Área de Electrónica y Automatización - Tesis

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Diseño de protección de equipos móviles implementando el sistema Ground Fault/Ground Check para bombas sumergibles utilizadas en la industria minera
(Universidad de Piura, 2025-03) Cabanillas Alberca, Alberto Salomón; Lizana Bobadilla, Víctor
Las exigencias de seguridad en minería requieren de sistemas de protección con alta confiabilidad para la prevención de accidentes que atenten contra la vida humana y la funcionabilidad de los equipos. El objetivo de la tesis es la protección de equipos móviles, como es el caso de una bomba sumergible. Se plantea la viabilidad de implementar un sistema de protección más accesible tanto en su financiamiento como en su instalación. En el capítulo I se explica el funcionamiento de los equipos de protección más utilizados en los tableros de variadores de frecuencia de las bombas sumergibles, así como, del sistema de protección Ground Fault/Ground Check. En el capítulo II se describe los criterios para la implementación del sistema Ground Fault/Ground Check y se hace un análisis económico entre un tablero de protección completo y la opción de implementar un kit de protección que está conformado por los componentes básicos del sistema como el módulo RC48C, el transformador de protección toroidal y el diodo Zener. Finalmente, se llega a concluir que este tipo de protección es fundamental en una bomba sumergible, ya que además de proteger al equipo, garantiza la integridad de la persona que se encuentre en contacto. Como principal aporte de esta tesis, se ha evaluado la implementación de un sistema de protección más accesible considerando únicamente los componentes básicos antes mencionados, haciendo de este kit una alternativa económica más accesible en un 37.12% en comparación con un tablero de protección completo, manteniendo el principio fundamental de un sistema de protección.
Ampliación en infraestructura y equipos de una planta agroexportadora con una mejora de control en la línea de succión de los túneles de enfriamiento
(Universidad de Piura, 2024-12) Castillo Melendres, Henry; Machacuay, Jorge
La tesis aborda la evaluación cualitatitiva y cuantitativa sobre la ampliación de una planta agroexportadora ubicada en la región Piura. El estudio tiene como objetivo evaluar los beneficios obtenidos después de la ampliación de las diferentes áreas de la planta con la finalidad de determinar si la capacidad de producción se incrementa a los niveles esperados, así como la mejora de los subprocesos en cada una de las áreas involucradas para la obtención de una meta común que es la exportación de fruta fresca con estándares de calidad internacional. El desarrollo de la tesis se realiza en dos capítulos: el primero contiene información de las áreas y equipos previos al proyecto de ampliación de la planta agroexportadora, también se menciona cómo era el proceso de enfriamiento con el uso de electroválvulas de control on-off. Se analiza también el proceso de enfriamiento con un control on-off en la válvula ICM ubicada en la línea de succión de los túneles de enfriamiento que básicamente lo que hace es controlar la salida de refrigerante del serpentín del evaporador y retornar al tanque de recirculación ubicado en la sala de máquinas. En el segundo capítulo se realiza un listado de equipos nuevos por cada área que se incluyen en el proyecto de ampliación, la infraestructura nueva que se suma a la existente con la finalidad de ampliar cada una de las zonas que conforman la planta. Se vuelve a analizar el proceso de enfriamiento, pero ya con un actuador ICAD 1200A encargado del control de salida del refrigerante, la función del actuador es la misma que la que tenía anteriormente la electroválvula solenoide on-off pero su control es más preciso ya que con el actuador la válvula ICM va cerrando de manera progresiva dependiendo de la variación de la temperatura en el interior del túnel. Otro de los puntos que se detalla en la presente tesis en ambos capítulos es la mejora de control en la línea de succión de cada evaporador en los túneles de enfriamiento tipo californiano. Se concluye que la capacidad de producción aumentó considerablemente con la ampliación de la infraestructura de las diferentes áreas y la instalación de más equipos que ayudan a lograr la meta propuesta. Con respecto a la mejora en el control de la línea de succión de los túneles de enfriamiento, los resultados que se obtienen son muy buenos ya que los tiempos de los procesos de enfriamiento disminuyen en aproximadamente 2 horas y la calidad del proceso mejora eliminando de esa forma los picos de temperatura que se tenían con el tipo de control on-off.
