viabilidad del diseño del equipo para resolver el problema planteado.Acceso abierto
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Diseño y simulación de un vehículo terrestre no tripulado omnidireccional con navegación autónoma para la distribución automatizada de café pergamino(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-27)Este trabajo presenta el diseño y desarrollo de un sistema de Vehículo Terrestre No Tripulado (UGV) omnidireccional orientado a la distribución uniforme de café pergamino en patios de secado. El proyecto se plantea en la cooperativa cafetalera Pangoa, que dispone de un área de 1500 m² dividida en 60 quintales (25 m² cada uno). El objetivo principal es incrementar la eficiencia operativa del proceso, reducir la carga laboral y preservar la calidad del grano durante el secado, mitigando pérdidas generadas por prácticas manuales tradicionales. La propuesta combina hardware de bajo costo con herramientas para el desarrollo de este. La navegación del UGV se fundamenta en edometría, mediante encoders de efecto Hall e información de una unidad inercial (IMU), procesados en una ESP32 NodeMCU con control PID para desplazamientos rectilíneos. A nivel de percepción, se integra una cámara controlada por Raspberry Pi 4B, utilizada en conjunto con algoritmos de visión artificial para supervisar la distribución del café, donde se modelan las trayectorias de cobertura del área total y se analizan métricas de desempeño como tiempo de operación y uniformidad del esparcido. Los resultados experimentales con el prototipo, complementados con la simulación a escala real, evidencian mejoras significativas en eficiencia y cuidado del grano, constituyendo una alternativa viable y sostenible para pequeños productores. Este desarrollo representa un avance hacia la automatización agrícola aplicada al sector cafetalero peruano.Acceso abierto
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Desarrollo de un prototipo de sistema de detección de drones con el fin de preservar la privacidad y la seguridad doméstica(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-16)El presente trabajo propone el desarrollo de un sistema mecatrónico de detección de vehículos aéreos no tripulados de clase pequeña (peso inferior a 2Kg) destinado a salvaguardar la privacidad en zonas residenciales. La etapa inicial consistió en la selección de la arquitectura de visión por computadora y de la selección de actuadores necesarios para el posicionamiento dinámico. El análisis de rendimiento de las redes neuronales condujo a la elección de YOLOv8s debido a su robustez en la capacidad de detección. Para el control de posicionamiento, se optó por una combinación de motor paso a paso y servomotor para la base giratoria (movimiento Pan) y el sistema de elevación (movimiento TILT), respectivamente. Esta selección se basa en la alta precisión en el control de posicionamiento, lo que minimiza la necesidad de implementar un esquema de control realimentado. Finalmente, la implementación del protocolo de notificación SMS se estableció por su bajo costo y su capacidad para garantizar la entrega de alertas incluso en entornos con conectividad a Internet limitada. El sistema completo se articula en torno a una plataforma Pan-TILT que soporta la cámara. La computadora recibe la captura de imágenes y, mediante la red neuronal entrenada, realiza la identificación y estimación de la posición del UAV. Seguidamente, la computadora transmite las coordenadas al microcontrolador, el cual gestiona el posicionamiento de los actuadores y ejecuta la notificación de alerta por SMS a la autoridad competente para la toma de acciones de seguridad.Acceso abierto
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Desarrollo de prototipo de un galpón móvil automatizado y con sistema IoT para la crianza de pollos por el método de pastoreo(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)El presente trabajo describe el diseño de un prototipo mecatrónico, con control y monitoreo, de un galpón móvil automatizado enfocado en el proceso de pastoreo para la crianza de pollos de engorde. Este galpón consta de una estructura móvil equipada con una ventana ajustable para la regulación de la temperatura interna y un sistema de desplazamiento que trasladará el galpón, junto con aves de corral, a diferentes áreas donde