Desarrollar un modelo de proyección de demanda eléctrica diaria del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) utilizando Redes Neuronales Recurrentes y Transformada Wavelet
(Universidad de Piura, 2025-03) Vargas Zavala, Gustavo; Fiestas Chévez, José
La tesis tiene como objetivo desarrollar un modelo híbrido que combina Redes Neuronales Recurrentes del tipo Long ShortTerm Memory (memoria a corto-largo plazo) con la técnica de Transformada Wavelet Discreta (DWT). La DWT permite descomponer la señal de demanda eléctrica del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) en múltiples sub-señales que capturan diferentes frecuencias y detalles de la señal original. Este proceso puede reducir la volatilidad de ciertos componentes al aislar patrones de frecuencia específicos, facilitando su análisis. Cada subseñal obtenida es posteriormente procesada por una red neuronal recurrente LSTM, que permite realizar un pronóstico de la demanda en función de las características de cada componente. El resultado final se obtiene mediante la combinación de estos múltiples pronósticos utilizando la Transformada Wavelet Estacionaria Inversa, la cual preserva la longitud original de la señal sin aumentar su volumen, facilitando la reconstrucción de la serie temporal pronosticada. Para el presente estudio, se emplearon datos de demanda eléctrica registrados cada quince minutos desde enero de 2021 hasta noviembre de 2023, obtenidos del sitio web del Comité de Operación Económica del Sistema (COES). Se llevaron a cabo experimentos de verificación en los que se realizaron dos modelos, un modelo tradicional de Redes Neuronales Recurrentes LSTM y un modelo híbrido entre redes neuronales recurrentes LSTM y DWT, dichos modelos fueron comparados con el modelo de predicción diaria de COES. Los resultados indican que el modelo tradicional presenta valores de precisión por debajo del modelo de predicción diaria utilizada por COES. Durante una semana de predicciones, el modelo tradicional alcanzó un 𝑅2de 0.9195, un 𝑀𝐴𝐸 de 117.971 y un 𝑀𝐴𝑃𝐸 de1.6918%.demostrando una precisión inferior a los resultados del modelo de predicción diaria de COES (𝑅2de 0.938, un 𝑀𝐴𝐸 de 110.807 y un 𝑀𝐴𝑃𝐸 de 1.586%). Por otro lado, los resultados indican que el modelo híbrido propuesto supera en precisión al modelo de predicción diaria utilizada por COES. Durante una semana de predicciones, el modelo híbrido alcanzó un 𝑅2de 0.9666, un 𝑀𝐴𝐸 de 74.95 y un 𝑀𝐴𝑃𝐸 de 1.069%demostrando una precisión significativamente superior a los resultados del modelo de predicción diaria de COES (𝑅2de 0.938, un 𝑀𝐴𝐸 de 110.807 y un 𝑀𝐴𝑃𝐸 de 1.586%).
Prototipo de robot cuadrúpedo basado en inteligencia artificial con aprendizaje profundo por refuerzo y ROS, para realizar actividades de búsqueda y rescate en la región de Piura
(Universidad de Piura, 2024-12) Izquierdo Arcaya, Jesús Joel; Soto Bohórquez, Juan Carlos
El objetivo de la tesis es implementar un prototipo de robot cuadrúpedo basado en inteligencia artificial con aprendizaje profundo por refuerzo y ROS, para realizar actividades de búsqueda y rescate en la región de Piura. Para cumplirlo se ha optado por el diseño y ensamblaje de un robot cuadrúpedo, con doce grados de libertad, con el fin de poder realizar un control a través de un microprocesador Raspberry Pi 4 y con una placa de extensión Navio2. La eficiencia de este proyecto se verá reflejado en la capacidad que tenga el agente “el prototipo” para lograr obtener un valor de recompensa alto. Se diseñará diferentes entornos para el agente, en donde para cada entorno la recompensa será diferente por lo que se podrá comparar con el dos modelos de aprendizaje como es el Deep Reforcement Learning y la Qtable, siendo esta última un modelo sencillo el cual sirva como partida para tener que comprar los resultados con el primer modelo. Todo esto bajo el apoyo de un algoritmo llamado ROS el cual permite trabajar con diferentes nodos y entrelazar comunicación entre ellos.
Control de nivel para un módulo de prueba experimental usando Practical Non-linear Model Predictive Controller (PNMPC)
(Universidad de Piura, 2025-01) Jaramillo Baca, Jenner Jeampierre; Vilca Aguilar, Luis Angel; Manrique Silupú, José José
La presente tesis propone la implementación del algoritmo Practical Non-linear Model Predictive Control (PNMPC) para controlar el lazo de nivel del Módulo de laboratorio FESTO, el cual se compone de un sistema de dos tanques en cascada conectados por un circuito cerrado donde fluye agua. El PNMPC es un algoritmo de control que soluciona el problema de la no linealidad de los sistemas de nivel sin comprometer el rendimiento del proceso control. Para llevar a efecto esta estrategia de control se ha escrito un código en MATLAB que envía y recibe datos de la planta mediante la arquitectura de comunicación OPC UA a un PLC, que se encarga de operar los componentes del Módulo FESTO. También, se aplicó técnicas de control, usualmente, vistas en los cursos de automatización tales como el controlador PI y el controlador Generalize Predictive Control (GPC) para comparar su rendimiento con la propuesta de estudio respecto a pruebas ejecutadas en el módulo experimental en tiempo real. De manera que, se ha evidenciado un mejor desempeño y una implementación más simple del PNMPC respecto a sus análogos. Por ende, se ha abierto una alternativa de solución para realizar el control de nivel a escala industrial.
Estudio comparativo del algoritmo YOLO con tecnologías de visión artificial usadas en BBS Automation para el posicionamiento angular de piezas
(Universidad de Piura, 2025-01) Chumán Alvarado, Gloria Mariana; Alvarado Tabacchi, Irene; Vásquez Palacios, Alvaro Horacio
La tesis tiene como objetivo realizar una comparación detallada entre dos sistemas de visión por computadora: el utilizado actualmente en la empresa BBS Automation y un sistema basado en el modelo de red neuronal YOLO. Esto debido a la necesidad de optimizar diversas fases de los procesos de producción industrial en la empresa BBS Automation, ya que los métodos actuales dependen en gran medida de ajustes manuales, lo que a su vez acrecienta la probabilidad de errores. La finalidad de realizar una comparación de este género es evaluar la eficacia, precisión y fiabilidad de ambas tecnologías, para determinar en qué escenarios resulta más conveniente utilizar cada una de ellas. Para llevar a cabo esta comparación, se emplearon múltiples criterios de evaluación, como lo son la confiabilidad, los costos, el tiempo de procesamiento, la complejidad de la configuración y la tolerancia de medición de cada tecnología. La data se obtuvo tanto de las operaciones en planta como de un módulo de pruebas diseñado específicamente para examinar ambos sistemas en condiciones controladas. Este enfoque posibilitó un análisis más detallado y completo del desempeño de ambos sistemas. El estudio no solo busca determinar cuál de los dos sistemas es más adecuado para la tarea considerada, sino sobre todo definir en qué circunstancias las redes neuronales presentan un mejor desempeño y en cuáles los métodos tradicionales siguen siendo superiores. Este análisis aporta información valiosa para la toma de decisiones futuras respecto a la automatización industrial y la elección de proveedores en la empresa, y subraya la importancia de adaptar las tecnologías a las necesidades específicas de cada situación.
Aplicación de Primavera P6 en la planificación y control de avances en instalaciones mecánicas y eléctricas en proyectos de infraestructura
(Universidad de Piura, 2024-11) Gamarra Lázaro, Mayra Milagros; Guerrero, Rosalba
La investigación analiza el uso del software Primavera P6 en la planificación y control de avances en proyectos de infraestructura, concretamente en las disciplinas mecánica, eléctrica, de plomería y sistemas contra incendios (MEPF). La gestión de proyectos, en la actualidad, demanda herramientas avanzadas que hagan posible no solamente planificar de forma eficiente, sino también, tener un óptimo control de los avances. Primavera P6 ofrece una gestión que permite trabajar en numerosos proyectos complejos y ofrece un entorno muy robusto con el que se puede manejar la asignación de recursos, la programación, el seguimiento de las actividades críticas y el análisis de los riesgos. En el estudio se describen los procesos claves para cargar los datos en Primavera P6, desde la creación de la estructura de desglose del trabajo (EDT), la asignación de recursos o la programación mediante las secuencias de las actividades. También se pone de manifiesto la importancia de generar reportes y gráficos de Gantt para ayudar a los gestores, de forma que se pueda tomar decisiones de forma fundamentada. El análisis de los riesgos se articula mediante la incorporación de Primavera P6 Risk Analysis, que permite distintas situaciones y hacer proyecciones sobre el proyecto. La utilización de Primavera P6 no se limita a la planificación, sino que también es una herramienta básica de control en los avances del proyecto, e incorpora un proceso continuo de actualización de la duración de las actividades de forma que se pueden recalcular los recursos o qué actividades críticas deben ser priorizadas para no generar mayores retrasos en la entrega del producto final del proyecto. Finalmente, se concluye que el software Primavera P6 constituye una herramienta clave para los proyectos, ya que permite una gestión y una previsión minuciosa de todos los elementos del proyecto. En torno a su avanzada funcionalidad, los equipos pueden gestionar adecuadamente los recursos, contener los riesgos y cumplir con los hitos del proyecto. Los resultados alcanzados hacen hincapié en la importancia de un seguimiento continuo y una actualización de los avances para garantizar el éxito del proyecto.