podrán pastorear. Todo lo mencionado podrá monitorear el usuario del galpón. El objetivo principal de este sistema es tener un control y monitoreo seguro de las principales variables que afectan el proceso de pastoreo, utilizando tecnología de automatización y control. El sistema estará compuesto por sensores de temperatura para el monitoreo, sensores de navegación e inerciales para su movimiento, activando actuadores para el desplazamiento a un área óptima para los pollos. Cada subsistema tendrá su propio sistema embebido, los cuales se comunicarán con la computadora central que será un raspberry pi, este último se encargará de que los controladores de los subsistemas funcionan ordenadamente, impactando positivamente en la crianza de diferentes aves de corral.Acceso abierto
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Diseño y simulación de una CNC con 3 ejes de movimiento adaptable a diferentes herramientas, para la producción de diferentes productos.(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-12-09)Las máquinas de control numérico por computadora (CNC) son componentes esenciales en la automatización industrial, especialmente en la manufactura. Operadas mediante lenguajes de programación especializados, estas máquinas ofrecen niveles de eficiencia, precisión y consistencia que superan al trabajo manual. Los modelos más avanzados utilizados en plantas y talleres incluyen fresadoras, tornos, enrutadores y cortadoras de plasma. Actualmente, la mayoría de estas máquinas funcionan en tres ejes (X, Y, Z), utilizando herramientas similares a grippers para realizar diversas tareas como cortar, estampar, moldear y sujetar. Generalmente, la herramienta se posiciona en el eje Y y se mueve hacia arriba y abajo mediante un sistema mecánico. Existen también modelos más complejos con cinco o más ejes de trabajo. Las CNC están compuestas por varios componentes, como tornillos sin fin, correas, servomotores, piñones de sistemas síncronos, perfiles de aluminio y tubos lisos. Es fundamental entender la metodología necesaria para desarrollar una máquina CNC adaptable a diferentes herramientas o grippers, especialmente en el contexto peruano. A continuación, se explicarán los cálculos necesarios para un tornillo sin fin, considerando los tornillos de potencia como cilindros roscados con una tuerca que se desplaza en un plano horizontal o vertical. Luego, se discutirá el uso de correas dentadas para evitar el deslizamiento entre la correa y el piñón, asegurando un movimiento preciso entre dos ejes. La selección de motores paso a paso Nema se basará en su modelo, torque y corriente fase, proporcionando un control preciso de la posición angular, aceleración y velocidad del eje. Con el objetivo de asistir a futuras generaciones de ingenieros interesados en el desarrollo de máquinas CNC para uso personal, académico o profesional.Acceso abierto
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Desarrollo de un sistema de recojo y colocación de camas magnéticas mediante Robotino 4 para la automatización del servicio de impresión 3D vía plataforma web aplicado en el FABLAB de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)En el presente trabajo se desarrolla la implementación de un sistema automatizado para la producción en masa de impresión 3D en granjas de fabricación aditiva mediante un robot educativo de la marca Festo, el robotino 4.0, al cual se le realizó un sistema mecánico en su plataforma para sujetar y transportar las camas magnéticas por medio de fuerza magnética con ayuda de imanes de neodimio. Asimismo, se realizó una interfaz web donde los usuarios puedan subir y enviar sus archivos en formato STL para poder imprimirse previamente con la aprobación del encargado del FABLAB. Por otro lado, el coordinador puede aprobar, monitorear y tener un historial de las impresiones que se realizan para contar con un registro de tiempos de impresión y material consumido por los usuarios. El sistema consta de un conjunto de procedimientos donde el robotino debe empezar su recorrido hacia la impresora que finalizó la impresión y debe retirar la cama magnética y desplazarla hacia un recinto donde se almacenaran las camas magnéticas y recoger una nueva para poder colocarla en la impresora para iniciar una nueva impresión. Una vez implementado, se realizaron pruebas en la precisión que tenía el sistema para colocar la cama magnética para iniciar una nueva impresión. Debido a que la cama magnética es 2cm más grande que el área de impresión, eso permitía tener un máximo margen de error de 1cm por lado en la colocación de la bandeja, y al realizar las pruebas correspondientes se determinó que se tiene un error medio de 3.65mm. Este resultado garantiza que se tendrá un proceso de impresión exitoso.Acceso abierto