Optimización de recursos en el diseño y supervisión de proyectos empleando realidad virtual y metodología BIM. Caso aplicativo: proyecto de mejora de procesamiento de chatarra
(Universidad de Piura, 2024-12) Martínez Domínguez, Alessandra Geraldine; Fiestas Chevez, José Hugo
Optimizar recursos en proyectos de ingeniería es una tarea desafiante que demanda nuevas formas de gestión. Esta tesis explora cómo la metodología BIM (Building Information Modeling) y la realidad virtual (VR) pueden transformar el desarrollo de proyectos, enfocándose en su impacto durante el diseño, la coordinación interdisciplinaria y la ejecución. A lo largo del documento, se presentan los conceptos fundamentales de BIM, desde el concepto de BIM, pasando por las dimensiones, niveles de información, niveles de madurez, herramientas de trabajo, hasta los impactos en los proyectos. De igual forma se revisa el concepto de realidad virtual, detallando las diferencias con realidad aumentada y realidad mixta, las herramientas de trabajo involucradas y su aplicación en proyectos. En el análisis de los casos de aplicación en proyectos se destaca los beneficios y el potencial para identificar errores desde la etapa de diseño y planificación, mejorar la colaboración entre disciplinas y reducir costos asociados a interferencias que se presentan durante la etapa de construcción de un proyecto. Para validar los impactos de la metodología BIM y VR, descritos en la bibliografía especializada, se presenta y analiza un caso real: El proyecto de mejora de procesamiento de chatarra. En este proyecto se implementaron estratégicamente estas herramientas de trabajo, logrando resultados que resaltan su valor en escenarios reales. El análisis de los resultados se realizó de forma cuantitativa y cualitativa, comparando esta metodología con la tradicional. Los aspectos evaluados en forma cuantitativa comprenden el tiempo invertido en el diseño, los errores detectados en la fase de diseño, la coordinación interdisciplinaria, el impacto en el tiempo de la fase de ejecución, el costo en la fase de diseño y el ahorro en la fase de ejecución. Por su parte, la evaluación cualitativa mide la percepción sobre aspectos clave relacionados con la calidad de los entregables, la efectividad en la detección de errores y la colaboración interdisciplinaria. En este trabajo, se demuestra que estas tecnologías, más allá de ser innovadoras, se convierten en soluciones clave para una planificación más precisa y eficiente, fomentando una gestión sostenible y adaptada a las exigencias actuales de la ingeniería.
Diseño de modelo basado en redes neuronales para la detección de anomalías en motorreductor de molino de secado en empresas agroindustriales
(Universidad de Piura, 2024-12) Arizola Rangel, Luis David; Manrique Silupú, José José
Dentro de la industria se suele trabajar con diversos equipos que realicen algún tipo de accionamiento en específico para algún proceso. Dentro de este grupo se encuentran los motores eléctricos de inducción y los reductores de velocidad, que se encargan de transformar la energía eléctrica en mecánica y de aumentar el torque respectivamente. Ambos debido a su robustez y facilidad de mantenimiento cuentan con variedad de aplicación en la industria. Bajo este contexto la tesis tiene como objetivo diseñar un modelo de red neuronal basado en un autoencoder capaz de detectar anomalías en motorreductores utilizados en procesos agroindustriales que garantice una operación continua de estos equipos, además de poder realizar una intervención temprana, evitando mantenimientos correctivos. Para el diseño del modelo y entrenamiento se parte de la recolección y preprocesamiento de los datos del motorreductor analizados donde se incluyen variables como temperaturas, vibraciones, velocidad, corriente y torque. Se realiza un preprocesamiento de los datos para encontrar valores atípicos, imputar datos faltantes de ser necesario. A continuación, se desarrolla la arquitectura de la red neuronal con los datos normalizados donde este algoritmo logre aprender del comportamiento normal del equipo y replique los datos en su salida. Aquí serán identificados los patrones anómalos cuando los datos difieran de manera significativa. Luego se realiza el proceso de evaluación y validación a fin de encontrar la tasa de anomalías detectadas y la precisión de estas detecciones. Finalmente, se analizan los resultados para observar la capacidad del modelo de detectar fallas, así como identificar qué tipos de fallas se encontraron. Con esto se logrará demostrar cómo se puede poner en práctica la red neuronal. Queda demostrado que el modelo de red neuronal con autoencoder tiene un buen desempeño en la detección de anomalías ya que se obtuvo un error de reconstrucción de 0.023, lo que quiere decir que el modelo es capaz de reconstruir el dato de entrada con un error bajo y por lo tanto ha conseguido aprender adecuadamente de los patrones de operación normal del equipo. Con estos resultados es posible llevar este diseño a una implementación en entornos agroindustriales que permita identificar con antelación eventos de fallos.
Implementación de un modelo de aprendizaje automático para la identificación de consumos anómalos en clientes asociados a pérdidas no técnicas
(Universidad de Piura, 2024-12) Cordova Carmen, Jean Jairo; Fiestas Chévez, José́
El hurto de energía eléctrica y las pérdidas no técnicas generan perjuicios económicos significativos para empresas distribuidoras como Electro Oriente. Según el reporte del Departamento de Control de Pérdidas de julio de 2024, se distribuyeron 31 540.393 KWh, de los cuales 2 330.719 KWh (7.39%) se perdieron en baja y media tensión, afectando las utilidades de la empresa. Con 99 002 usuarios en la ciudad de Iquitos, es crucial contar con un sistema eficiente que permita reducir estas pérdidas. La tesis detalla los principales tipos de hurtos de energía identificados en las redes, incluyendo: conexión directa en medidores, derivaciones en la acometida, puentes internos y externos en medidores y conexiones clandestinas. Además, se describen las metodologías tradicionales para la detección de estas pérdidas. La metodología del modelo Random Forest, implementada en este trabajo, optimiza los recursos operativos al focalizar las inspecciones en los casos con mayor probabilidad de hurto. Esto no solo reduce tiempos y costos, sino que también mejora la eficiencia en la gestión energética. La implementación de este modelo asegura que Electro Oriente cumpla con las normativas vigentes impuestas por OSINERGMIN, evitando sanciones. Finalmente, la reducción de pérdidas no técnicas impacta directamente en las utilidades de la empresa. El modelo de aprendizaje automático Random Forest, entrenado con datos históricos y casos de hurto de energía verificado, identifica características clave para localizar con mayor precisión casos de fraude, facilitando así el recupero de energía que antes no era facturada. Esto genera un aumento en los ingresos y mejora la estabilidad financiera de la empresa.
Integración de análisis vibracional avanzado y técnicas predictivas para el monitoreo de condición de equipos en la industria minera
(Universidad de Piura, 2024-11) Guerrero Celi, Rony Edynson; Machacuay, Jorge
Esta tesis se centra en cómo integrar el análisis vibracional avanzado con técnicas predictivas para monitorear el estado de los equipos en la industria minera. Dado que la fiabilidad y el rendimiento óptimo de los equipos son de gran importancia en este sector, evitar paradas inesperadas es fundamental para minimizar pérdidas económicas. Para ello, se utilizan herramientas como el análisis de deflexión operacional (ODS), la termografía infrarroja y el análisis dinámico de motores. Estas técnicas permiten detectar fallos potenciales antes de que ocurran daños significativos, lo que facilita la planificación del mantenimiento. La combinación de análisis vibracional y otras técnicas predictivas brinda una comprensión más profunda del comportamiento de los equipos en condiciones reales de operación. Esto no solo ayuda a identificar problemas como resonancias o desbalances, sino que también contribuye a optimizar el rendimiento y extender la vida útil de los equipos. La investigación se enfoca en aplicar estas técnicas a zarandas vibratorias, que son fundamentales en el procesamiento de minerales. Con este enfoque, se demuestra que un monitoreo continuo y el uso de diversas herramientas predictivas pueden prevenir fallos graves y asegurar la continuidad operativa en un entorno tan exigente como el de la minería.
Propuesta de mejora para la gestión del mantenimiento en equipos de perforación diamantina: Aumento de la disponibilidad operativa y reducción del tiempo medio de reparación (MTTR)
(Universidad de Piura, 2024-11) Calle Lapouble, Ruben Alonso; Risco Ramos, Redy
La tesis aborda la propuesta de mejora para la gestión del mantenimiento en equipos de perforación diamantina, aumentando la disponibilidad operativa y reduciendo el tiempo medio para reparación (MTTR). El desarrollo de esta propuesta de mejora se centra en usar herramientas como la regla de Pareto y el análisis de modos y efectos de falla (AMEF) para identificar los repuestos críticos, y así proponer un stock mínimo en planta que disminuya los costos y tiempos por fabricación de estos componentes. Como consecuencia aumentar la disponibilidad operativa y reducir el MTTR. Los resultados muestran una interesante mejora en los indicadores de disponibilidad operativa y Tiempo medio para reparación (MTTR), así como un ahorro al implementar esta propuesta de mejora.
Mejora del envasado de uva de mesa para exportación enfocado a la disminución de tiempo de enfriamiento por aire forzado
(Universidad de Piura, 2024-11) Vilela Chong, Gavino Alonso; La Madrid Olivares, Raúl
Para la exportación de uva se pasa por distintos procesos influyentes en su estado final. Al ser una fruta no climatérica debe ser cosechada en el punto exacto para el destino previsto. Las etapas postcosecha son el posible punto de inflexión donde se decide si la uva sale a destino o es rechazada antes del embarque. Dentro de las etapas postcosecha que atraviesa hay un proceso de suma importancia, estudios indican que la uva se deshidrata un 0.1% por cada hora expuesta en el túnel. La tesis tiene como objetivo reducir la permanencia de la uva en el túnel de enfriamiento por aire forzado modificando el envase final (caja de cartón). Se basa en un recorte en los laterales angostos de la caja de cartón, con el fin de dar mayor entrada al flujo de aire generado en el túnel. Antes de empezar el análisis identificaron las etapas que atraviesa la fruta, junto a ellas los factores influyentes que sean manipulables o no, con el fin de evitar fluctuaciones en ellos y sólo centrarse en la modificación de la caja. Asimismo, se logró analizar de manera parcial e identificar la carga térmica de la uva a extraer para lograr el enfriamiento idóneo. En futuros trabajos se espera realizar un estudio más exhaustivo del proceso analizando la totalidad de variables. Se tienen datos de temporadas previas y posteriores a la modificación de la caja para elaborar un contraste de mejoras de tiempo en el proceso y analizar económicamente el impacto positivo respecto al consumo energético.