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Diseño de un vehículo de superficie no tripulado tipo trimarán para monitoreo de cuerpos de agua lénticos de la región hidrográfica del Amazonas en el Perú(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)En el Perú, el monitoreo de la calidad del agua en lagos y lagunas sigue siendo limitado por el difícil acceso y la dependencia de embarcaciones tripuladas, lo que reduce la frecuencia de muestreo y expone a riesgos al personal. Este trabajo presenta el diseño de un vehículo de superficie no tripulado (USV) tipo trimarán destinado al monitoreo de cuerpos lénticos de la región hidrográfica del Amazonas. El diseño se desarrolló siguiendo normas para embarcaciones pequeñas (ISO 8666, ISO 12215, ISO 12216 e ISO 12217-3) e integra criterios hidrostáticos, hidrodinámicos, estructurales y eléctricos. Se modelaron los cascos en Maxsurf y se evaluaron mediante simulaciones CFD en ANSYS, obteniéndose un desplazamiento total aproximado de 41,76 kg con francobordo adecuado y altura metacéntrica positiva para la categoría D. Se dimensionó una estructura tipo sándwich de fibra de vidrio y madera balsa, y se implementó un sistema de muestreo con dos botellas Van Dorn de 2,0 L accionadas por servomotor, además de soportes para una sonda multiparamétrica, un módulo GPS con IMU y la electrónica embarcada. El sistema de propulsión emplea propulsores eléctricos gobernados por radiocontrol y alimentados por un banco de baterías de ion-litio 3S, que proporciona una autonomía estimada de 120 minutos. El diseño propuesto constituye una plataforma segura y portable para ampliar la cobertura espacial y temporal del monitoreo de calidad de agua en lagos y lagunas peruanos.Acceso abierto
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Propuesta de diseño y optimización de una máquina CNC para prototipados de PCBs de 15 x 10 cm(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)El presente trabajo propone el rediseño funcional de una máquina CNC de bajo costo desarrollada previamente en el curso de Proyecto Mecatrónico 2 (PM2), con el propósito de corregir las deficiencias estructurales y de desempeño identificadas en su primera versión. La máquina original, destinada al prototipado electrónico en el contexto del mercado peruano del Jr. Paruro y de la comunidad universitaria de la UPC, presentaba limitaciones en rigidez, vibración y seguridad, lo que generaba reprocesos y acabados no uniformes en las piezas fabricadas. El proyecto plantea el diseño mejorado de dicha CNC, optimizado para el trabajo de placas de hasta 10 × 15 cm, mediante la aplicación de simulaciones estructurales, análisis del factor de seguridad y teoría de materiales, complementados con la integración de un nuevo controlador y la incorporación de medidas de seguridad no presentes en la versión anterior como limit switches y auto nivelado Z. La propuesta busca consolidar una alternativa técnica y accesible de máquina CNC orientada al campo de la electrónica, con el objetivo de incentivar futuras implementaciones o adaptaciones en proyectos personales y académicos.Acceso abierto
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Diseño y Desarrollo de una Máquina Compacta para la Desaponificación de Quinua por Escarificación y Lavado Húmedo, con Sistema Integrado de Secado, para la Empresa “Comercial Mary”(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-30)El presente trabajo describe el desarrollo e implementación de una máquina compacta para la desaponificación y secado de quinua, diseñada para la empresa Comercial Mary, ubicada en la ciudad de Huancayo. Esta empresa presentaba limitaciones económicas y de espacio que dificultaban la adquisición de equipos industriales, lo que la obligaba a subcontratar el proceso de lavado del grano, incrementando los costos y reduciendo su capacidad de producción. Ante esta problemática, se propuso el diseño e integración de una máquina automatizada que combina los métodos de escarificación en seco y lavado húmedo a temperatura controlada, reduciendo significativamente la dependencia de servicios externos. El sistema se estructura en cinco etapas automáticas controladas por un PLC Siemens S7-1200 AC/DC/RLY: dosificación, tamizado, escarificación, lavado y secado. La etapa de dosificación cuenta con una tolva equipada con un tornillo sin fin y un sensor capacitivo, lo que garantiza un flujo constante de grano. El tamizado se realiza mediante un tamiz N.