Diseño de una red de sensores de largo alcance basado en tecnología LoRaWAN aplicado a la caracterización de una Isla de Calor Urbana (ICU)
(Universidad de Piura, 2025-01) Silva Mori, Yefer; Soto Bohórquez, Juan Carlos; Rodríguez Arisméndiz, Rodolfo
El trabajo de investigación tiene como principal objetivo diseñar una red de sensores de largo alcance basada en la tecnología LoRaWAN que permita la caracterización de las Islas de Calor Urbano (ICU). Para cumplir este objetivo, se han desarrollado sistemas embebidos compuestos por cuatro módulos transmisores y un módulo receptor (gateway), utilizando sistemas programables como Arduino, Raspberry Pi, módulos LoRa, sensores de temperatura y humedad. La validación del sistema se realiza en dos etapas. La primera etapa consiste en hacer pruebas de alcance con los dispositivos diseñados en entornos urbanos y rurales. La segunda etapa consiste en la validación con el despliegue de la red LoRaWAN, compuesta por 4 nodos transmisores y un gateway. Se analiza la tasa de entrega de datos para demostrar la confiabilidad del sistema y se realiza una comparación de los datos recopilados, tomando como referencia los datos de la estación meteorológica de la Universidad de Piura. Este prototipo desarrollado permite recopilar datos de temperatura y humedad y almacenarlos en una base de datos para su posterior estudio y caracterización de las ICU.
Desarrollo y control de una mano robótica con visión artificial para la emulación de movimientos del ser humano
(Universidad de Piura, 2024-12) Fiestas Cobeñas, Fabio Leandro; Tesén Bardales, César Aarón; Soto Bohórquez, Juan Carlos
El objetivo de la tesis es desarrollar una mano robótica y poder emular los movimientos de una mano humana mediante el uso de visión artificial con el fin de reducir las discapacidades en las extremidades superiores de los trabajadores. El trabajo se divide en cuatro capítulos que detallan el contexto, el marco teórico, la metodología empleada y los resultados obtenidos. En el primer capítulo, se justifica la necesidad del estudio mediante la identificación de los problemas que enfrentan los trabajadores con discapacidades en las extremidades superiores. Se definen los objetivos principales y secundarios de la investigación y se presenta un análisis del estado del arte, que proporciona una visión general de los avances previos en manos robóticas y tecnologías relacionadas, estableciendo así el punto de partida para el desarrollo del proyecto. En el segundo capítulo se desarrolla el marco teórico, donde se exploran conceptos clave como la anatomía de la mano humana, los prototipos actuales de manos robóticas y las tecnologías utilizadas en el proyecto, incluyendo Arduino, servomotores, Python, OpenCV y Mediapipe. Este capítulo proporciona la base conceptual necesaria para el diseño y la implementación de la mano robótica y su sistema de visión artificial. En el tercer capítulo, se detalla la metodología empleada para construir la mano robótica y desarrollar el software de control utilizando Mediapipe. Se explica el proceso de cálculo de ángulos, la programación del sistema y la integración con el hardware, específicamente la conexión entre la mano robótica, los servomotores y el Arduino. Finalmente, el cuarto capítulo presenta las pruebas realizadas para evaluar el rendimiento del sistema, tanto en simulaciones como en condiciones prácticas. Se analizan los resultados obtenidos para determinar la eficacia del sistema en la ejecución de movimientos precisos y en la mejora de la funcionalidad de la mano robótica. El análisis de estos resultados proporciona una evaluación crítica del impacto y las posibles mejoras para futuros desarrollos. En conclusión, esta tesis demuestra que la integración de visión artificial en manos robóticas tiene el potencial de ofrecer soluciones efectivas para la rehabilitación y asistencia de trabajadores con discapacidades en las extremidades superiores, contribuyendo significativamente a la mejora de su calidad de vida y productividad laboral.