º 10 (ASTM E11-22) accionado por un motor vibratorio. En la escarificación, dos rodillos rugosos que friccionan los granos contra paredes ubicadas a 1.6 mm, eliminando la capa superficial donde se concentran las saponinas. Posteriormente, el lavado húmedo se lleva a cabo en un tanque con control de nivel, temperatura y agitación axial, mientras que el secado se efectúa por centrifugación a 715 rpm, asistida por electroválvulas y bombas de drenaje. Además, se aplicó un flujo de aire caliente hasta alcanzar un contenido de humedad adecuada. La máquina desarrollada procesa 10 kg de quinua en 4 minutos, logrando un contenido residual de saponinas menor o igual al 0.12 % y una humedad final menor 13 %, manteniendo la integridad del grano. Con ello, la empresa logra reducir costos operativos, optimizar espacio y fortalecer su autonomía productiva.Acceso abierto
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Diseño de un generador de olas para la realización de pruebas de modelos marítimos a escala reducida en un canal de oleaje(Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PE, 2025-11-02)El presente trabajo tiene como objetivo presentar el diseño de un canal de oleaje bidimensional de bajo costo destinado a la realización de ensayos experimentales de olas. Este sistema permite verificar el funcionamiento adecuado de modelos físicos a escala reducida, como parte de una etapa posterior en el desarrollo del prototipo general. El proyecto se compone de un tanque modular de pequeñas dimensiones, diseñado para facilitar su instalación rápida en un entorno de laboratorio convencional. Asimismo, integra un generador de olas basado en un mecanismo manivela–balancín, el cual produce un movimiento oscilante tipo flap mediante una placa que desplaza la masa de agua contenida en el tanque. Para evitar errores y la superposición indeseada de las olas generadas, se diseñó un absorbedor pasivo con pendiente regulable, lo que permitió identificar experimentalmente la configuración óptima de la pendiente para distintos tipos de olas. Además, con el fin de garantizar la validez del diseño, se efectuaron análisis cinemáticos y dinámicos del mecanismo del generador de olas, así como análisis estáticos para la placa flap y para la estructura del canal, empleando los entornos de software Matlab y SolidWorks. A partir de los fundamentos de la teoría lineal de oleaje, fue posible determinar los límites de altura de onda que puede generar el sistema. Para el control y la automatización del generador de olas, se utilizó un PLC Siemens S7-1200 encargado de la gestión de un motor paso a paso de 20 Nm de torque y de los sensores que conforman el sistema. Mediante la herramienta PID Tuner de Matlab, se diseñó un controlador PI para obtener las alturas de ola deseadas. La efectividad del controlador se evaluó analizando el sobreimpulso, el tiempo de establecimiento y el tiempo de subida de la planta para tres valores de referencia de altura de ola: 6, 10 y 16 cm. Los sobreimpulsos obtenidos fueron 5.85 % para 6 cm, 4.74 % para 10 cm y 0.505 % para 16 cm, los cuales se consideraron aceptables para esta aplicación. Los tiempos de establecimiento fueron de 13 s para los dos primeros casos y de 18 s para el tercero, los cuales se consideraron rápidos para el sistema. Por último, los tiempos de subida fueron 2.62 s, 2.558 s y 3.877 s para los respectivos casos, resultados que se calificaron como aceptables y contribuyen a la velocidad del sistema. En consecuencia, el controlador diseñado se consideró efectivo. Finalmente, las simulaciones estructurales confirmaron que los componentes del canal de oleaje alcanzan factores de seguridad superiores a los valores recomendados, garantizando así un funcionamiento confiable del sistema.Acceso abierto