Diseño y fabricación de un case con norma IP67 para tarjeta de adquisición de datos con uso de escáner 3D y manufactura aditiva CNC
(Universidad de Piura, 2024-10) Ríos Valdiviezo, Bryan Augusto; Machacuay, Jorge
La tesis tiene como objetivo fabricar un case de aluminio de alta rendimiento con protección IP67 para tarjetas electrónicas que operan en entornos hostiles. Se propuso una metodología de diseño que integró técnicas de ingeniería inversa, fabricación aditiva y manufactura tradicional. Inicialmente, se inició con la reconstrucción de los perfiles físicos de la tarjeta electrónica en un modelo de malla con el equipo de escaneo 3D del Laboratorio de Tecnología de Mecánica. El modelo resultante del escáner, en formato de malla *.stl, se optimizó y convirtió en un sólido para obtener las cavidades que cubrirán el objeto. Una vez convertido a sólido, se analizó la desviación que hay en relación al modelo malla de origen hasta comprobar que el error estuviera lo más cercano a cero. Luego de haber conseguido las cavidades del objeto, se establecieron condiciones de uso y los requisitos que deba cumplir el diseño del case. Se realizaron simulaciones de cargas estáticas y de temperatura para definir las tolerancias y espacios libres en el diseño del case. Tras trasladar el modelo a la interfaz de impresión 3D, se fabricó el prototipo y se realizaron pruebas de acoplamiento. Una vez confirmado el diseño, se emplearon equipos de control numérico computacional del Laboratorio de Tecnología de Mecánica para la fabricación final del case. Este enfoque y método estructurado de diseño y fabricación de cases son adaptables a diversas tarjetas electrónicas, ofreciendo una solución integral para la adquisición de componentes de protección electrónicos en las industrias nacionales.
Desarrollo de un algoritmo basado en redes neuronales para la selección de ajustes automatizado de reconectadores de media tensión
(Universidad de Piura, 2024-10) Bancayán Montes, Fabio César; Albán Soplopuco, Jorge Martín; Risco Ramos, Redy
En la tesis se desarrolló un algoritmo basado en redes neuronales para la selección automatizada de ajustes de reconectadores de media tensión, específicamente en la protección de sobrecorriente, como parte fundamental de la gestión de sistemas eléctricos modernos. Este algoritmo está dirigido a los equipos de protección del sistema de utilización de empresas de Piura y Tumbes. El proceso incluyó etapas clave, comenzando con una revisión bibliográfica exhaustiva que abarcó temas desde equipos de protección en sistemas de media tensión hasta su funcionamiento y su interacción con componentes como relés, transformadores de corriente y fusibles. Luego se procedió a recolectar parámetros de 1120 estudios de coordinación de protección, tales como “pick-up”, “dial” y “potencia contratada”. Estos datos fueron analizados y verificados, tras lo cual se definió una arquitectura neuronal con una capa de entrada con 6 neuronas, seguida por dos capas adicionales, cada una con activación ReLU, y una capa de salida que predijo los 4 parámetros esenciales para los ajustes del reconectador. Posteriormente, se derivó al entrenamiento y validación, utilizando el 70% de los datos para el entrenamiento y el 30% para la validación, alcanzando una precisión del 97% y una pérdida cercana a 0.002 en la fase de validación del algoritmo. Seguidamente, el programa evalúa la curva de protección con mayor coordinación, asegurando una respuesta óptima ante potenciales fallas de cortocircuito y sobrecarga. Para verificar la efectividad del algoritmo, se realizaron pruebas con datos reales y se cargaron las predicciones en los reconectadores en estudio. Para culminar, se hicieron pruebas de falla a los reconectadores con la maleta Omicron CPC 100. Finalmente, se concluye la importancia de la automatización en la gestión de redes eléctricas, subrayando la eficacia del algoritmo basado en redes neuronales en la selección de ajustes de sobrecorriente en los reconectadores. Se enfatizó especialmente que, mientras un estudio de coordinación de protección tradicional por un profesional requería un mínimo de tres días, el algoritmo logró hallar los ajustes en cuestión de minutos, mejorando así la eficiencia operativa y la confiabilidad del servicio eléctrico.
Desarrollo de un programa en Unreal Engine 3D para el ensamblaje virtual de piezas mecánicas usuales en la carrera de Ingeniería Mecánico - Eléctrica
(Universidad de Piura, 2024-08) Ayala Altamirano, José Fernando; Miranda Montenegro, Juan Carlos; Castro Sánchez, Miguel; Checa Aguilar, Nils Anthony
La tesis refiere al uso del programa Unreal Engine para la creación de un videojuego de ensamblaje de piezas mecánicas que simula un ambiente virtual en donde el usuario, es decir, el estudiante aprenda el procedimiento de inicio a fin de cómo realizar el ensamblaje de los equipos involucrados. Esta idea partió, tras conocer que gran porcentaje de los estudiantes, que cursaban la materia de RGM, en la carrera de Ingeniería Mecánica Eléctrica en la Universidad de Piura, desconocen el proceso de ensamble de equipos comúnmente utilizados en el quehacer humano. Para analizar esta problemática y aprovechando los avances tecnológicos que se tienen hasta el día de hoy, se optó por la creación de este programa 3D para involucrarlo como herramienta educativa y ayude a la enseñanza y aprendizaje dentro de la carrera en mención, pues, como futuros ingenieros mecánico-eléctricos deben tener las ideas claras respecto a los procedimientos electromecánicos que forman parte de los equipos que ven en la carrera. La aplicación propuesta permite al estudiante interactuar con las piezas de máquinas que usualmente se ven en las carreras de ingeniería mecánica y eléctrica, pudiendo ensamblar dichas piezas hasta completar la máquina; esta aplicación tridimensional consta de cuatro niveles que van aumentando de dificultad, es decir, el número de piezas a ensamblar será mayor según el avance del usuario y así poner a prueba los conocimientos adquiridos en las diversas clases; también está constituido por un sistema que evalúa el rendimiento de los estudiantes, contando los errores cometidos al ensamblar las máquinas de cada nivel y tomando en cuenta el tiempo en la que se completan los niveles. Para finalizar, el programa desarrollado es una alternativa para reforzar las clases impartidas virtualmente; permitiendo a los estudiantes una mayor interacción con las piezas electromecánicas que se muestran en ingeniería y así poder acceder a una mejor educación sin tener que asistir de manera presencial a un aula, además, los docentes podrán evaluar el rendimiento de sus estudiantes. El programa puede adaptarse a las diferentes carreras por las posibilidades de la programación, asimismo, se podrán trabajar las mejoras en menos tiempo, para obtener un producto final de mayor calidad.
Estudio biomecánico del aneurisma aórtico abdominal mediante simulaciones Interacción Fluido-Estructura (FSI)
(Universidad de Piura, 2024-10) Velásquez Salazar, Leandro; Ojeda Díaz, Carlos
La tesis tiene como objetivo sentar las bases para predecir la ruptura de aneurismas en la arteria aorta abdominal mediante la simulación y estudio de las deformaciones causadas por diferentes patrones de esfuerzos, flujo y presión sanguínea. Para ello, se inició con la adquisición de modelos virtuales de la arteria aorta abdominal a partir de las tomografías computarizadas de dos pacientes, uno con aneurisma y uno sin aneurisma. Se realizaron las simulaciones en el software SimVascular, primero una de pared rígida por la metodología de los elementos finitos; luego se realizó una simulación con pared deformable, una por el método Coupled Momentum Method – Fluid Structure Interaction (CMM-FSI) otra por el método Arbitrary Lagrangian - Eulerian (ALE-FSI). Esto permitió comparar las velocidad, esfuerzos y presión sanguínea entre las metodologías y diferentes modelos. Las variables del esfuerzo cortante y velocidad y presión se utilizaron para analizar cómo se comportaba cada modelo en específico. Finalmente se concluyó que dentro de las simulaciones con pared rígida se presentaron esfuerzos mayores al resto en la zona de la bifurcación. Mientras que los modelos con pared deformable con la metodología FSI-CMM, presentaron esfuerzos mayores y un desplazamiento leve. Finalmente, los modelos simulados con la metodología FSI-ALE, obtuvieron un desplazamiento mayor y sobre todo en el modelo que presentaba el aneurisma siendo el segundo, indicando la predisposición a una posible ruptura. De los tres modelos, el que menos tiempo requirió fue el de pared rígida, demorando12 horas, mientras que el más largo fue el modelo con FSI-ALE, demorando la cantidad de 2 días.
Implementación del software QGIS para gestionar datos de redes de distribución eléctrica y optimización de procesos
(Universidad de Piura, 2024-07) Zeta Chiroque, Jorge Augusto; Manrique Silupú, José José
La tesis tiene por objetivo la implementación de los sistemas de información geográfica, específicamente utilizado el software QGIS que permite la gestión eficiente de datos de las redes de distribución eléctrica, adicionalmente se optimiza el proceso de elaboración de planos georreferenciados. El proyecto considera las redes de distribución de Piura que pertenecen a la empresa ENOSA. Antes de la implementación del software, se detallan las características de las fuentes más comunes de generación eléctrica, los componentes del sistema de distribución y la estructura de la red eléctrica de ENOSA. Se explora también información teórica del software QGIS y su integración con Python. Teniendo clara esta información se detalla la implementación del software QGIS, desde su instalación hasta la adaptación de archivos Shapefile, conteniendo la base de datos prexistente, así como la adaptación de archivos provenientes de AutoCAD y Excel con información de nuevos elementos y redes de transmisión agregados en campo. Después se incluye pruebas del sistema y análisis de resultados donde se muestra las ventajas y características que brinda el software para gestionar los datos técnicos de las redes de distribución. Se detalla también y se demuestra la generación de planos georreferenciados. Finalmente se da la implementación de un código en la consola de Python dentro de QGIS, con el que se optimiza el proceso de generación de planos.

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